CARACTÈRES GÉNÉRAUX DU MÉTAMORPHISME

Je consacrerai ce chapitre à l'exposé de quelques résultats généraux sur le métamorphisme. Ils reposent évidemment sur l'étude pétrographique et zonéographique de la région étudiée et je me reporterai bien entendu aux conclusions partielles formulées au cours des deuxième et troisième parties de ce travail.

Je dégagerai tout d’abord les traits principaux du polymétamorphisme et de la rétromorphose qui affectent la série cristallophyllienne ancienne; j’envisagerai ensuite les caractères généraux de la métasomatose liée au métamorphisme d'âge alpin; enfin j'essaierai de mettre en relief les relations qui peuvent exister entre la rétromorphose d'une part et la métasomatose de l'autre.

A. — POLYMETAMORPHISME ET RETROMORPHOSE

Je rappellerai tout d'abord qu’une série cristallophyllienne polymétamorphique est celle où l’on peut mettre en évidence la superposition de deux ou de plusieurs métamorphismes successifs. La rétromorphose n’est qu’un cas particulier de polymétamorphisme, caractérisé par le fait que des associations de minéraux formées dans des zones de métamorphisme profondes, sont transformées ultérieurement en associations de minéraux stables dans des zones de métamorphisme moins profondes.

Un des résultats principaux de mon travail consiste précisément dans la mise en évidence du polymétamorphisme de la série cristallophyllienne anténamurienne Grand Paradis - Sesia-Lanzo. Cette dernière, constituée de bas en haut par un granite d’anatexie fondamental (zone des Granites d’anatexie), des embréchites œilllées (zone des Migmatites), des micaschistes à deux micas (zone des Micaschistes inférieurs), des micaschistes à séricite et chlorite et des micaschistes amphiboliques (zone des Micaschistes supérieurs), a été en effet reprise dans son ensemble au Tertiaire par le métamorphisme général alpin. Celui-ci s’est opéré dans la zone des Micaschistes supérieurs, n’atteignant qu'à l'extrême base de la série cristallophyllienne ancienne la zone des Micaschistes inférieurs (Voir le diagramme de la figure 49).

Je résumerai tout d’abord, en faisant abstraction de la métasomatose sodique liée au métamorphisme alpin, les effets produits par ce polymétamorphisme dans chacune des zones d’isométamorphisme de l'ancienne série.

Dans la zone des Granites d'anatexie, les paragénèses minérales de rétromorphose sont à peu près inexistantes. Tout au plus peut-on noter la chloritisation où la décoloration partielle de la biotite et la saussuritisation irrégulière des plagioclases. Le phénomène le plus intéressant dans cette zone réside dans la recristallisation, à la vérité très fragmentaire, d'anciens minéraux et tout particulièrement de la biotite et du quartz.

Au-dessus du granite d’anatexie, les phénomènes de rétromorphose se développent assez brusquement dans la zone des Migmatites, principalement représentées par les embréchites œillées du Grand Paradis. Ces phénomènes s'intensifient ensuite dans la zone sus-jacente des Micaschistes inférieurs, représentés surtout par les gneiss albitiques de Pessinetto, qui étaient avant l'empreinte du métamorphisme alpin des micaschistes à deux micas. De bas en haut de la série des migmatites on note en effet une saussuritisation rapidement généralisée des plagioclases et la réduction progressive du microcline qui passe à l’état de «fantômes» dans les niveaux supérieurs des embréchites. Il existe en outre, dans les migmatites et dans les gneiss de ressinetto sus-jacents, une chloritisation et une décoloration croissantes de la biotite, cette décoloration s’accompagnant de l’'exsudation de produits ferro-titanés; on observe enfin, un développement progressif de la recristallisation qui devient peu à peu générale ce qui entraîne une réduction concomitanie des minéraux résiduels. Ces derniers, y compris la biotite qui apparaît pourtant comme un des minéraux résistant le mieux à la rétromorphose, finissent par disparaître complètement au sommet du niveau des gneiss de Pessinetto.

Dans la zone des Micaschistes supérieurs, représentés à la base par des micaschistes phylliteux (gneissifiés ultérieurement par la métasomatose alpine pour donner les gneiss albitiques de Pont- Canavese) et au sommet par des micaschistes amphiboliques et des amphibolites (ultérieurement transfcrmés en faciès glaucophaniques par la métasomatose alpine), les phénomènes sont notablement différents. En effet on observe seulement dans cette zone une recristallisation très poussée, . les minéraux résiduels, tels que les grenats, le diopside, l’actinote, ne subsistant qu’exceptionnellement dans des faciès particuliers. Dans toute cette zone des Micaschistes supérieurs on à donc affaire à des roches nettement polymétamorphiques mais non rétromorphiques. Cette disposition s'explique facilement par le fait que les associations minérales produites par le métamorphisme premier ont été reprises par le métamorphisme second dans la même zone de métamorphisme (Micaschistes supérieurs): les deux métamorphismes successifs sont isozonaux.

Ces observations permettent de constater que:

1) Lorsque les deux métamorphisme sont isozonaux dans la zone des Micaschistes supérieurs, il y a seulement recristallisation, pratiquement totale, des associations minéralogiques anciennes: les schistes cristallins sont polymétamorphiques mais non rétromorphosés.

2) Lorsque les deux métamorphismes sont hétérozonaux, le métamorphisme récent se produisant dans la zone des Micaschistes supérieurs et affectant des faciès antérieurement métamorphisés dans la zone des Micaschistes inférieurs, la rétromorphose est maxima et se traduit par la coexistence de paragénèses anciennes résiduelles, de plus en plus abondantes vers la base, et de paragénèses nouvelles de plus en plus dominantes vers le haut.

3) Lorsque le métamorphisme récent atteint dans les mêmes conditions la zone des Migmalites, les effets de rétromorphose sont considérables et tout à fait comparables aux précédents. Ce résultat est en apparence moins logique que les autres: on aurait pu s’attendre en effet à ce que l'empreinte d’un métamorphisme second relativement peu intense (zone des Micaschistes supérieurs) ne produise que peu d'effets rétromorphiques sur les faciès migmatitiques que l’on s'accorde à considérer comme « profonds ». En réalité, dans de telles conditions, l’hétérozonalité des deux métamorphismes successifs est évidemment maxima et les intenses effets rétromorphiques constatés sont donc normaux.

4) Lorsque le métamorphisme second s'opère dans la zone des Micaschistes infénieurs et non plus dans la zone des Micaschistes supérieurs, ses effets rétromorphiques sur le granite d’anatexie fondamental (cas du granite des Scalari de Ceresole), sur les migmatites (cas des embréchites œillées du Mont-Rose et de l'extrême base des embréchites du Grand Paradis) et même sur les gneiss inférieurs (cas des gneiss à sillimanite et biotite du Mont-Rose) sont à peu près nuls. On constate seulement des traces modestes de recristallisation et la saussuritisation partielle des plagioclases: les paragénèses anciennes et même les structures sont presque intégralement conservées. Dans les cas indiqués, bien que les deux métamorphismes successifs soient hétérozonaux, il ne se produit donc pas de rétromorphose notable: il faut sans doute en rechercher la cause dans le fait que le métamorphisme second s’est opéré là dans une zone plus profonde que précédemment, celle des Micaschistes inférieurs.

Finalement, le développement de la rétromorphose est fonction de l'hétérozonalité des métamorphismes successifs. Cependant cette condition, nécessaire, n’est pas suffisante: ü semble en effet indispensable que le métamorphisme second soit en outre relativement peu intense et exclusivement cantonné à la zone des Micaschistes supérieurs.

D’un autre côté, les réajustements minéralogiques observés lorsque ces conditions sont remplies, montrent que la rétromorphose engendre principalement des minéraux de néoformation plus hydratés que ceux des paragénèses anciennes, ainsi que l'indique le grand développement de la séricite (phengite), des chlorites, des minéraux du groupe de l’épidote, etc. Le rôle des solutions aqueuses dans les processus de rétromorphose semble donc indéniable, comme l'avaient déjà mentionné G.M. Schwartz et J.H. Todd (1).

Enfin, en ce qui concerne le côté pétrochimique de la question, j'ai montré, pour les migmatites (p. 129), que si on fait abstraction de l'augmentation progressive des teneurs en soude de bas en haut de la série, les autres constituants chimiques du granite d’anatexie des Scalari et des divers niveaux d'embréchites du Grand Paradis ne subissent que des variations peu importantes ou nulles. Cette constatation s'applique aussi aux gneiss de Pessinetto: l'étude pétrochimique de ces roches (p. 138, 177, etc...) montre, toujours en éliminant l'apport de soude métasomatique, qu'il existe les plus grandes analogies entre la composition chimique des gneiss du niveau de Pessinetto (partie inférieure du groupe des gneiss minuti de Sparone) et celle des gneiss de Pessinetto inclus en septa dans les embréchites ou dans le granite d’anatexie.

De telles observations amènent à penser en première approximation que la rétromorphose se traduit seulement par des recristallisations et des réaménagements moléculaires conduisant, sans modifications considérables de la composition chimique globale, à la coexistence d'associations minéralogiques résiduelles et de paragénèses nouvelles moins « profondes » et de plus en plus développées lorsqu'on s'élève dans la série polymétamorphique. Il est cependant important d’insister sur le fait que ces conclusions ne sont valables que si on sépare de façon absolue, mais sans doute arbitraire, les processus de métasomatose des processus de rétromorphose. Il s’agit d’un autre aspect de la question que j'examinerai ci-après.

(19) G.-M. Schwartz et J.-H. Todd (1941): Comments on retrograde metamorphism. Journ. Geol., 49, p. 177-189.

B. — METASOMATOSE SODIQUE

L'existence de phénomènes métasomatiques à l'échelle régionale, aussi bien dans la série cristallophyllienne alpine des Schistes lustrés que dans la série polymétamorphique Grand Paradis - Sesia-Lanzo, a été mise en évidence tout au long de l'étude pétrographique (2 et % parties). Il me paraît done superflu d’insister sur ce fait qui n'est d'ailleurs pas particulier à la région étudiée puisqu'il semble s'étendre à toute la zone pennique (J. Schnell [1920], P. Bearth [1948], etc...).

J'ai décrit en détail les effets minéralogiques et structuraux de cette métasomatose dont le caractère sodique est indiscutable. Elle se traduit par une très large diffusion de l’albite et, plus localement, par la glaucophanisation d’amphiboles préexistantes.

L’albite, dont la teneur en anorthite est extrêmement faible et le plus souvent nulle, se présente sous forme de phénoblastes globuleux pouvant atteindre un à deux amillimètres de diamètre. Ces phénoblastes qui, dans certains niveaux, se groupent pour former des «yeux» de plusieurs centimètres de longueur, sont assez rarement maclés et, dans ce cas, ils le sont le plus souvent selon la loi de Carlsbad. Leur origine secondaire est révélée par le fait qu’ils incluent poecilitiquement des fragments de tous les autres minéraux de la roche, qu’il s'agisse de débris d'origine cataclastique ou, plus généralement, de restes de minéraux dont l’albite a pris la place; parfois aussi, ils écartent la trame quartzo-phylliteuse des roches albitisées. Enfin leur aspect est très différent des plages de saussurite: ces dernières sont allongées et elles sont constituées par un fond d’albite spongieuse abondamment saupoudré de fines lamelles de séricite et de nombreux microgranules de zoïsite, clinozoïsite et quartz. Les phénoblastes d’albite ne sont qu'exceptionnellement et très localement atteint par des déformations mécaniques; de plus leurs inclusions ne présentent pour ainsi dire jamais une allure sigmoïde: on peut en conclure que l’albitisation est, dans l’immense majorité des cas, post-tectonique et de cristallisation tardive.

La glaucophane peut présenter tous les caractères énumérés ci-dessus, mais le plus souvent elle s’individualise à partir du centre ou à partir de la périphérie d'amphiboles (actinote ou trémolite, en général) dont la cristallisation ou la recristallisation est antérieure.

Enfin, l’albitisation et la glaucophanisation sont indiscutablement liées au métamorphisme alpin, ainsi que le prouvent le caractère post-tectonique de leur cristallisa-

tion et le fait que les roches de la série mésozoïque sont très largement atteintes par les processus métasomatiques.