Nouvelle-Calédonie, 2015, voie S
Le Massif armoricain est un massif ancien formé il y a environ 330 millions d'années par subduction suivie d'une collision.
Actuellement, on y observe en surface une forte proportion de roches de type granitoïdes.
À l'aide des connaissances, présenter les mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction puis expliquer leur présence en surface dans certains massifs anciens comme le Massif armoricain.
Quels sont les minéraux appartenant au faciès schiste vert ?
Comment peut-on définir l'isostasie ?
Comment peut-on définir le métamorphisme d'une zone de subduction ?
Quels sont les minéraux qui apparaissent lors d'un métamorphisme hydrothermal ?
Comment peut-on former des granitoïdes ?
Quel est l'élément permettant la fusion partielle de la péridotite en contexte de subduction ?
Comment peut-on qualifier la structure du granite et son mode de refroidissement ?
Le Massif armoricain, situé dans l'Ouest de la France correspondant principalement à la Bretagne, est une des parties visibles d'une ancienne chaîne de montagnes formée il y a environ 330 millions d'années. Encore aujourd'hui, on y observe en surface une forte proportion de roches de type granitoïdes c'est-à-dire similaires au granite. Les granitoïdes sont des roches qui se forment en profondeur au vue de leur structure grenue.
Quelles sont les étapes de la genèse des granitoïdes du Massif armoricain et de leur remontée en surface ?
Dans un premier temps, il est nécessaire d'étudier la genèse des granitoïdes, puis dans un second temps les processus responsables de l'exhumation de ces derniers.
Les mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction
Progressivement, la croûte océanique s'éloigne de la dorsale, les matériaux qui la constituent se transforment en se refroidissant et surtout en s'hydratant au contact de l'eau de l'océan. Les roches subissent un métamorphisme de basse pression/basse température. Elles passent par plusieurs états de stabilité : le faciès amphibolitique caractérisé par de la hornblende, le faciès schiste vert caractérisé par de l'actinote, l'épidote et de la chlorite. C'est-à-dire que les minéraux des roches qui forment cette croûte vont se transformer sous l'action de l'eau. Ces changements métamorphiques vont toucher les basaltes et les gabbros ce qui entraîne la formation de métabasaltes et de métagabbros.
Dans la zone de subduction, la pression et la température augmentent telles que cela provoque progressivement la déshydratation des matériaux de cette croûte océanique subduite.
Au cours de la subduction, la lithosphère océanique est soumise à une augmentation importante de pression, et à une augmentation de température toujours progressive. Ce métamorphisme entraîne l'apparition du faciès schiste bleu avec comme minéral la glaucophane. Il y a de ce fait une déshydratation des schistes verts, c'est-à-dire que ce processus entraîne l'hydratation des péridotites de la plaque chevauchante. Au fur et à mesure du plongement de la plaque subduite sous la plaque chevauchante, la pression augmente. Les schistes bleus passent à un faciès éclogite par le biais d'un métamorphisme haute pression/basse température, caractérisé par de la jadéite et du grenat. Ce métamorphisme génère une déshydratation des schistes bleus qui va accroître l'hydratation de la péridotite.

Schématisation d'une zone de subduction
Cette hydratation de la péridotite va avoir une très grande importance, car à cette profondeur et dans ces conditions de pression et de température, la péridotite anhydre de la plaque chevauchante ne peut pas fondre car elle ne passe pas le solidus. La péridotite est de ce fait hydratée par l'eau qui provient de la déshydratation des roches de la croûte océanique subduite. La température de fusion est abaissée par la présence d'eau avec l'apparition d'un solidus hydratée. Dans ce cas, à la même profondeur et la même température, la péridotite subit une fusion partielle à l'origine d'un magma.

Diagramme permettant de mettre en évidence le solidus hydraté de la péridotite
Ce magma va ainsi être à l'origine des roches de la croûte continentale. Le magma formé est visqueux et va refroidir en profondeur, le refroidissement sera lent. Il formera des plutons de granitoïdes (comme la diorite) qui enrichissent la croûte continentale en roches issues du magma du manteau comme dans le massif armoricain.
Ainsi, un magma, d'origine mantellique, aboutit à la mise en place des granitoïdes en profondeur.
La remontée des granitoïdes à la surface dans les massifs anciens comme le Massif armoricain
Dans les chaînes de montagnes anciennes, les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Ce sont l'altération et l'érosion qui contribuent à l'effacement de ces reliefs qui existent aussi au niveau des montagnes récentes. L'altération représente l'ensemble des modifications physico-chimiques des roches par l'action de l'eau. Il est possible de distinguer deux grands types d'altération, l'altération mécanique (ou physique) et l'altération chimique.
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L'altération mécanique est la fragmentation des roches par l'action de l'eau qui passe de l'état liquide à l'état solide dans les zones où ont lieu des alternances de gel et de dégel. Le volume de la glace se formant dans ces fissures augmente et entraîne la fragmentation de la roche.
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L'altération chimique est l'hydrolyse des roches par l'eau en emportant certains éléments qui se déposent plus loin sous forme d'argiles. Cette altération est réalisée par l'eau lorsqu'elle s'infiltre dans les diaclases.
L'érosion est l'ensemble des phénomènes externes comme l'eau ou le vent qui enlève les matériaux de surface comme, ici, les granitoïdes du Massif armoricain. Les produits de démantèlement sont transportés le plus souvent par l'eau, plus ou moins loin en fonction de leur taille et de leur masse (sédimentation). La chaîne de montagnes perd des matériaux de surface qui se déposent ailleurs et qui pourront ainsi donner des roches sédimentaires et laissent ainsi apparaître ceux du dessous comme les granitoïdes. Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs : la diminution de la masse de l'ensemble (relief et racine crustale) va s'accompagner d'une modification de l'isostasie. La limite lithosphère - asthénosphère remonte, ce qui fait remonter les roches profondes comme les granitoïdes en surface.

L'isostasie et la remontée des granitoïdes
La mise en place de roches de type granitoïdes résulte de la subduction de la croûte océanique et de l'action de l'eau ainsi libérée sur les roches de la croute sous-jacente. La présence de ces roches alors formées en profondeur, à la surface du Massif armoricain, est le résultat des phénomènes d'érosion et d'altération sur les roches présentes en surface du relief. L'ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale. La disparition des reliefs laisse apparaître les roches profondes. Celles-ci remontent alors par ajustement isostatique local.