Cycle des Roches et Processus Géologiques
Système d'Équilibre Dynamique
Le cycle des roches n'est pas un système fermé, mais un système ouvert propulsé par l'énergie solaire, la chaleur interne terrestre et l'énergie gravitationnelle. Flux de matériaux, bilan énergétique et taux d'altération chimique contrôlent la dynamique générale.
Hiérarchie d'Échelles Temporelles
Échelles temporelles multicouches depuis processus à court terme (activité volcanique : jours~années) jusqu'aux processus à long terme (orogenèse : dizaines de millions d'années) interagissent. Mécanismes de rétroaction connectent processus de différentes échelles temporelles.
Intégration d'Échelles Spatiales
Échelles spatiales multicouches depuis changements de réseau cristallin au niveau atomique jusqu'à circulation de matériaux à l'échelle globale sont intégrées. Processus locaux créent des motifs régionaux, et inversement, forçages régionaux contrôlent processus locaux.
Mécanismes de Génération de Magma
La fusion partielle est induite par augmentation de température, diminution de pression et addition de composants volatils. Convection du manteau, subduction de plaques et activité de points chauds sont mécanismes principaux de génération de magma. La relation entre degré de fusion et composition du magma a été élucidée par pétrologie expérimentale.
Processus de Différenciation
Cristallisation fractionnée, différenciation gravitationnelle et séparation de composants volatils forment diverses compositions de roches à partir de magma primaire. Série de réaction de Bowen, relations de liquidus et diagrammes d'équilibre de phases fournissent la base théorique pour processus de différenciation.
Mécanismes de Réaction Métamorphique
Changements de phase minérale, recristallisation et rééquilibrage chimique par réactions à l'état solide. Réactions métamorphiques sont propulsées par gradients de température, pression et potentiel chimique, où vitesse de réaction est contrôlée par diffusion ou interface.
Faciès Métamorphiques et Conditions
Faciès métamorphiques représentent associations minérales sous conditions P-T spécifiques. Faciès de métamorphisme de contact (faciès de cornéenne), faciès de métamorphisme régional (faciès schiste vert ~ faciès éclogite) et faciès de métamorphisme haute pression (faciès schiste bleu) caractérisent environnements métamorphiques principaux.
Altération et Érosion
Altération physique (changements de température, cycles gel-dégel, altération saline) et altération chimique (oxydation, dissolution, hydrolyse) décomposent roches. Climat, type de roche, topographie et végétation contrôlent taux d'altération et déterminent caractéristiques des produits d'altération.
Contrôle Structurel
Tectonique des plaques devient force motrice fondamentale du cycle des roches. Trajectoires P-T-t différentes aux dorsales médio-océaniques, zones de subduction et zones de collision développent associations de roches et structures caractéristiques.