Mécanismes d'éclogitisation et conséquences mécaniques pour l'exhumation des roches métamorphiques de haute pression

La Nappe de Lindas, au sein de l'Arc de Bergen, Norvege, est un massif anorthositique enfoui et partiellement eclogitise en profondeur au cours de l'orogenese caledonienne, qui fut relativement protege de la retromorphose pendant son retour vers la surface. L'etude de ces roches du facies eclogitique nous permet donc de mieux comprendre le detail des processus d'eclogitisation et ses consequences en terme d'exhumation et de circulation crustale dans les zones de collision. Les grenats granulitiques, bien que relativement resistants aux reactions metamorphiques, subissent lors de l'eclogitisation une fracturation intense et une reequilibration partielle par diffusion a partir de leur frontiere. L'observation au MEB (BSE) des differentes generations de grenat associees a l'episode eclogitique, et l'estimation des compositions minerales d'equilibre par des methodes thermobarometriques multi-equilibre, permet de mettre en lumiere la vitesse de diffusion beaucoup plus lente du Ca par rapport aux cations metalliques dans le grenat granulitique lors de sa reequilibration dans le facies eclogitique. La distribution des orientations des fractures qui parcourent les grenats granulitiques herites, montre que leur formation est la consequence directe de la diminution de volume associee aux reactions metamorphiques. La propagation a petite echelle des domaines eclogitises ne procede donc pas simplement par diffusion du fluide, mais par un processus complexe couplant diffusion, reactions metamorphiques et fracturation des mineraux granulitiques. La caracterisation de la cinematique de la deformation dans le facies eclogitique de l'ile d'Holsnoy, au sein de la Nappe de Lindas montre sa grande coherence a l'echelle de la zone d'etude (5*5 km), refletant l'action de forces aux limites, plutot que de contraintes locales liees aux reactions metamorphiques. Le cisaillement en moyenne vers l'Est, geometriquement restaure dans le contexte de la subduction caledonienne, est interprete comme refletant le decouplage d'unites crustales du panneau plongeant, qui commencent ainsi leur retour vers la surface. La validite d'un tel modele, ou l'eclogitisation permet l'initiation de l'exhumation, est analysee dans le cadre du modele analytique du chenal de subduction. L'eclogitisation, qui n'est ni instantanee ni spatialement homogene, modifie les proprietes de la croute, notamment sa densite et sa viscosite. Alors que l'augmentation de densite reduit sa flottabilite, son adoucissement mecanique lui permet de se decoupler du manteau lithospherique qui la tire vers la profondeur. La competition entre ces deux phenomenes, variable suivant la progression des transformations metamorphiques, est integree dans un unique parametre adimensionnel, le nombre d'exhumation, dont la valeur decrit la capacite de la croute a etre exhumee. La subduction d'une croute a fort nombre d'exhumation entraine la creation dans le canal de subduction d'un flux retour a partir du domaine partiellement eclogitise. L'analyse des conditions de ce flux retour montre entre autres que les vitesses d'exhumation de l'ordre des vitesses de convergence des plaques lithospheriques ne sont possibles que pendant le regime transitoire entre l'enfouissement de croute a faible et fort nombre d'exhumation. Ce travail, qui montre l'importance des reactions d'eclogitisation pour l'exhumation et plus generalement pour la dynamique des zones de collision, souligne en consequence la necessite de decrire avec precision les mecanismes micro- et macroscopiques qui permettent la progression et la propagation de l'eclogitisation.