La métasomatose, ou le métasomatisme, représente un phénomène métamorphique particulier associé à la diagenèse des roches. Les réactions métamorphiques décrivent l’ensemble des transformations physico-chimiques qui affectent les roches et minéraux lors des variations de pression et de température. La diagenèse est le processus métamorphique associé à la lithification ou induration des sédiments sous l’effet de la compaction (augmentation de la pression) et de la déshydratation.

Une modification chimique in situ

Dans ce contexte, la métasomatose illustre la phase de transformation qui se joue lorsqu’il y a remplacement d’un minéral par un autre au sein d’une roche. Ce remplacement très lent, atome par atome, se fait grâce à la circulation de fluides et aux processus de dissolution/précipitation. De manière quasi simultanée, certains éléments de la roche sont donc dissous et remplacés par d’autres éléments présents dans la solution hydrothermale. À la fin, une roche est remplacée par une autre sur place, tout en conservant son état solide, par transfert de masse.

Il faut toutefois préciser la différence entre le métamorphisme classique et le métasomatisme. Le premier est en effet associé à un changement minéralogique in situ mais sans modification de la chimie de la roche. Le second s’opère dans un système ouvert avec apport et départ d’éléments chimiques. Les deux types de transformation requièrent cependant la présence d’eau. Métamorphisme et métasomatisme ont donc généralement lieu en même temps.

Exemple de réactions métasomatiques

La métasomatose peut affecter de très nombreux types de roches et divers environnements géologiques. Un exemple assez typique est celui des ammonites en pyrite ou en calcédoine, qui peuvent être obtenues suite au remplacement total ou partiel du CaCO₃ composant la coquille par d’autres minéraux, tout en gardant l’aspect et les détails de la coquille d’origine.

LES GREISENS (BANDES SOMBRES) RÉSULTENT DE LA MÉTASOMATOSE DU GRANITE (ROCHES CLAIRES). © NILFANION, WIKIMEDIA COMMONS, CC BY-SA 4.0

Les réactions de métasomatisme affectent également souvent des roches magmatiques et métamorphiques car ce type d’environnement implique souvent la présence de fluides chauds. En environnement magmatique, la métasomatose peut ainsi créer des skarns, qui résultent de la transformation de roches carbonatées au contact d’une intrusion magmatique. La transformation de granite par métasomatisme va, quant à elle, produire des greisens. Citons également les cornéennes, qui sont à l’origine des roches sédimentaires comme des grès, dont la composition a été modifiée par métamorphisme de contact ici aussi lors d’une intrusion magmatique.