La lithosphère est composée de roches diverses qui peuvent subir des transformations et donc changer de minéraux, de forme. La nouvelle roche, qui se forme à la faveur de la température et/ou de la pression, est une roche métamorphique. Les roches métamorphiques présentent un certain nombre de caractères qui sont fonction du type de métamorphisme lui-même ayant une relation étroite avec la tectonique des plaques. 

I. Notion de métamorphisme

Le métamorphisme est la transformation à l’état solide, des roches préexistantes sous l’action de l’effet de la température et/ ou de la pression. Toutes les roches peuvent être métamorphisées et ainsi on parle de :

  • Le para-métamorphisme quand la roche métamorphisée est sédimentaire ;
  • L’ortho- métamorphisme si c’est une roche magmatique qui est métamorphisée et
  • Le poly métamorphisme quand c’est une roche métamorphique qui est métamorphisée.

Lors du métamorphisme les minéraux des roches préexistantes subissent une forte recristallisation : formation de nouveaux minéraux ou les minéraux préexistants peuvent tout simplement subir des déformations. En fonction du degré du métamorphisme, à partir d’une même roche initiale, on peut obtenir une série de roches métamorphiques.  Cette succession de roches métamorphiques en fonction du degré de métamorphisme est appelée une série métamorphique.

II. Caractères des roches métamorphiques

Les principaux remaniements de structures des roches métamorphiques sont les suivants :

  • La foliation : c’est une alternance de strate (bande claire et bande sombre) dans la structure des roches métamorphiques. Certains minéraux de la roche s'aplatissent et s'orientent selon la direction de la schistosité. Les cristaux sont parallèles les uns aux autres.
    Les roches métamorphisées présentent un aspect feuilleté : ce sont des roches foliées. Les minéraux néoformés de ces roches sont agencés en feuillets (exemples les micaschistes et les gneiss).
  • Le plissement : les feuillets des minéraux peuvent subir un plissement.
  • La schistosité : elle correspond aux plans de clivage dans l’axe des plis dans lesquels apparaissent les minéraux néoformés. La schistosité apparait à environ 5 km de profondeur et perpendiculaire ou oblique aux forces en jeu. La roche est débitée en lames plus ou moins épaisses et régulières. La schistosité est liée à de très fortes pressions, rencontrées par exemple lors de la formation des montagnes (orogénèse).

III. Facteurs du métamorphisme

  • La température augmente en moyenne de 3°C pour chaque 100 m de profondeur : c’est le gradient thermique.
  • On note aussi une augmentation de la pression en fonction de la profondeur. Au fur et à mesure qu’une roche s’enfonce, elle subit successivement les phénomènes de diagenèse et de remaniements ioniques qui perturbent la structure de certains minéraux.

    Le métamorphisme ne concerne que les roches solides : c’est-à-dire que, malgré les transformations minéralogiques et structurales que subit la roche, elle est toujours à l’état solide. Cependant, il peut y avoir un apport de l’eau et, dans ce cas, on aura une modification chimique des roches. 

IV. Types de métamorphisme

Il en existe deux types principaux.

1. Le métamorphisme régional ou général

Il correspond à une grande zone métamorphisée. Il est observé en profondeur ; quand les roches s’enfoncent, elles subissent des transformations suite à l’augmentation graduelle de la température et de la pression. La cause principale étant la tectonique (subduction et collision) et les minéraux sont plus moins aplatis et orientés : c’est la foliation.  

2. Le métamorphisme de contact

Le métamorphisme de contact est celui qui se produit dans la roche encaissante au contact d'intrusifs. Lorsque le magma, encore très chaud, est introduit dans une séquence de roches froides, il y a transfert de chaleur et cuisson de la roche encaissante aux bordures. Les minéraux de cette roche sont transformés par la chaleur et on obtient une roche métamorphique. Les zones métamorphisées sont réduites et dessinent une auréole de métamorphisme autour du magma refroidi. On y observe des schistes par exemple. 


NB : le métamorphisme de choc est celui produit par la chute d'une météorite à la surface de la planète. Le choc engendre des températures et des pressions énormément élevées qui transforment les minéraux de la roche choquée (des températures et des pressions qui sont bien au-delà de celles atteintes dans le métamorphisme régional).

V. Relation entre métamorphisme et tectonique des plaques

À l’échelle de la lithosphère, on peut distinguer des zones de distension, de convergence (avec collision ou subduction) des plaques. Ces événements entraînent une variation de la température, mais aussi (ou) de la pression qui sont les causes directes du métamorphisme. 

  • Une roche qui s’enfonce, dans les zones de subduction, se transforme progressivement en raison du gradient géothermique et de la pression.
  • Le flux thermique peut créer un métamorphisme de contact (dans le cas du volcanisme avec un magma chaud).
  • La haute pression peut entraîner une schistosité, foliation des roches lors de la collision. 

En résumé : La lithosphère est composée de roches diverses qui peuvent subir des transformations et donc changer de minéraux, de forme. La nouvelle roche, qui se forme à la faveur de la température et/ou de la pression, est une roche métamorphique. Les roches métamorphiques présentent un certain nombre de caractères qui sont fonction du type de métamorphisme lui-même ayant une relation étroite avec la tectonique des plaques.