Le dyke basaltique d'âge mésozoïque de Brenterc'h (Finistère Nord) : un marqueur excentré de la province magmatique géante CAMP, précurseur de l'ouverture de l'océan Atlantique central

Alexandre Aubray

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon - Université Lyon 1

Hervé Bertrand

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon - Université Lyon 1

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Damien Mollex

Département de Sciences de la Terre / ENS Lyon

03/02/2016

Résumé

Étude d'un dyke doléritique mésozoïque en Armorique (composition, structure, mise en place, encaissant, âge) : un témoin de l'ouverture de l'Atlantique central lors de la mise en place de la province magmatique géante de l'Atlantique central (CAMP).


L'affleurement de Brenterc'h : un dyke double

Ce dyke se situe à l'extrême Ouest du Finistère, sur la commune de Brenterc'h.

Figure 1. Localisation de l'affleurement de Brenterc'h à la pointe de la Bretagne

Localisation de l'affleurement de Brenterc'h à la pointe de la Bretagne

Figure 2. Localisation de l'affleurement de Brenterc'h au Nord du Conquet

Localisation de l'affleurement de Brenterc'h au Nord du Conquet

Figure 3. Localisation de l'affleurement sur la plage au Nord de la pointe de Brenterc'h

Localisation de l'affleurement sur la plage au Nord de la pointe de Brenterc'h

Figure 4. Localisation du dyke de dolerite de l'affleurement de Brenterc'h

Localisation du dyke de dolerite de l'affleurement de Brenterc'h

À partir de Brenterc'h, il faut rejoindre le GR 34 et marcher en direction du Nord.


Figure 5. Extrait de la carte géologique du Conquet au 1/50 000

Extrait de la carte géologique du Conquet au 1/50 000

La carte montre le double dyke. Les gneiss de Kerhornou (ζ) sont intrudés par la granodiorite de la Pointe des Renard (γ4) et ces deux ensembles sont recoupés par les dykes de dolérite (ε).


Figure 6. Vue aérienne des dykes de l'affleurement de Brenterc'h

Vue aérienne des dykes de l'affleurement de Brenterc'h

Pour arriver à l'affleurement, stationner dans le village de Brenterc'h et rejoindre le GR34. En prenant ce chemin vers le Nord, l'affleurement est dans une anse accessible à marée basse en sortant du GR34 (cf figure 3).

Cette anse est divisée en deux criques, l'une au Nord et l'autre au Sud.

Commençons par nous intéresser à la partie Nord de l'anse.

Figure 7. Vue vers le Nord sur l'affleurement de Brenterc'h

Vue vers le Nord sur l'affleurement de Brenterc'h

Cette anse se décompose en deux criques, l'une au Nord et l'autre au Sud. L'accès à cet affleurement se fait par la première crique en venant du Sud.


La partie Nord montre deux unités sombres recoupées au centre par une unité gris-bleu.

Figure 8. Vue vers l'Est de l'affleurement de Brenterc'h, partie Nord

Vue vers l'Est de l'affleurement de Brenterc'h, partie Nord

On retrouve la teinte gris-bleu déjà visible sur la figure précédente.


Figure 9. Vue vers l'Est, annotée, de l'affleurement de Brenterc'h, partie Nord

Vue vers l'Est, annotée, de l'affleurement de Brenterc'h, partie Nord

Figure 10. Dyke de dolérite de Brenterc'h, Finistère

Dyke de dolérite de Brenterc'h, Finistère

On devine la prismation horizontale métrique à plurimétrique. Ces prismes sont souvent découpés en dalles (appelées lauzes) verticales beaucoup plus visibles.


Figure 11. Dalle de dolérite sur la plage de Brenterc'h, Finistère

Dalle de dolérite sur la plage de Brenterc'h, Finistère

La forme quasi-hexagonale de cette dalle montre qu'il s'agit d'une "tranche" d'un prisme.


La partie Sud de la plage montre une deuxième intrusion de la même roche, faisant 10 m d'épaisseur, moins développée et moins accessible que la première.

Figure 12. Vue de la partie Sud de la plage de Brenterc'h, Finistère

Vue de la partie Sud de la plage de Brenterc'h, Finistère

Figure 13. Détail de la partie Sud de la plage de Brenterc'h, Finistère

Détail de la partie Sud de la plage de Brenterc'h, Finistère

La photo montre le contact entre la dolérite à droite et l'encaissant à gauche. Cette zone de contact est reprise en faille ce qui explique que cette zone plus fracturée soit en creux.


Aperçu pétrologique

La roche de l'unité centrale est une roche magmatique sombre à texture microgrenue (cf. figure ci-dessous), avec des grains infra-millimétriques et jointifs. Elle est composée majoritairement par des agrégats sombres (parfois verdâtres) et de taille millimétrique formés de pyroxènes (variété augite) et de quelques olivines, ainsi que de petites lattes de plagioclases d'aspect vitreux.

Figure 14. Échantillon de dolérite du filon de Brenterc'h

Échantillon de dolérite du filon de Brenterc'h

L'analyse en lame mince montre une texture poecilitique (figures 15 et 16) : de très nombreux petits cristaux de plagioclase sont contenus dans de grands cristaux d'augite (clinopyroxène). Cette texture est appelée ophitique. On note aussi des cristaux d'olivine partiellement ou totalement altérés en iddingsite (figures 17 et 18). Il s'agit donc d'une roche magmatique à composition identique à celle d'un basalte ou d'un gabbro, mais avec une texture microgrenue : elle est appelée dolérite (on trouve aussi le terme « diabase », surtout utilisé par les anglo-saxons). Les caractéristiques des dolérites ont déjà été présentées dans l'article Qu'est-ce qu'une dolérite ? .



Figure 17. Détail de l'iddingsite dans la lame mince du filon de Brenterc'h, LPNA

Détail de l'iddingsite dans la lame mince du filon de Brenterc'h, LPNA

L'iddingsite est un silicate hydraté de fer et de magnésium qui résulte de l'altération de l'olivine. Macroscopiquement, l'iddingsite donne une couleur rouge à l'olivine.


Figure 18. Détail de l'iddingsite dans la lame mince du filon de Brenterc'h, LPA

Détail de l'iddingsite dans la lame mince du filon de Brenterc'h, LPA

L'iddingsite est un silicate hydraté de fer et de magnésium qui résulte de l'altération de l'olivine. Macroscopiquement, l'iddingsite donne une couleur rouge à l'olivine.


Les analyses géochimiques de ce dyke montrent qu'il appartient à la série tholéiitique (cf. Les magmas primaires basaltiques issus de la fusion du manteau ).

Structure et mise en place du dyke

À l'échelle de l'affleurement, le dyke Nord est structuré en prismes grossiers horizontaux, à section plus ou moins hexagonale, jointifs (cf. figures 10 et 11, ci-dessus), ce qui indique un gradient de température horizontal lors du refroidissement et donc la mise en place dans une fracture verticale (les parties les moins chaudes au contact de l'encaissant et les plus chaudes au cœur de l'intrusion). Comme souvent, les prismes sont découpés en "tranches" appelées lauzes. Sur les morphologies des prismes, on peut se reporter, entre autres, à La formation des orgues volcaniques .

Cette roche magmatique est donc intrusive dans la formation sombre (nous verrons qu'il s'agit de gneiss et granitoïdes paléozoïques). L'intrusion est un filon vertical : cette morphologie porte le nom de dyke. Ce dyke mesure 30 m d'épaisseur.

L'affleurement montre que la dolérite est parcourue de fractures (déformation cassante "froide") subverticales et d'orientation N120 et N25.

La zone où est localisé le dyke est plus érodée, ce qui donne cette morphologie "en creux". Cette érosion différentielle s'explique par la forte fracturation du dyke (double débit horizontal des prismes et vertical des lauzes). La dolérite qui se délite donc plus facilement que son encaissant, est plus sensible à l'abrasion mécanique des éléments solides transportés par la mer. Les dalles de dolérite sur la plage témoignent de ces processus (cf. figure 11).

Les processus d'érosion différentiels des roches basiques ont déjà été abordés, par exemple lors de la présentation de l' Érosion différentielle atypique des dykes basaltiques sur l'île de Skye (Écosse) .

Caroff et coll. (1995) [1] ont suggéré par des profils géochimiques et minéralogiques (répartition des phénocristaux de pyroxènes) que ce dyke est en fait composé de cinq injections successives au cœur du dyke et le qualifient de « dyke multiple ». Le modèle de mise en place proposé par ces auteurs est l'intrusion successive d'une lame doléritique dans la zone la plus chaude du précédent dyke à savoir le cœur. La constance de l'épaisseur de chaque lame peut être est expliquée soit par une cyclicité de la vidange d'un réservoir magmatique crustal soit par une ouverture périodique de la fracture dans laquelle s'injecte le dyke (et dont nous discuterons les caractéristiques plus loin dans cet article).

Le second dyke de 10 m d'épaisseur, est composé d'une seule injection et est qualifié par Caroff et Coll. (1995) [1] de «  dyke simple ».

À l'échelle de la Bretagne, les deux dykes de Brenterc'h se prolongent dans les terres vers le Sud-Est selon une direction N110 à N130. Ils sont disposés en échelon et se subdivisent en deux ou trois dykes (cf. carte ci-dessous).

Figure 19. Extrait des cartes géologiques du Conquet et de Brest au 1/50 000

Extrait des cartes géologiques du Conquet et de Brest au 1/50 000

En vert, barrant la carte du NO vers le SE, la structure recoupant les terrains varisques est le dyke (ou plutôt la série de dykes) Kerforne d'orientation environ N110-N130.


Les études structurales montrent que ces dykes reprennent des fractures varisques. Cet ensemble de fractures est injecté de dykes et prend le nom de faille ou champ de fractures Kerforne, du nom du géologue breton Fernand Kerforne ayant étudié cette structure au début du XXème siècle. Cette faille Kerforne s'étend sur environ une cinquantaine de kilomètres de long et illustre bien l'importance de l'héritage structural (les failles préexistantes) sur la mise en place et la morphologie des corps magmatiques.

L'encaissant du dyke

Intéressons-nous maintenant à l'encaissant dans lequel se met en place ce dyke.


Figure 21. Détail de l'encaissant du dyke de dolérite de Brenterc'h, Finistère

Détail de l'encaissant du dyke de dolérite de Brenterc'h, Finistère

La roche claire, une granodiorite, recoupe la roche sombre qui est un gneiss.


Figure 22. Détail du contact gneiss / granodiorite dans l'encaissant

Détail du contact gneiss / granodiorite dans l'encaissant

La granodiorite recoupe la foliation du gneiss, elle lui est donc postérieure.



Il s'agit de socle varisque "banal" pour l'Armorique, avec des roches métamorphiques et des roches plutoniques. Les roches métamorphiques sont des paragneiss (gneiss à protolithe sédimentaire) migmatitiques à sillimanite : les gneiss de Kerhornou (figures ci-dessous).

Figure 24. Encaissant du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

Encaissant du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

Cette roche présente une foliation légèrement pentée vers le Sud.


Figure 25. Encaissant paléozoïque du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

Encaissant paléozoïque du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

Figure 26. Encaissant du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

Encaissant du dyke de Brenterc'h : les gneiss de Kerhornou

La différence de couleur est due au "polissage" par l'eau de mer. Un petit filon (de dolérite ?) sous la pointe du marteau recoupe les gneiss.


Ces gneiss appartiennent au domaine métamorphique du Conquet. Ils sont recoupés par des lentilles de granodiorite : la granodiorite de la Pointe des Renards. Ces corps lenticulaires sont alignés sur des directions parallèles d'orientation N45.

Les âges de ces formations sont très mal contraints. Le métamorphisme du domaine du Conquet est varisque (Carbonifère inférieur pour être plus précis) et s'inscrit dans les processus de collision sur un gradient métamorphique de collision, les gradients métamorphiques dalradien et barrovien.

Le caractère lenticulaire de la granodiorite de la Pointe des Renards, les relations géométriques entre granodiorite et gneiss, le fait que la granodiorite ne soit pas affectée par le métamorphisme et le caractère migmatitique des gneiss de Korhornou laissent penser qu'elle est postérieure aux gneiss et même qu'elle pourrait résulter en partie de la collection de liquides migmatitiques issus de l'anatexie des gneiss de Kerhornou, ou avoir été contaminée par ces liquides (figures ci-dessous).

Figure 27. Encaissant gneissique du dyke de Brenterc'h

Encaissant gneissique du dyke de Brenterc'h

La photo montre une figure d'injection d'une roche plus claire (la granodiorite ?) dans le gneiss.


Figure 28. Figure d'injection de granodiorite dans le gneiss, dans un bloc éboulé

Figure d'injection de granodiorite dans le gneiss, dans un bloc éboulé

La granodiorite est décalée par des petites failles tardives (cassantes) ou alors elle s'est mise en place dans la fracture en pull-apart préexistante. Elle est composée de quartz, feldspaths plagioclases plus abondants que les feldspaths alcalins et micas.


Figure 29. Filon de granodiorite injecté dans le gneiss

Filon de granodiorite injecté dans le gneiss

Figure 30. Détail du filon de granodiorite injecté dans le gneiss

Détail du filon de granodiorite injecté dans le gneiss

Le filon englobe une partie du gneiss encaissant.


Figure 31. Gneiss recoupé par des petits filons de granodiorite

Gneiss recoupé par des petits filons de granodiorite

Figure 32. Bloc éboulé montrant le gneiss en enclave dans la granodiorite

Bloc éboulé montrant le gneiss en enclave dans la granodiorite

Les patelles donnent l'échelle. Ce type de figure est observable dans d'autres intrusions donnant de très belles morphologies quand les contrastes de couleur des deux roches sont marqués, comme par exemple pour le granite de l'Île Millau appartenant au complexe de Ploumanac'h (cf. Les enclaves d'encaissant dans le granite de Ploumanac'h, Île Milliau, Trébeurden, Côtes d'Armor ).


Figure 33. Filon de granodiorite dans le gneiss

Filon de granodiorite dans le gneiss

La granodiorite plus résistante aux processus d'altération-érosion est en relief. Ce filon a un aspect plissé.


Figure 34. Contact entre le gneiss de Kerhornou (roche sombre) et la granodiorite de la Pointe des Renards (roche claire)

Contact entre le gneiss de Kerhornou (roche sombre) et la granodiorite de la Pointe des Renards (roche claire)

Cet affleurement est visible au Sud sur le chemin menant à l'affleurement du dyke de dolérite.


L'encaissant est moins fracturé que la dolérite. La granodiorite ayant une compétence voisine de celle de la dolérite et cette dernière étant plus jeune que la granodiorite, le phénomène de fracturation en lauzes est manifestement une fracturation synmagmatique.

Âge du dyke

Jourdan et coll. (2003) [3] ont daté ces dykes (et leur prolongement vers le SE) par la méthode 40Ar-39Ar sur plagioclases. La meilleure estimation obtenue est un âge de 193,4 ± 3,7 Ma, ce qui placerait ce magmatisme pendant le Jurassique inférieur (Lias) à l'étage du Sinémurien. Cependant en raison des perturbations des spectres d'âge obtenus (à cause de la grande sensibilité de ces plagioclases à une altération, même minime) cet âge ne peut être considéré comme robuste. Il s'agit probablement d'une estimation par défaut de l'âge réel de la mise en place du dyke que l'on peut situer autour de la limite Trias- Jurassique, qui correspond à l'une des cinq grandes extinctions biologiques majeures classiques du Phanérozoïque.

La localisation du dyke de Brenterc'h/Kerforne dans la province magmatique géante de la CAMP

L'âge et la composition chimique du dyke de Brenterc'h/Kerforne permettent de le rattacher à la province magmatique géante de la CAMP ( Central Atlantic Magmatic Province ). C'est un marqueur de la fracturation (par réactivation d'une structure varisque) de la Pangée qui conduisit à l'ouverture de l'Atlantique central. Ce petit système de dykes d'une cinquantaine de kilomètres de long est le témoin le plus septentrional de la plus vaste province magmatique continentale qui s'étire sur près de 8000 km de long, couvrant une surface d'environ 7 à 10 millions de km2 (de 14 à 20 fois la France) (cf. figure ci-dessous).


Les caractéristiques de cette province, son origine, ses relations avec la dislocation de la Pangée et l'ouverture de l'Atlantique ainsi que son influence sur la biosphère et l'extinction en masse de la limite Trias-Jurassique seront abordées dans un prochain article de Planet Terre.

Bibliographie

M. Caroff, H. Bellon, L. Chauris, J.-P. Carron, S. Chevrier, A. Gardinier, J. Cotten, Y. Le Moan, Y. Neidhart, 1995. Magmatisme fissural triasico-liasique dans l'ouest du Massif armoricain (France) : Pétrologie, géochimie, âge et modalités de la mise en place , Can. J. of Earth Sci, 32, 11, 1921-1936

F. Jourdan, A. Marzoli, H. Bertrand, M. Cosca, D. Fontignie, 2003. The Northernmost CAMP: 40Ar/39Ar age, petrology and Sr-Nd-Pb Isotope Geochemistry of the Kerforne Dyke, Brittany, France , in W. Hames, J.G. McHone, P.R. Renne, C. Rupple (ed), The Central Atlantic Magmatic Province: Insights from Fragments of Pangea . pp. 209-226. Washington DC, USA, American Geocphysical Union