Les brèches d'impact pseudotachylitiques ( impact melt rock ) de l'astroblème Vredefort, secteur de Parys, Afrique du Sud

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

14/10/2013

Résumé

Pseudotachylites et météorites, les brèches observées dans les carrières de Leeukop et Salvamento, piton central de l'astroblème de Vredefort.


Figure 1. Brèches d'impact pseudotachylitiques ( impact melt rocks ) de l'astroblème de Vredefort, carrière de Leeukop, secteur de Parys, Afrique du Sud

Brèches d'impact pseudotachylitiques (impact melt rocks) de l'astroblème de Vredefort, carrière de Leeukop, secteur de Parys, Afrique du Sud

Cet affleurement spectaculaire montre une roche faite de 50% de pseudotachylite très sombre (roche vitreuse de composition "granitique" issue de la fusion du socle archéen local) dans laquelle "flottent" 50% de fragments de socles, fragments anguleux et le plus souvent arrondis de nature gneissique, migmatitique ou granitique, représentatifs du socle archéen local.


L'astroblème de Vredefort (Afrique du sud) est une structure d'impact d'environ 300 km de diamètre, le plus vieux (2023 Ma) et l'un des plus grands cratères de météorite connu sur Terre. Son centre est occupé par ce qui reste d'un piton ou anneau central. Depuis 2 milliards d'années qu'il existe, ce cratère est complètement érodé et sa morphologie initiale a disparu. Les éjectas et autres brèches ayant recouvert ses environs et le fond du cratère lui-même ont disparu, à quelques exceptions près comme près de Bobbejaanrant. Mais les granites, migmatites et autres roches métamorphiques archéennes qui constitue le "piton central" (le dôme de Vredefort) sont parcourues de fissures ouvertes contemporaines de l'impact, fissures ouvertes qui se sont fait remplir par un mélange de roches fondues, d'éjectas et de fragments des parois venus de plus haut. Dans ce secteur de Parys, des carrières (maintenant abandonnées) exploitaient les migmatites, simplement pour faire des roches ornementales (devantures de magasin…). Le plancher et/ou les murs de ces carrières peuvent parfois recouper ces « veines » de brèches pseudotachylitiques, ce qui donne des affleurements somptueux. Cette roche assez extraordinaire n'a pas de nom parfaitement défini. La partie vitreuse est appelé pseudotachylite, ou verre d'impact. Le terme de brèche que nous utilisons ici n'est pas parfaitement approprié car une brèche a, par définition, une matrice clastique et non pas "magmatique". Les anglo-saxons parlent d' impact melt rock en évitant le terme d' impact breccia . Laissons là ce problème de terminologie sans intérêt majeur à ceux qui n'ont rien de mieux à faire, et admirons ces roches et affleurements exceptionnels.

Figure 2. Vue d'ensemble sur le plancher horizontal de la carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Vue d'ensemble sur le plancher horizontal de la carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

L'encaissant est formé de gneiss migmatitique assez proche d'un granite. Ces migmatites sont "ouvertes" par une fracture majeure (60 à 100 cm de large) remplie de cette "brèche pseudotachylitique", avec sa matrice vitreuse sombre et ses éléments arrondis ou anguleux de socle. Des petites fractures annexes, également remplies de pseudotachylite sombre, partent de la fracture majeure.


Figure 3. Gros plan sur le plancher horizontal de la carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Gros plan sur le plancher horizontal de la carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

L'encaissant est formé de gneiss migmatitique assez proche d'un granite. Ces migmatites sont "ouvertes" par une fracture majeure (60 à 100 cm de large) remplie de cette "brèche pseudotachylitique", avec sa matrice vitreuse sombre et ses éléments arrondis ou anguleux de socle. Des petites fractures annexes, également remplies de pseudotachylite sombre, partent de la fracture majeure.


Figure 4. Parois verticales dans la carrière de Salvamento (région de Parys, Afrique du Sud) recoupant des "veines" sub-sverticales remplies de brèches pseudotachylitiques

Parois verticales dans la carrière de Salvamento (région de Parys, Afrique du Sud) recoupant des "veines" sub-sverticales remplies de brèches pseudotachylitiques

En regardant les planchers voisins, on s'aperçoit que la largeur de ces veines n'est pas constante, et que leur géométrie n'est pas simple.


Figure 5. Parois verticales dans la carrière de Salvamento (région de Parys, Afrique du Sud) recoupant des "veines" sub-sverticales remplies de brèches pseudotachylitiques

Parois verticales dans la carrière de Salvamento (région de Parys, Afrique du Sud) recoupant des "veines" sub-sverticales remplies de brèches pseudotachylitiques

En regardant les planchers voisins, on s'aperçoit que la largeur de ces veines n'est pas constante, et que leur géométrie n'est pas simple.


Figure 6. Vue d'ensemble sur un bloc de migmatite recoupé par une petite veine de brèche pseudotachylitique, carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Vue d'ensemble sur un bloc de migmatite recoupé par une petite veine de brèche pseudotachylitique, carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Cette veine contient des fragments d'un granite très rose, beaucoup plus rose que l'encaissant voisin. Cela prouve qu'il y a des migrations importantes (du haut vers le bas ?) de clastes grano-migmatitiques au sein de la veine remplie de magma.


Figure 7. Zoom sur un bloc de migmatite recoupé par une petite veine de brèche pseudotachylitique, carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Zoom sur un bloc de migmatite recoupé par une petite veine de brèche pseudotachylitique, carrière de Salvamento, région de Parys, Afrique du Sud

Cette veine contient des fragments d'un granite très rose, beaucoup plus rose que l'encaissant voisin. Cela prouve qu'il y a des migrations importantes (du haut vers le bas ?) de clastes grano-migmatitiques au sein de la veine remplie de magma.


Figure 8. Vue partielle de la carrière de Leeukop montrant la taille de ces anciennes carrières et des veines de brèches pseudotachylitiques qui la recoupent, région de Parys, Afrique du Sud

Vue partielle de la carrière de Leeukop montrant la taille de ces anciennes carrières et des veines de brèches pseudotachylitiques qui la recoupent, région de Parys, Afrique du Sud

Le front de taille mesure ici 35 m de haut. L'échelle est donnée par le personnage bleu à peine visible au bout de la flèche rouge. Les veines pseudotachylitiques ayant un fort pendage (de 70 à 90°) et plusieurs orientations sont recoupées par le front de taille affecté de marches d'escalier ce qui rend complexe l'interprétation de la géométrie 3D de ces veines.


Figure 9. Front de taiile avec deux parois verticales recoupant deux veines de pseudotachylite parallèlement à leur direction, carrière de Leeukop, région de Parys, Afrique du Sud

Front de taiile avec deux parois verticales recoupant deux veines de pseudotachylite parallèlement à leur direction, carrière de Leeukop, région de Parys, Afrique du Sud

Le parallélisme veines / parois permet d'admirer et d'étudier cette roche exceptionnelle sur plusieurs dizaines de mètres carrés.


Figure 10. Vue rapprochée sur la paroi "basse" recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Vue rapprochée sur la paroi "basse" recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Le parallélisme veines / parois permet d'admirer et d'étudier cette roche exceptionnelle sur plusieurs dizaines de mètres carrés.


Figure 11. Vue rapprochée sur la paroi "haute" recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Vue rapprochée sur la paroi "haute" recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Le parallélisme veines / parois permet d'admirer et d'étudier cette roche exceptionnelle sur plusieurs dizaines de mètres carrés.


Figure 12. Zoom sur une paroi verticale recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Zoom sur une paroi verticale recoupant une veine de pseudotachylite parallèlement à sa direction, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Le parallélisme veines / parois permet d'admirer et d'étudier cette roche exceptionnelle sur plusieurs dizaines de mètres carrés.



Figure 14. Vue sur une paroi verticale recoupant perpendiculairement la bordure d'une veine pseudotachylitique, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Vue sur une paroi verticale recoupant perpendiculairement la bordure d'une veine pseudotachylitique, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Image correspondant au centre de l'image précédente.


Figure 15. Détail de la bordure de la veine pseudotachylitique des figures ci-dessus, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Détail de la bordure de la veine pseudotachylitique des figures ci-dessus, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Sur cette coupe verticale, comme sur la coupe horizontale (igures 2 et 3), on voit des fractures secondaires se faire "envahir" par la pseudotachylite et former ainsi de "futurs fragments". Si ceux-ci s'étaient détachés, il auraient rejoint tous les autres situés plus bas dans la veine.


Figure 16. Détail de la bordure de la veine pseudotachylitique des figures ci-dessus, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Détail de la bordure de la veine pseudotachylitique des figures ci-dessus, carrière de Leeukop, Afrique du Sud

Sur cette coupe verticale, comme sur la coupe horizontale (igures 2 et 3), on voit des fractures secondaires se faire "envahir" par la pseudotachylite et former ainsi de "futurs fragments". Si ceux-ci s'étaient détachés, il auraient rejoint tous les autres situés plus bas dans la veine.


Figure 17. Localisation des carrières de Salvamento et de Leeukop dans la région de Parys, Afrique du Sud

Localisation des carrières de Salvamento et de Leeukop dans la région de Parys, Afrique du Sud

Contrairement aux site de Venterskroon et Bobbejaanrant qui sont situés dans la couronne de quartzite du Witwatersrand, ces carrières sont localisées dans la partie centrale du dôme, faite de roches granitiques et métamorphiques d'âge supérieur à 3 Ga.


Figure 18. Position théorique des carrières de Salvamento et Leeukop sur le bloc diagramme de Mc Carthy et Rubidge

Position théorique des carrières de Salvamento et Leeukop sur le bloc diagramme de Mc Carthy et Rubidge

Les fractures ouvertes remplies de brèche pseudotachylitique sont figurées avec bien sûr une largeur très exagérée. Le trait rouge correspond à la surface topographique actuelle. La position théorique des sites de Bobbejaanrant et de Venterskroon est ici rappelée.


Figure 19. Position théorique des carrières de Salvamento et Leeukop sur le bloc diagramme de Mc Carthy et Rubidge, et report sur vue aérienne

Position théorique des carrières de Salvamento et Leeukop sur le bloc diagramme de Mc Carthy et Rubidge, et report sur vue aérienne

Les fractures ouvertes remplies de brèche pseudotachylitique sont figurées avec bien sûr une largeur très exagérée. Le trait rouge correspond à la surface topographique actuelle.


Figure 20. Localisation de la structure de Vredefort en Afrique du Sud

Localisation de la structure de Vredefort en Afrique du Sud