Le trajet pression-température-temps des roches métamorphiques alpines
Trajets pression-temperature-temps de quatre sites des Alpes occidentales : ophiolites du Chenaillet, du mont Queyras et du mont Viso, massif de Dora Maira. Coupe geodynamique et diagramme pression-temperature synchronises. Yann Bouyeron, 2026, scientic.org
LE TRAJET PRESSION-TEMPÉRATURE-TEMPS DES ROCHES ALPINES
Trois complexes ophiolitiques et une écaille de croûte continentale des Alpes occidentales, rangés d'ouest en est, du plancher océanique à l'affleurement
Ophiolite du Chenaillet
Briançonnais, 2 700 m
Ophiolite du mont Queyras
schistes lustrés
Ophiolite du mont Viso
Alpes cottiennes
Massif de Dora Maira
croûte continentale
Coupe du contexte géodynamique
échelle verticale exagérée 1,7 fois (relief 1,8)
granite
croûte continentale
manteau lithosphérique, péridotites
asthénosphère
la chaîne hercynienne arasée
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
circulation hydrothermale
dorsale
océan alpin
marge européenne
marge apulienne
croûte océanique : basaltes puis gabbros
manteau lithosphérique, péridotites
asthénosphère
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
convergence
plaque européenne
fosse et prisme d'accrétion
plaque apulienne
croûte océanique
manteau lithosphérique
croûte continentale
manteau chevauchant
zone de contact
lithosphère océanique en subduction
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
convergence
plaque européenne
suture et prisme d'accrétion
plaque apulienne
croûte continentale de la marge européenne
manteau lithosphérique
croûte continentale
manteau chevauchant
zone de contact
croûte continentale subduite
dernier lambeau de lithosphère océanique subduite
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
suture ophiolitique
chaîne alpine
avant-pays européen
plaine du Pô
croûte continentale
racine crustale
manteau lithosphérique
asthénosphère
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
avant l'océan : la croûte continentale hercynienne
l'océan alpin en expansion
la zone de subduction
l'océan fermé : la subduction continentale
la collision et la chaîne alpine
Diagramme pression-température
1 GPa ≈ 33 km de profondeur
zéolites
amphibolites
schistes bleus
éclogites
granulites
(gabbro)
schistes
verts
quartz
coésite
conditions non
réalisées dans
la nature
gradient de dorsale
gradient continental, 25 °C/km
gradients de subduction, 6 à 12 °C/km
domaine de fusion partielle
gradient de dorsale
gradient continental, 25 °C/km
gradients de subduction, 6 à 12 °C/km
limite quartz - coésite
domaines de stabilité des minéraux d'un métagabbro
domaines de stabilité de la silice, dans un gneiss de la croûte continentale
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
température (°C)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
pression (GPa)
0
20
40
60
80
100
120
profondeur (km)
C
Q
V
C
Q
V
C
Q
V
D
survoler un domaine pour ce qui y est stable, une limite pour la transformation qui s'y produit
zéolites : zéolite + prehnite + pumpellyite, très bas degré
zéolites
zéolite + prehnite + pumpellyite, très bas degré
schistes verts : chlorite + actinote + plagioclase
schistes verts
chlorite + actinote + plagioclase
amphibolites : hornblende + plagioclase
amphibolites
hornblende + plagioclase
granulites : pyroxène + plagioclase, association du gabbro
granulites
pyroxène + plagioclase, association du gabbro
fusion partielle : liquide silicaté + cristaux : la roche n'est plus solide
fusion partielle
liquide silicaté + cristaux : la roche n'est plus solide
schistes bleus : glaucophane + plagioclase
schistes bleus
glaucophane + plagioclase
éclogites : grenat + jadéite (± glaucophane)
éclogites
grenat + jadéite (± glaucophane)
granulites → amphibolites : plagioclase + pyroxène + eau → hornblende
granulites → amphibolites
plagioclase + pyroxène + eau → hornblende
hydratation, à l'axe de la dorsale
amphibolites → schistes verts : plagioclase + hornblende + eau → chlorite + actinote
amphibolites → schistes verts
plagioclase + hornblende + eau → chlorite + actinote
hydratation, en s'éloignant de l'axe
schistes verts → schistes bleus : plagioclase + chlorite + actinote → glaucophane + eau
schistes verts → schistes bleus
plagioclase + chlorite + actinote → glaucophane + eau
déshydratation, à l'enfouissement
schistes bleus → éclogites : plagioclase + glaucophane → grenat + jadéite + eau
schistes bleus → éclogites
plagioclase + glaucophane → grenat + jadéite + eau
déshydratation, à l'enfouissement
quartz : silice de basse pression, forme commune dans la croûte
quartz
silice de basse pression, forme commune dans la croûte
coésite : silice de haute pression, plus dense que le quartz
coésite
silice de haute pression, plus dense que le quartz
quartz → coésite : quartz → coésite, même formule mais structure plus dense
quartz → coésite
quartz → coésite, même formule mais structure plus dense
transition de phase, à l'enfouissement
Les six étapes du trajet
cliquer sur une étape pour l'afficher
Ophiolite du Chenaillet
fragment de lithosphère océanique qui n'a pas été subduit
Ophiolite du mont Queyras
métagabbro à glaucophane, faciès des schistes bleus
Ophiolite du mont Viso
métagabbro à grenat et jadéite, faciès des éclogites
Massif de Dora Maira
gneiss à quartz et pyrope contenant de la coésite
1
Accrétion océanique
≈ 160 Ma
2
Métamorphisme hydrothermal
160 - 150 Ma
3
Fermeture de l'océan alpin
80 - 40 Ma
4
Pression maximale atteinte
≈ 40 Ma
5
Obduction
35 - 30 Ma
6
Affleurement à 2 700 mètres
aujourd'hui
1
Accrétion océanique
≈ 160 Ma
2
Métamorphisme hydrothermal
160 - 150 Ma
3
Entrée en subduction
60 - 50 Ma
4
Pic de pression : schistes bleus
≈ 45 Ma
5
Exhumation
45 - 35 Ma
6
Affleurement dans les schistes lustrés
aujourd'hui
1
Accrétion océanique
≈ 160 Ma
2
Métamorphisme hydrothermal
160 - 150 Ma
3
Enfouissement
60 - 45 Ma
4
Pic de pression : éclogites
≈ 45 Ma
5
Exhumation
45 - 35 Ma
6
Affleurement au mont Viso
aujourd'hui
1
Granite hercynien
≈ 275 Ma
2
Rifting et marge passive
250 - 160 Ma
3
Subduction continentale
40 - 35 Ma
4
Pic de pression : la coésite
≈ 35 Ma
5
Exhumation rapide
35 - 30 Ma
6
Affleurement à Dora Maira
aujourd'hui
1. Accrétion océanique
≈ 160 Ma
Roche et minéraux
Basaltes en coussins et gabbros cristallisés à l'axe d'une dorsale lente de
l'océan alpin, sur des péridotites du manteau.
Conditions
Environ 1 100 °C à la fin de la cristallisation, sous 0,2 GPa, soit 4 km sous un
plancher océanique lui-même à 2,4 km de profondeur.
Ce que cela établit
Les gabbros du Chenaillet sont datés d'environ 160 millions d'années par la
méthode uranium-plomb sur zircon. La succession basaltes en coussins, gabbros,
péridotites est celle de la lithosphère océanique : les trois complexes
ophiolitiques étudiés ici sont des fragments du plancher de l'océan alpin.
2. Métamorphisme hydrothermal océanique
160 - 150 Ma
Roche et minéraux
Métagabbro à hornblende, amphibole de haute température, puis métagabbro à
chlorite et actinote ; péridotites serpentinisées.
Conditions
De 600 à 100 °C sous 0,2 à 0,3 GPa, à 4 km sous un plancher qui s'approfondit en
s'éloignant de l'axe.
Ce que cela établit
L'eau de mer circule dans la croûte océanique fracturée. Les pyroxènes du gabbro
sont d'abord remplacés par de la hornblende, puis, en s'éloignant de l'axe, par
de la chlorite et de l'actinote, minéraux hydratés du faciès des schistes verts.
Ce métamorphisme se fait à basse pression, avec apport d'eau ; la roche
refroidit ensuite avec le plancher qui s'éloigne, et conserve cette association.
3. Fermeture de l'océan alpin
80 - 40 Ma
Roche et minéraux
Aucune transformation minéralogique nouvelle ; les radiolarites déposées sur le
plancher sont conservées.
Conditions
Moins de 0,3 GPa et 150 °C, soit une dizaine de kilomètres de profondeur.
Ce que cela établit
La convergence ferme l'océan alpin. Ce fragment de lithosphère océanique n'est
pas entraîné en profondeur : il reste dans la partie superficielle du domaine de
convergence, au-dessus du contact entre les deux plaques. Les radiolarites qui
le recouvrent témoignent d'une sédimentation par grande profondeur d'eau, donc
d'un océan largement ouvert avant sa fermeture.
4. Pression maximale atteinte
≈ 40 Ma
Roche et minéraux
Métagabbros à chlorite et actinote ; ni glaucophane, ni grenat, ni jadéite.
Conditions
0,3 GPa au plus et moins de 200 °C, soit une dizaine de kilomètres de
profondeur.
Ce que cela établit
L'assemblage minéralogique n'enregistre aucune haute pression, et le point
figuratif reste plaqué contre le haut du diagramme alors que les trois autres
sites y descendent. La température la plus élevée qu'ait connue cette roche,
elle l'a atteinte à la dorsale et non ici : sur un trajet pression-température,
le maximum de pression et celui de température ne coïncident pas nécessairement.
5. Obduction lors de la collision
35 - 30 Ma
Roche et minéraux
L'ensemble basaltes, gabbros et péridotites est charrié d'un seul tenant.
Conditions
Décompression ; retour vers la surface.
Ce que cela établit
L'océan ayant entièrement disparu, la collision des deux lithosphères
continentales soude les marges et charrie sur elles une partie des matériaux
océaniques qui les séparaient : c'est l'obduction. Elle met en place le fragment
océanique par-dessus la marge continentale, sans l'avoir enfoui.
6. Affleurement à 2 700 mètres d'altitude
aujourd'hui
Roche et minéraux
Basaltes en coussins, gabbros et péridotites serpentinisées, empilés dans
l'ordre de la lithosphère océanique.
Conditions
Surface, à 2 700 m d'altitude.
Ce que cela établit
L'érosion dégage aujourd'hui l'ophiolite. Sa succession de roches reproduit la
structure verticale de la lithosphère océanique, et l'absence de tout minéral de
haute pression en fait le témoin de l'expansion d'un océan disparu, non de sa
subduction.
1. Accrétion océanique
≈ 160 Ma
Roche et minéraux
Basaltes en coussins et gabbros cristallisés à l'axe d'une dorsale lente de
l'océan alpin, sur des péridotites du manteau.
Conditions
Environ 1 100 °C à la fin de la cristallisation, sous 0,2 GPa, soit 4 km sous un
plancher océanique lui-même à 2,4 km de profondeur.
Ce que cela établit
Comme au Chenaillet, gabbros et basaltes cristallisent à l'axe de la dorsale de
l'océan alpin, il y a environ 160 millions d'années. Les trois complexes
ophiolitiques partent du même état : ce qui les distingue tient entièrement à ce
qui leur arrive ensuite.
2. Métamorphisme hydrothermal océanique
160 - 150 Ma
Roche et minéraux
Métagabbro à hornblende, amphibole de haute température, puis métagabbro à
chlorite et actinote ; péridotites serpentinisées.
Conditions
De 600 à 100 °C sous 0,2 à 0,3 GPa, à 4 km sous un plancher qui s'approfondit en
s'éloignant de l'axe.
Ce que cela établit
L'eau de mer circule dans la croûte océanique fracturée. Les pyroxènes du gabbro
sont d'abord remplacés par de la hornblende, puis, en s'éloignant de l'axe, par
de la chlorite et de l'actinote, minéraux hydratés du faciès des schistes verts.
Ce métamorphisme se fait à basse pression, avec apport d'eau ; la roche
refroidit ensuite avec le plancher qui s'éloigne, et conserve cette association.
3. Entrée en subduction
60 - 50 Ma
Roche et minéraux
La chlorite et l'actinote héritées de l'histoire océanique sont conservées.
Conditions
De 0,26 à 0,70 GPa et de 100 à 270 °C, soit jusqu'à 23 km de profondeur.
Ce que cela établit
Le fragment de lithosphère océanique est entraîné sous la plaque apulienne. Il
s'enfonce beaucoup plus vite qu'il ne se réchauffe : la pression augmente
rapidement alors que la température reste basse. Le trajet s'écarte aussitôt du
gradient géothermique continental moyen et suit un gradient de l'ordre de 10 °C
par kilomètre.
4. Pic de pression : le faciès des schistes bleus
≈ 45 Ma
Roche et minéraux
Métagabbro à glaucophane, amphibole sodique bleue, formée aux dépens de la
chlorite, de l'actinote et de l'albite, avec libération d'eau.
Conditions
Environ 1,2 GPa et 400 °C, soit 40 km de profondeur : faciès des schistes bleus.
Ce que cela établit
Le nouvel assemblage minéralogique est plus dense et moins hydraté que le
précédent : la roche se transforme à l'état solide et se déshydrate. De telles
conditions de haute pression et de basse température ne se rencontrent que dans
une zone de subduction.
5. Exhumation
45 - 35 Ma
Roche et minéraux
Le glaucophane est conservé ; la rétromorphose reste partielle.
Conditions
Décompression de 1,2 à 0,35 GPa avec léger refroidissement.
Ce que cela établit
L'écaille se désolidarise de la plaque plongeante et remonte dans la zone de
contact entre les deux plaques, alors que la subduction se poursuit ; les
modalités précises de cette remontée restent discutées. Les réactions inverses
exigeraient l'eau qui a été expulsée pendant l'enfouissement, et elles sont
d'autant plus lentes que la température est basse : le glaucophane parvient
jusqu'à la surface à l'état métastable.
6. Affleurement dans les schistes lustrés
aujourd'hui
Roche et minéraux
Métagabbro à glaucophane inclus dans les schistes lustrés du Queyras.
Conditions
Surface.
Ce que cela établit
La présence du glaucophane établit que ce fragment de lithosphère océanique a
été enfoui à environ 40 kilomètres. L'océan alpin n'a donc pas seulement été
fermé : une partie de son plancher est entrée en subduction avant la collision.
1. Accrétion océanique
≈ 160 Ma
Roche et minéraux
Basaltes en coussins et gabbros cristallisés à l'axe d'une dorsale lente de
l'océan alpin, sur des péridotites du manteau.
Conditions
Environ 1 100 °C à la fin de la cristallisation, sous 0,2 GPa, soit 4 km sous un
plancher océanique lui-même à 2,4 km de profondeur.
Ce que cela établit
Comme au Chenaillet, gabbros et basaltes cristallisent à l'axe de la dorsale de
l'océan alpin, il y a environ 160 millions d'années. Les trois complexes
ophiolitiques partent du même état : ce qui les distingue tient entièrement à ce
qui leur arrive ensuite.
2. Métamorphisme hydrothermal océanique
160 - 150 Ma
Roche et minéraux
Métagabbro à hornblende, amphibole de haute température, puis métagabbro à
chlorite et actinote ; péridotites serpentinisées.
Conditions
De 600 à 100 °C sous 0,2 à 0,3 GPa, à 4 km sous un plancher qui s'approfondit en
s'éloignant de l'axe.
Ce que cela établit
L'eau de mer circule dans la croûte océanique fracturée. Les pyroxènes du gabbro
sont d'abord remplacés par de la hornblende, puis, en s'éloignant de l'axe, par
de la chlorite et de l'actinote, minéraux hydratés du faciès des schistes verts.
Ce métamorphisme se fait à basse pression, avec apport d'eau ; la roche
refroidit ensuite avec le plancher qui s'éloigne, et conserve cette association.
3. Enfouissement : la traversée des schistes bleus
60 - 45 Ma
Roche et minéraux
Le glaucophane apparaît d'abord, comme au Queyras, puis se déstabilise à son
tour au profit du grenat.
Conditions
De 0,26 à 1,6 GPa et de 100 à 430 °C, soit jusqu'à 53 km de profondeur.
Ce que cela établit
Ce fragment suit le même chemin que celui du Queyras, mais il ne s'en détache
pas et poursuit sa descente. Les assemblages du faciès des schistes bleus ne
sont ici qu'une étape, franchie puis effacée par la suite du trajet.
4. Pic de pression : le faciès des éclogites
≈ 45 Ma
Roche et minéraux
Métagabbro à grenat et pyroxène sodique, la jadéite, en solution solide avec le
diopside sous le nom d'omphacite ; les minéraux hydratés ont presque disparu.
Conditions
Environ 2,3 GPa et 520 °C, soit 75 km de profondeur : faciès des éclogites.
Ce que cela établit
L'éclogite est plus dense que le gabbro dont elle provient. La déshydratation
qui accompagne ces réactions libère de l'eau dans le manteau chevauchant, ce qui
y abaisse la température de fusion partielle des péridotites : c'est l'origine
du magmatisme des zones de subduction.
5. Exhumation
45 - 35 Ma
Roche et minéraux
Le grenat et la jadéite sont conservés ; le glaucophane réapparaît localement
dans les fissures.
Conditions
Décompression de 2,3 à 0,60 GPa avec refroidissement.
Ce que cela établit
Des écailles de lithosphère océanique se désolidarisent de la plaque plongeante
et remontent dans la zone de contact entre les deux plaques, alors que la
subduction se poursuit plus à l'est. Là encore, la roche n'est rééquilibrée
qu'en partie : l'assemblage de haute pression traverse toute la remontée sans
être effacé.
6. Affleurement au mont Viso
aujourd'hui
Roche et minéraux
Métagabbros éclogitiques du massif du mont Viso.
Conditions
Surface.
Ce que cela établit
D'ouest en est, la profondeur atteinte croît : le Chenaillet n'a pas été enfoui,
le Queyras l'a été à 40 kilomètres, le mont Viso à 75. L'intensité du
métamorphisme augmente donc vers l'est, ce qui indique que la lithosphère
océanique de la plaque européenne est passée sous la plaque apulienne.
1. Un granite de la croûte continentale
≈ 275 Ma
Roche et minéraux
Granite mis en place dans la croûte continentale à la fin de l'orogenèse
hercynienne.
Conditions
Cristallisation vers 700 °C sous 0,36 GPa, soit une douzaine de kilomètres de
profondeur.
Ce que cela établit
Ce site n'est pas une ophiolite : la roche de départ n'appartient pas au
plancher océanique mais à la croûte continentale, et elle est bien plus ancienne
que l'océan alpin. Elle appartient à la chaîne hercynienne, arasée avant
l'ouverture de cet océan.
2. Fragmentation continentale et marge passive
250 - 160 Ma
Roche et minéraux
Le socle continental est découpé en blocs basculés par des failles normales,
puis recouvert de sédiments.
Conditions
Retour à des conditions de surface, moins de 0,2 GPa.
Ce que cela établit
Les contraintes extensives fracturent la croûte continentale et l'amincissent :
le bloc appartient désormais à la marge passive européenne, en bordure de
l'océan alpin qui s'ouvre. Il occupe donc, avant la convergence, une position
toute différente de celle des trois complexes ophiolitiques.
3. Subduction continentale
40 - 35 Ma
Roche et minéraux
Le granite est transformé en gneiss à quartz et pyrope, grenat magnésien.
Conditions
De 0,16 à 2,0 GPa et de 100 à 500 °C, soit jusqu'à 66 km de profondeur.
Ce que cela établit
Après la lithosphère océanique, c'est la marge continentale elle-même qui est
entraînée en profondeur, bien qu'elle soit moins dense que le manteau. Le trajet
suit un gradient de subduction voisin de celui du mont Viso, de l'ordre de 7 °C
par kilomètre.
4. Pic de pression : la coésite
≈ 35 Ma
Roche et minéraux
Gneiss à quartz et pyrope dans lequel le quartz est remplacé par la coésite,
variété de silice de haute pression.
Conditions
Au moins 2,8 GPa et environ 700 °C, soit plus de 90 km de profondeur.
Ce que cela établit
À 700 °C, la coésite n'est stable qu'au-delà d'environ 2,8 gigapascals : sa
seule présence impose une profondeur supérieure à 90 kilomètres. La croûte
continentale a donc été entraînée en subduction au même titre que la lithosphère
océanique. On parle de subduction continentale.
5. Exhumation rapide
35 - 30 Ma
Roche et minéraux
Coésite conservée en inclusion dans le grenat ; ailleurs, agrégat de quartz
entouré de fractures radiales.
Conditions
Décompression de 3,0 à 1,0 GPa.
Ce que cela établit
À masse égale, le quartz occupe près de 10 % de volume de plus que la coésite :
le volume massique passe de 0,344 à 0,378 cm³/g. Enfermée dans un grenat rigide,
la coésite qui se transforme le fracture radialement, en étoile. Là où le grenat
résiste, la surpression qu'il maintient empêche la transformation et la coésite
subsiste ; ailleurs, les fractures radiales autour du quartz signalent qu'elle a
eu lieu.
6. Affleurement dans le massif de Dora Maira
aujourd'hui
Roche et minéraux
Gneiss à quartz et pyrope du massif de Dora Maira, en Italie, à l'est du mont
Viso.
Conditions
Surface.
Ce que cela établit
Les quatre sites, alignés d'ouest en est, ont atteint des profondeurs
croissantes : nulle au Chenaillet, 40 kilomètres au Queyras, 75 au mont Viso,
plus de 90 à Dora Maira. Un même cycle orogénique laisse ainsi, côte à côte, des
roches dont les trajets pression-température n'ont rien de commun.
Pause
Reprendre ce site
Conditions pression-température d'après Agard et al. (Queyras), Angiboust et al. (mont Viso), Chopin et Rubatto & Hermann (Dora Maira) ; âges U-Pb sur zircon.
Yann Bouyeron - 2026 -
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