Géologie physique

Comme décrit ci-dessus, le métamorphisme régional se produit lorsque les roches sont enfouies profondément dans la croûte. Ceci est généralement associé aux limites des plaques convergentes et à la formation de chaînes de montagnes. Parce que l’enfouissement à 10 km à 20 km est nécessaire, les zones touchées ont tendance à être grandes.

Plutôt que de se concentrer sur les textures de roches métamorphiques (ardoise, schiste, gneiss, etc.), les géologues ont tendance à examiner des minéraux spécifiques dans les roches qui indiquent différentes qualités de métamorphisme. Certains minéraux communs dans les roches métamorphiques sont représentés à la figure 7.21, classés par ordre de plages de température dans lesquelles ils ont tendance à être stables. Les limites supérieure et inférieure des plages sont intentionnellement vagues car ces limites dépendent d’un certain nombre de facteurs différents, tels que la pression, la quantité d’eau présente et la composition globale de la roche.

Les parties sud et sud-ouest de la Nouvelle-Écosse ont été métamorphisées au niveau régional pendant l’Orogenèse acadienne du Dévonien (environ 400 Ma), lorsqu’un bloc continental relativement petit (le Terrane de Meguma) a été poussé contre la marge est existante de l’Amérique du Nord. Comme le montre la figure 7.22, les roches sédimentaires clastiques de ce terrane ont été métamorphisées de manière variable, avec le métamorphisme le plus fort dans le sud-ouest (la zone sillimanite), et un métamorphisme progressivement plus faible vers l’est et le nord. Les roches de la zone sillimanite ont probablement été chauffées à plus de 700°C, et doivent donc avoir été enfouies à des profondeurs comprises entre 20 km et 25 km. Les roches environnantes de qualité inférieure n’étaient pas enfouies aussi profondément, et les roches de la zone périphérique de chlorite n’étaient probablement pas enfouies à plus d’environ 5 km.

Une explication probable de cette configuration est que la zone avec les roches de plus haute teneur a été enfouie sous la partie centrale d’une chaîne de montagnes formée par la collision du terrane de Meguma avec l’Amérique du Nord. Comme c’est le cas pour toutes les chaînes de montagnes, la croûte s’est épaissie à mesure que les montagnes se développaient et elle a été poussée plus loin dans le manteau que la croûte environnante. Cela se produit parce que la croûte terrestre flotte sur le manteau sous-jacent. Comme la formation de montagnes ajoute du poids, la croûte dans cette zone s’enfonce plus loin dans le manteau pour compenser le poids supplémentaire. Le schéma probable du métamorphisme dans cette situation est illustré en coupe transversale à la figure 7.23a. Les montagnes ont finalement été érodées (sur des dizaines de millions d’années), permettant à la croûte de rebondir vers le haut et exposant la roche métamorphique (Figure 7.23b).

Le métamorphisme du terrane de Meguma en Nouvelle-Écosse n’est qu’un exemple de la nature du métamorphisme régional. De toute évidence, de nombreux modèles différents de métamorphisme régional existent, en fonction des roches mères, du gradient géothermique, de la profondeur d’enfouissement, du régime de pression et du temps disponible. Le point important est que le métamorphisme régional ne se produit qu’à des profondeurs importantes. La plus grande probabilité d’atteindre ces profondeurs, puis d’exposer les roches autrefois enfouies à la surface, est l’endroit où les chaînes de montagnes existaient et ont depuis été largement érodées. Comme cela se produit généralement aux limites des plaques convergentes, les pressions dirigées peuvent être fortes et les roches altérées au niveau régional sont presque toujours foliées.