Mots clés : datation Rb-Sr, radiochronologie, diagramme isochrone, granite, anatexie, Velay

Datations Rb-Sr des granites du Massif Central

Danielle Briot

Département des Sciences de la Terre, Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

24/11/2002

Résumé

Quelques exemples de datation par la méthode rubidium-strontium : granites de Meymac, de Guéret, du Velay et anatexites d'Aubusson.


Datation Rb-Sr du granite de Meymac

Article-source : Âge carbonifère supérieur (Rb-Sr) du granite de Meymac (Massif Central français) , Jean-Claude Talbert et Jean-Louis Duthou, 1983, Compte-Rendus de l'Académie des Sciences, Paris, vol.296, 1321-1323.

Figure 3. Granite de Meymac, extrait de la carte géologique au 10-6


Contexte géologique

Le granite de Meymac appartient à une ensemble de trois granites intrusifs dans les formations métamorphiques encaissantes (gneiss à biotite et sillimanite) du plateau corrézien. Avec le granite d'Egletons et celui d'Ussel, il forme un ensemble coincé entre le Sillon Houiller à l'Est, le Massif de Millevaches au Nord et à l'Ouest, les formations de la moyenne Dordogne au Sud.

Figure 4. Carte structurale partielle du Massif Central


Le granite de Meymac est plus jeune que le granite d'Ussel qu'il recoupe mais son contact par faille avec le granite d'Egletons (dislocation d'Ambrugeat) ne permet pas de les classer en géochronologie relative. C'est un granite porphyroïde de teinte grise, à biotite, muscovite, cordiérite et parfois tourmaline. Il est de composition monzogranitique et contient de nombreuses enclaves basiques.

Localisation des points d'échantillonnage

L'étude géochronologique réalisée sur le granite de Meymac porte sur 8 échantillons (RT : roche totale) dont la localisation est donnée sur la carte et dans le tableau ci-dessous.

Figure 5. Localisation des points échantillonnés sur le granite de Meymac


 

X

Y

Carte géologique 1/50000 concernée

RT9517

586,9

354,1

Feuille de Bort-les Orgues

RT9518

587,4

354,5

RT9519

590,2

356,5

RT9521

595,6

360,0

RT9522

588,3

360,1

RT9524

584,4

357,9

RT9520

592,8

350,6

Feuille de Meymac

RT9523

597,0

46,1

Feuille d'Ussel

Étude géochronologique

Les échantillons ont été prélevés dans un secteur couvert par les cartes géologiques de Meymac, Ussel et Bugeat au 1/50.000. Voici les résultats isotopiques obtenus sur 8 échantillons du granite porphyroïde de Meymac. Les teneurs en Rb et Sr (en ppm ou partie par million ou mg/g) sont données à titre indicatif.

Granite de Meymac

       

n° échantillon

Rb (ppm)

Sr (ppm)

87Rb/86Sr

87Sr/86Sr

9517

228

257,5

2,56

0,72103

9518

260

252

2,99

0,72321

9519

258,5

235

3,18

0,72381

9520

263

212

3,59

0,72537

9521

319

249

3,71

0,72597

9522

365

211

5,01

0,73135

9523

312

189

4,79

0,73029

9524

337

210

4,64

0,73009

Si on reporte ces données dans un diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr, on obtient la figure ci-dessous. L 'équation générale de la droite qui passe au mieux par tous les points est y = 0,71050 + 0,0042x. Sa pente (son coefficient directeur) est égale à p=0,0042.


La formule de l'isochrone étant , on peut assimiler la valeur de 0,0042 à l'expression eλt-1 ce qui donne t = Ln(0,0042 +1) / λ.

Sachant quel vaut 1,42.10-11 an-1 pour le couple Rb-Sr, on en déduit quet = 295 Ma. C'est, à quelques millions d'années près, l'âge de ce granite. Cet âge place le granite de Meymac dans le Carbonifère supérieur en accord avec les observations de terrain puisqu'il est d'une part postérieur aux roches métamorphiques encaissantes attribuées au Dévonien inférieur à moyen, d'autre part antérieur aux dépôts stéphaniens du bassin de Lapleau dans lequel des galets du granite de Meymac ont été signalés. On notera que l'existence de ces galets dans ces dépôts suppose une mise en place du granite assez superficielle et une érosion intense et rapide.

Remarque : La valeur de 0,71050 (ordonnée à l'origine lorsque x=0) correspond au rapport (87Sr/86Sr)0 qui est le rapport initial du magma à l'origine de ce granite. Ce rapport initial, déterminé graphiquement, donne une précieuse indication sur l'origine du magma ayant donné le granite : c'est une des données de base pour identifier l'origine des sources magmatiques. Voir aussi la méthode de datation Rb-Sr .

Datation Rb-Sr du granite de Guéret

Article-source : Datation géochronologique Rb/Sr sur les roches totales du granite de Guéret (Massif central). Age fini-dévonien de la mise en place de l'un de ses faciès , F. Berthier, J.-L. Duthou, et Roques M., 1979, Bulletin BRGM (série2), section 1 , n°2, 59-72.

Figure 7. Granite de Guéret, extrait de la carte géologique au 10-6


Contexte géologique

Figure 8. Carte structurale partielle du Massif Central


Le massif granitique de Guéret constitue l'ossature de la zone Nord-Ouest du Massif Central. Il est en grande partie limité par des grands accidents régionaux :

  • La faille de la Marche, au Nord, le sépare du plateau d'Aigurande (séries métamorphiques et leucogranites : il existe aussi des données Rb-Sr exploitables sur deux massifs de leucogranites du plateau d'Aigurande).
  • La faille d'Arrènes au Sud marque le contact avec les granites de St-Goussaud, St-Sylvestre, du Millevache (là aussi, il existe, pour ces granites, des données utilisables (Roches Totales et Minéraux) dans la thèse de J.-L. Duthou) et les formations métamorphiques encaissantes.
  • Le Sillon Houiller à l'Est.

Figure 9. Contexte géologique du NO du Massif Central


Ses limites à l'Ouest sont soit sécantes soit progressives avec les formations métamorphiques de type anatexites à cordiérite ou gneiss d'Aubusson. On notera également que le granite supporte des témoins de séries sédimentaires non métamorphiques d'âge carbonifère (Stéphanien d'Ahun, Dinantien de Ladapeyre).

Localisation des points d'échantillonnage

Dans la zone étudiée, le granite de Guéret proprement dit est constitué de plusieurs faciès dont les deux unités majeures sont le granite de Saint-Fiel, à grain moyen, riche en biotite mais pauvre en cordiérite et muscovite, et le granite de Peyrabout, à grain moyen, avec biotite, muscovite, mégacristaux de feldspath potassique et riche en cordiérite. Les deux faciès proches contiennent de nombreuses enclaves basiques :

Figure 10. Localisation des points échantillonnés sur le granite de Guéret


Étude géochronologique

Les échantillons utilisés pour cette étude ont été prélevés dans le secteur couvert par la carte géologique de Guéret au 1/50 000. Les échantillons de roches totales RT 7189 à RT7194 appartiennent au granite de Peyrabout tandis que l'échantillon RT7188 représente le faciès de Saint-Fiel.

Granite de Guéret (N Limousin)

       
 

Rb (ppm)

Sr (ppm)

87Rb/86Sr

87Sr/86Sr

n° échantillon

       

RT7188

187

308

1,7578

0,71903

RT7189

218

288

2,1926

0,72076

RT7190

230

254

2,6272

0,72279

RT7191

206

191

3,1319

0,72561

RT7192

207

117

3,3737

0,72711

RT7193

216

168

3,7229

0,72833

RT7194

220

165

4,1099

0,73090

Le report des points dans le diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr et le calcul de l'âge du granite de Guéret à partir de celui de la pente de l'isochrone sont réalisés dans la figure suivante.

Figure 11. Diagramme isochrone, granite de Guéret


L'âge du granite de Guéret est de 358 Ma.

Interprétation géologique

L'âge obtenu est plus vieux que celui des dépôts sédimentaires de Ladapeyre qui reposent sur le granite et sont datés paléontologiquement du Viséen moyen. Il est identique à celui déterminé par la méthode Rb-Sr (Le Breton et al., 1986) sur les anatexites d'Aubusson (voir les données et figure qui donnent T=356±8 avec 87Sr/86Sri =0,71507.) ce qui montre leur contemporanéité.

Cependant la comparaison des rapports isotopiques initiaux 87Sr/86Sri de ces deux formations permet de dire que le granite ne peut pas dériver directement de la fusion des anatexites (la fusion d'une roche quelconque ne modifie pas le rapport de deux isotopes d'un même élément chimique, voir méthode Rb-Sr). On peut cependant envisager la participation des anatexites à la genèse de ce granite par mélange avec un magma plus basique dont les enclaves seraient les témoins.

Quoiqu'il en soit, cette étude géochronologique montre que le granite de Guéret appartient à une génération de granite, de type granodiorite et monzogranite, anté-viséen supérieur, présent essentiellement dans la partie Nord su Massif Central avant la phase tectonique majeure de la collision hercynienne.

Datation Rb-Sr du granite du Velay

Article-source : Ages radiométriques des granites anatectique et tardimigmatique du Velay (Massif Central français) , Michelle Caen-Vachette, Jean-Pierre Couturié et Jean Didier, 1982, C.R.Acad Sci Paris, 294, 135-138.

Figure 12. Granite du Velay, extrait de la carte géologique au 10-6


Localisation des 7 points d'échantillonnage

Granite du Velay

   
 

Longitude E

Latitude N

8

04° 30' 42''

44° 49' 43''

2

04° 30' 42''

44° 49' 43''

3

04° 30' 42''

44° 49' 43''

4

04° 30' 42''

44° 49' 43''

5

04° 31' 37''

44° 49' 37''

6

04° 32' 50''

44° 49' 45''

7

04° 19' 45''

44° 54' 32''

Les échantillons du granite du Velay ont été récoltés sur le territoire de la carte de Lamastre à 1/ 50.000.

Étude géochronologique

Les données sont présentées avec les erreurs sur les rapports isotopiques et la droite isochrone telles qu'elles peuvent être publiées dans une revue scientifique.

Granite du Velay

       
 

Rb (ppm)

Sr (ppm)

87Rb/86Sr

87Sr/86Sr

         

1

172

182

2,74±0,08

0,7264±0,0010

2

169

263

1,93±0,06

0,7221±0,0008

3

125

92

3,96±0,12

0,7317±0,0005

4

104

122

2,48±0,07

0,7250±0,0013

5

119

273

1,26±0,04

0,7202±0,0004

6

126

97

3,82±0,11

0,7308±0,0003

7

206

336

1,78±0,05

0,7222±0,0008

Les erreurs sur les rapports isotopiques sont des erreurs absolues à 2σ. Voici le diagramme isochrone correspondant à ces données.

Figure 13. Diagramme isochrone, granite du Velay


Datation Rb-Sr des anatexites à cordiérite d'Aubusson

Article-source : Les diatexites à cordiérite d'Aubusson (Creuse, France) : pétrographie, composition, âge. , Le Breton N., Duthou J.-L., Grolier J., Lacour A., Meyer G., et Treuil M., 1986, C.R.Acad. Sci. Paris, 303, 1557-1562.

Étude géochronologique

Anatexites à cordiérite d'Aubusson

   
 

87Rb/86Sr

87Sr/86Sr

R9287

1,85

0,72469

R9288

1,54

0,72290

R9289

2,09

0,72552

R9290

3,42

0,73232

R9291

2,48

0,72750

R9292

4,68

0,73877

R9293

1,3

0,72155

Le diagramme isochrone suivant correspondant aux données ci-dessus.

Figure 14. Diagramme isochrone, anatexites à cordiérite d'Aubusson


Interprétation géologique

L'âge obtenu est identique à celui déterminé par la méthode Rb-Sr sur le granite de Guéret ce qui montre leur contemporanéité.

Mots clés : datation Rb-Sr, radiochronologie, diagramme isochrone, granite, anatexie, Velay