Mots clés : glaucophanite à grenat, trajet P-T-t, métabasalte, schiste bleu, subduction, glaucophane, épidote, gradient haute pression, métasédiment, schiste vert, datation Rb-Sr, datation Ar/Ar, exhumation des roches

Les glaucophanites de l'île de Groix

Valérie Bosse

Laboratoire Magmas et Volcans, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand

Florence Kalfoun

ENS Lyon / DGESCO

05/03/2004

Résumé

Les roches de l'île de Groix, leur contexte géodynamique et des exemples de datation absolue.


Question

« Sur l'île de Groix, on peut trouver des roches, de couleur bleue, dont les minéraux principaux sont la glaucophane et le grenat : les glaucophanites à grenat. Quel est le trajet exact de ces roches, dans le diagramme P-T-t ? »

Réponse

Les glaucophanites

En effet l'île de Groix est composée de méta-basaltes ou schistes bleus (anciens basaltes océaniques qui représentent environ 20% des roches présentes) intercalés dans des méta-sédiments (Figures 1, 2, 3). Ces roches ont subi un métamorphisme de haute pression-basse température caractéristique des zones de subduction . Ces schistes bleus sont composés de glaucophane, grenat, épidote et même ponctuellement d' omphacite (pyroxène jadéitique) (Figure 4). L'abondance et la présence de ces minéraux dans les roches est en rapport avec la composition initiale du basalte qui peut varier quelque peu à l'échelle de l'île.

Figure 1.  Carte BRGM de L'île de Groix au 1/25.000

Carte BRGM de L'île de Groix au 1/25.000

Figure 2. Vue macroscopique d'une glaucophanite à grenat (Île de Groix)

Vue macroscopique d'une glaucophanite à grenat (Île de Groix)

Le minéral bleu est la glaucophane (amphibole sodique bleue, Na2Mg3Al2[Si8O22] (OH)2). Les minéraux globuleux rouges sont des grenats.


Figure 3. Vue macroscopique d'un micaschiste à grenat - chloritoïde (Île de Groix)

Vue macroscopique d'un micaschiste à grenat - chloritoïde (Île de Groix)

Un exemple de méta-sédiment dont l'assemblage minéralogique a pu servir à reconstituer le trajet P-T des schistes bleus. Le minéral noir au centre est le chloritoïde (Fe,Mg)2Al2O2[SiO4]2(OH)4, on y trouve également de la phengite (mica blanc de HP et BT).


Figure 4. Vue macroscopique d'un méta-basalte à omphacite dans le faciès schiste bleu (Île de Groix)

Vue macroscopique d'un méta-basalte à omphacite dans le faciès schiste bleu (Île de Groix)

Le minéral bleu est la glaucophane. Les minéraux globuleux rouges sont des grenats. Les plages vertes sont constituées d'omphacite (clinopyroxène alcalins de composition intermédiaire entre la jadéite AlNa(Si2O3)2 et le diopside ou l'augite)


L'étude pétrologique des méta-basites et des méta-sédiments, dans lesquelles les premières sont emballées, a montré des conditions de pression et de température qui correspondent respectivement à 16-18 kbar (environ 50 à 60 km de profondeur ) et 450-500°C pour la partie orientale de l'île (Figure 1 : depuis l'ouest de Stanverec sur la côte nord à Locqueltas sur la côte Sud), par exemple à la pointe des Chats où se trouvent les plus belles roches et la réserve naturelle. La partie occidentale de l'île montre des conditions un peu moindres avec 14-16 kbar (environ 45 à 55 km de profondeur) et 400 - 450°C . Ces conditions correspondent au pic du métamorphisme c'est-à-dire aux conditions P et T enregistrées par les roches au maximum de leur enfouissement (Figure 5). Leur retour vers la surface s'est effectué sans augmentation de température (chemin isotherme) en passant par le faciès des schistes verts très bien exprimé dans les roches de l'Ouest de l'île un peu moins bien à l'Est (Figure 6).

Toute la partie orientale de l'île permet d'observer de magnifiques schistes bleus et micaschistes dans ce même faciès sans voir (à l'exception de zones localisées) de rétromorphose en faciès schiste vert. C'est pour cela que la réserve naturelle a été créée dans ce secteur sur la côte Sud. Ce n'est pas le cas dans le secteur occidental où là, le faciès schiste bleu n'est le plus souvent présent effectivement qu'à l'état de relique.

Figure 5. Chemin P-T dans les schistes bleus de l'Île de Groix (reconstitué à partir des assemblages minéralogiques des métasédiments)

Chemin P-T dans les schistes bleus de l'Île de Groix (reconstitué à partir des assemblages minéralogiques des métasédiments)

Signification des abréviations : Ab : albite, Alm : grenat almandin, Chl : chlorite, Cld : chloritoïde, Czo : clinozoïsite (appartenant au groupe des épidotes au sens large), Gln : glaucophane, Jd : jadéite, Lws : lawsonite, Qtz : quartz, Ky : disthène (kyanite), Pg : plagioclase, V : vapeur d'eau.


Figure 6. Vue macroscopique d'une roche de l'Île de Groix dans le faciès schiste vert

Vue macroscopique d'une roche de l'Île de Groix dans le faciès schiste vert

L'albite forme les minéraux blancs en relief, et le reste est constitué de chlorite, épidote et actinote.


L'absence d'augmentation de la température lors du retour à la surface signifie que l'exhumation s'est effectuée bien avant le rééquilibrage thermique de la croûte hercynienne épaissie et la mise en place des granites abondants dans tout le Massif armoricain mais également dans le Massif central. Ce retour vers la surface dans des conditions relativement froides et précocement dans l'histoire de la chaîne hercynienne s'est effectué aux alentours de 360-350 Ma d'après les datations effectuées sur les roches de Groix par la méthode 40Ar-39Ar et Rb-Sr (voir tableau 1, figures 7 et 8) et a permis l'exceptionnelle préservation de ces roches et nous offre le grand plaisir aujourd'hui de les observer à l'affleurement…

Datation par la méthode Rb-Sr du retour à la surface des roches de l'Île de Groix

Le principe de la méthode de datation

Voir l'article « Principe de la géochronologie absolue : cas de la méthode Rb-Sr ».

les données

Tableau 1. Données isotopiques Rb-Sr obtenues par analyse des micaschistes et des glaucophanites (roche totale et minéraux séparés).

Micaschistes

87Rb/86Sr

erreur

87Sr/86Sr

erreur

Roche totale

3,8

1,5

0,736099

0,000007

Micas blanc 1

14,2

1,5

0,786820

0,000008

Micas blanc 1

19,5

1,5

0,813036

0,000008

Micaschistes

87Rb/86Sr

erreur

87Sr/86Sr

erreur

Roche totale

0,4

1,5

0,709426

0,000006

Micas blanc

80,7

1,5

1,122410

0,000009

Épidote

0,0 (0,036)

1,5

0,707660

0,000007

Source : Valérie Bosse.


Les résultats

Figure 7. Diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr permettant de déterminer l'âge minimal du métamorphisme de haute pression : 360 Ma (erreur : 4 Ma)

Diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr permettant de déterminer l'âge minimal du métamorphisme de haute pression : 360 Ma (erreur : 4 Ma)

Signification des abréviations : Ab : albite, Alm : grenat almandin, Chl : chlorite, Cld : chloritoïde, Czo : clinozoïsite (appartenant au groupe des épidotes au sens large), Gln : glaucophane, Jd : jadéite, Lws : lawsonite, Qtz : quartz, Ky : disthène (kyanite), Pg : plagioclase, V : vapeur d'eau.


Figure 8. Diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr permettant de déterminer l'âge de l'exhumation des micaschistes de l'Ile de Groix : 345 Ma (erreur : 5 Ma)

Diagramme 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr permettant de déterminer l'âge de l'exhumation des micaschistes de l'Ile de Groix : 345 Ma (erreur : 5 Ma)

L'albite forme les minéraux blancs en relief, et le reste est constitué de chlorite, épidote et actinote.


Ces deux âges permettent de dater l'exhumation au Carbonifère inférieur.

Mots clés : glaucophanite à grenat, trajet P-T-t, métabasalte, schiste bleu, subduction, glaucophane, épidote, gradient haute pression, métasédiment, schiste vert, datation Rb-Sr, datation Ar/Ar, exhumation des roches