Modèle réduit de l'origine et de la mise en place de granites d'anatexie au sein des migmatites basiques de la Sand River, Afrique du Sud

Pierre Thomas

Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

27/09/2010

Résumé

Fusion partielle, drainage et accumulation : modèle réduit d'échelle métrique.


Figure 1. Une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud, présentant en modèle réduit 3 étapes de l'anatexie

Une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud, présentant en modèle réduit 3 étapes de l'anatexie

La photo en bas à droite montre un gros plan d'une dalle de migmatite basique (cf figure 2). L'extrémité d'une chaussure donne l'échelle. On y voit une zone de fusion partielle (trait bleu), une zone où le magma est draîné par un ensemble de filonnets (trait violet) et une zone d'accumulation du magma (trait rouge). On aurait ici une analogie à l'échelle décimétrique ce qui se existe à l'échelle de toute la croûte : zone de fusion partielle, zone de drainage des magmas, et zone d'accumulation sous forme de laccolite. Nous avons disposé autour de la photo 3 images déjà publiées dans Planet-Terre montrant des exemples (de taille classique) de ces 3 types de zones : fusion, draînage, laccolite.


Nous avions vu, il y a peu de temps, ce qu'étaient des migmatites : «  Migmatite, du grec μιγμα (migma) = mélange. Ensemble qui, à l'échelle de l'affleurement et non du petit échantillon isolé, est un mélange de roches de type granite et de gneiss ou micaschiste. […] Leur genèse est liée à une fusion partielle (= anatexie) de roche type gneiss ou micaschistes, roches typiques de la croûte continentale. Certaines parties de la roche fondent et constituent alors le mobilisat (= leucosome), magma de composition granitique. D'autres parties restent solides, et constituent le restat (ou restite = mélanosome) particulièrement riche en minéraux ferromagnésiens, principalement de la biotite.»

Cette définition, issue du Dictionnaire de Géologie (A. Foucault et J.F. Raoult) n'est pas tout à fait générale, bien qu'elle concerne la majorité des migmatites visibles en France (dans les chaînes hercynienne et cadomienne). La fusion partielle peut affecter des roches autres que des gneiss ou des micaschistes, même en domaine continental. Elle peut en effet affecter des roches basiques.

Figure 2. Gros plan sur une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud

Gros plan sur une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud

Zoom sur la photo du bas à droite de la figure 1.

On a là une analogie de très petite taille de ce qui se passe « classiquement » à l'échelle de la croûte : zone de fusion partielle, zone de drainage des magmas, et zone d'accumulation sous forme de laccolite.


Figure 3. Vue générale sur une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud

Vue générale sur une migmatite basique de la Sand River, Afrique du Sud

Plan plus large de la photo du bas à droite de la figure 1.

On a là une analogie de très petite taille de ce qui se passe « classiquement » à l'échelle de la croûte : zone de fusion partielle, zone de drainage des magmas, et zone d'accumulation sous forme de laccolite.


C'est le cas de nombreuses migmatites archéennes ou du Protérozoïque inférieur, comme sur des affleurements visibles (à la saison sèche) dans le lit de la Sand River en Afrique du Sud, juste au Sud du Zimbabwe, où la fusion partielle affecte aussi bien des roches acides (anciens granites, gneiss et sédiments) et basiques (anciens gabbros et amphibolites).

Ces migmatites font partie de la Ceinture du Limpopo, très vielle zone de suture entre les cratons sud-africain et zimbabwéen. L'âge de la migmatitisation serait de 2,5 Ga ; l'âge du protolite (granites de type TTG et roches basiques) serait de 3,2 Ga.

Dans le cas de migmatites se faisant au dépens de roches basique, la fusion partielle est en général beaucoup plus limitée que dans les roches acides, car les roches basiques (plus ou moins hydratées) commencent à fondre à une température plus élevée que les roches acides ou pélitiques. Les minéraux ferro-magnésiens du résidu de fusion ne sont pas majoritairement des biotites, mais des amphiboles (voire des pyroxènes). Mais le liquide ainsi formé est un magma acide, qui par cristallisation donnera du granite. Ces granites seront assez peu différent « macroscopiquement » des granites issus de la fusion partielle de roches acides ou pélitiques bien que des analyses minéralogiques ou chimiques fines montrent des différences notables.

Cette fusion partielle de roches basiques à l'origine de granites a très vraisemblablement eu un rôle non négligeable (voire majeur) à l'Archéen et au Protérozoïque inférieur dans la genèse de la croûte continentale.

Des compléments scientifiques sur cette province migmatitique sont disponibles sur le site de Jean François Moyen (Voyage géologique en Afrique du Sud) qui m'y a guidé.

Figure 4. Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Figure 5. Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Zoom sur les zones de fusions partielles de la figures 4.


Figure 6. Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Dalle de migmatite basique dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Zoom sur les zones de fusion partielle de la figures 4.


Figure 7. Migmatites basiques dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Migmatites basiques dans le lit de la Sand River, Afrique du Sud

Secteur montrant l'association entre zones de fusion partielle et zones d'accumulation de magma.


Figure 8. Localisation des dalles migmatitiques de la Sand River, Afrique du Sud, près de la frontière du Zimbabwe

Localisation des dalles migmatitiques de la Sand River, Afrique du Sud, près de la frontière du Zimbabwe

En jaune, la frontière Zimbabwe / Afrique du Sud.


Figure 9. Localisation des dalles migmatitiques de la Sand River, Afrique du Sud

Localisation des dalles migmatitiques de la Sand River, Afrique du Sud

Outre ces migmatites basiques, le lit de la Sand River (Afrique du Sud) révèle d'autres merveilles géologiques que nous verrons au cours des prochaines semaines.