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Dans certaines conditions de pressionpression et de température, les roches composant la croûte continentale peuvent fondre. Or, les roches de la croûte terrestre ont des compositions très variées. Elles sont formées de nombreux minérauxminéraux différents, qui chacun possède une température de fusionfusion bien définie. Il en résulte que la fusion des roches de la croûte continentalecroûte continentale n'est jamais totale pour une température donnée. C'est pour cela que l'on parle de fusion partiellefusion partielle. Les témoins de ce processus sont les migmatites.

Les témoins de la fusion partielle au sein de la croûte continentale

Les migmatites sont des roches métamorphiques ayant subi une fusion partielle au sein de la croûte continentale. On parle du processus de migmatisation, ou de migmatisme. L'étymologie du mot vient du grec « migma », qui signifie « mélange ». Car ces roches sont typiquement composées d'alternances de deux lits fins de couleurscouleurs différentes, que l'on nomme rubanements compositionnels. Ces alternances (structure rubanée) sont le marqueur de la fusion partielle qui opère sur la roche composée de différents types de minéraux. Ainsi, les lits de couleur claire représentent les portions de roche ayant fondu. Il s'agit du leucosome, qui résulte de la cristallisation sur place de la phase liquideliquide. Les lits de couleur plus sombre sont formés quant à eux par les portions de roche n'ayant pas fondu. C'est le mésosome. Entre ces deux rubanements principaux, on peut observer un fin liseré plus sombre, qui correspond au mélanosomemélanosome, la fraction résiduelle (solidesolide) de la fusion partielle.

Structure rubanée typique d'une migmatite. La phase claire représente le leucosome, la phase grise le mésosome et le fin liseré le mélanosome. © Siim Sepp, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Structure rubanée typique d'une migmatite. La phase claire représente le leucosome, la phase grise le mésosome et le fin liseré le mélanosome. © Siim Sepp, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Il est cependant possible de trouver des migmatites composées de plus de deux rubanements compositionnels différents.

Les migmatites sont donc les témoins du processus de fusion partielle de la croûte continentale. D'un point de vue minéralogique, les protolithesprotolithes (roche d'origine) des migmatites sont souvent des gneissgneiss, qui sont eux-mêmes issus de la métamorphisation des granitesgranites. Pour rappel, les granites, roches magmatiquesroches magmatiques plutoniques issues de la fusion partielle du manteau, sont les roches composant majoritairement la croûte continentale.

Un processus à l’interface entre le métamorphisme et le magmatisme

Les migmatites peuvent bien sûr montrer des taux de fusion partielle très variables selon les cas. On trouvera ainsi des roches faiblement migmatisées, dont la structure du protolithe est encore bien identifiable. À l'inverse, on trouvera également des roches fortement migmatisées, ayant subi un fort taux de fusion partielle, c'est-à-dire ayant presque totalement fondu. Dans ce cas, on parle souvent de granite d'anatexieanatexie. Entre ces deux extrêmes, on pourra trouver des métatexites et des diatexites.

Gneiss migmatitique. © Woudloper, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Gneiss migmatitique. © Woudloper, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Les migmatites se forment souvent en contexte de collision continentale. En effet, lorsqu'une chaîne de montagnes se forme, l'empilement des écailles de croûte continentale fait augmenter la pression et la température au niveau de la racine crustale. Dans ces conditions, les roches vont d'abord subir un processus de métamorphisme. Lorsque les températures atteignent environ 600 °C, les roches hydratées de composition granitique commencent à fondre. C'est le début du migmatisme. Les minéraux qui vont commencer à fondre en premier sont les minéraux clairs : quartzquartz et feldspathsfeldspaths. Cette phase fondue va alors se séparer de la phase solide résiduelle composée des minéraux réfractaires à la fusion, généralement de couleur sombre (biotites, grenats, amphiboles, sillimanites...). C'est l'étape de la ségrégation : la phase liquide va migrer pour former une lentille qui, en cristallisant (si la température diminue), va former un lit clair. Plus le taux de fusion partielle est important, plus le degré de migmatisation est élevé et plus la phase liquide claire sera prépondérante. La structure de la roche, résultant de la précédente phase de métamorphisme, devient de moins en moins identifiable.

Diagramme de phase montrant les domaines solides, solides + liquide et liquide des roches. Le domaine du migmatisme se situe entre les lignes du <em>solidus</em> et du<em> liquidus</em>. © Aporie, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Diagramme de phase montrant les domaines solides, solides + liquide et liquide des roches. Le domaine du migmatisme se situe entre les lignes du solidus et du liquidus. © Aporie, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

De granite à granite d’anatexie

Lorsque le taux de fusion devient maximal, il y a formation de migmatites granitiques, encore appelées granites d'anatexie. Cette étape ultime du processus métamorphique mène donc à la formation de roches granitiques. Ce type de granite, issu de la fusion de la croûte continentale, doit cependant être différencié des granites issus de la fusion du manteau. L'origine, le processus de formation et le contexte géodynamique ne sont pas les mêmes.

Cycle pétrologique présentant les différents processus pouvant affecter les roches. © JeffMik1, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Cycle pétrologique présentant les différents processus pouvant affecter les roches. © JeffMik1, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

On peut noter qu'un granite issu de la fusion du manteau terrestremanteau terrestre peut ainsi subir le processus de métamorphisme de bout en bout jusqu'à se retransformer en granite lors de la phase ultime de migmatisme. L'ensemble de cette transformation a cependant lieu au sein de la croûte continentale. De même, il est possible d'obtenir un granite d'anatexie à partir de roches sédimentairesroches sédimentaires par exemple.