Earth
Métamorphisme
Enfouissez une argilite à un kilomètre par million d’années le long d’un géotherme de 25 K/km, maintenez-la et ramenez-la : son point parcourt la grille pression-température des faciès, la chlorite cède au biotite, au grenat et à la staurotide à mesure que les fractions d’équilibre se déplacent, et parce que la vitesse de réaction chute d’un facteur mille entre 600 et 400 degrés, l’assemblage du pic revient en surface presque intact, un peu plus rétrogradé si l’exhumation est lente. Raidissez l’enfouissement sous un gradient froid et le chemin entre dans les schistes bleus ; laissez un pluton chauffer une roche peu profonde et elle cuit en cornéenne ; tenez un échantillon isotherme et ses fractions relaxent sur l’exponentielle fermée.
Ce qui se passe
Un paquet de roches sur un chemin d’enfouissement, de maintien et d’exhumation : pression de la charge, température d’un géotherme linéaire avec un pic de contact optionnel décroissant sur un demi-million d’années, une grille schématique des faciès en température et pression et cinq minéraux index pélitiques dont les fractions d’équilibre sont des fenêtres de température lisses de somme un, relaxées vers l’équilibre à une vitesse d’Arrhenius de 10 par Ma à 600 °C et 200 kJ/mol. La relaxation est exacte à chaque sous-pas, de sorte que l’assemblage du pic survit à une exhumation rapide tandis qu’une lente le rétrograde un peu, et qu’un pas isotherme tombe sur la forme fermée. Une seconde d’expérience vaut un million d’années.
À essayer
Suivez le point sur la grille des faciès et la barre des minéraux qui se déplace ; comparez un retour rapide et un lent ; parcourez un chemin froid et profond vers les schistes bleus et un chaud et peu profond vers la cornéenne.
Le modèle et ses limites
Une grille de faciès schématique et cinq minéraux à fenêtres lisses, une vitesse d’Arrhenius pour toute réaction, un géotherme linéaire sans conduction transitoire, pas de fluides ni de déformation. Un chemin pédagogique, pas une grille pétrogénétique.
Équations du module
Équations P = ρ·g·z, T = T_s + G·z + ΔT_0·e^(−(t − t_c)/τ) df_i/dt = r(T)·(f_i^eq − f_i), r = r_600·exp(−(E/R)·(1/T − 1/873 K)) f_i^eq ∝ ¼·(1 + tanh((T − T_lo)/w))·(1 − tanh((T − T_hi)/w)), Σ f_i^eq = 1 f(t) = f^eq + (f_0 − f^eq)·e^(−r·t)
