Mots clés : tourmaline, filon, pegmatite, dendrite

Les tourmalines des gigastructures dendromorphes tectonisées du granite du Monte Capanne, ile d'Elbe (Italie) et leurs équivalents normaux en Namibie

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

10/10/2018

Résumé

Filons aplo-pegmatitiques à tourmaline. Tourmalines orientées dans des structures dendritiques exceptionnelles et tourmalines prismatiques classiques.


Figure 1. Au fond d'une carrière à San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie), sur plusieurs mètres carrés, une surface plane expose une structure qui ressemble à une gigadendrite

Cette carrière exploite un granitoïde, la granodiorite du Monte Capanne, un des plus jeunes granitoïdes d'Europe (Miocène supérieur, 8 à 6 Ma). La “gigadendrite” (du grec δένδρον = dendron = arbre) ne se trouve que sur un plan. Les “trainées” noires qui, à cette échelle d'observation, ressemblent à une structure arborescente sont principalement constituées de tourmaline. Un autre plan (plus petit) avec la même morphologie se voit en avant plan, en bas à droite de la photo. La granodiorite visible partout en dehors de ces faces lisses est classiquement grise et ne contient pas (ou très peu) de tourmaline. Figuiers de barbarie et arbustes donnent l'échelle.


Figure 2. Gigadendrite de la carrière de San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie)

Les branches sombres de cette arborescence sont constituées des minéraux classiques de la granodiorite (quartz, feldspaths, biotite, amphibole) associés à de la tourmaline noire. Vue de près, la tourmaline semble dessiner des trainées noires quasi verticales.


Figure 3. Détail de la gigadendrite de la carrière de San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie)

Les branches sombres de cette arborescence sont constituées des minéraux classiques de la granodiorite (quartz, feldspaths, biotite, amphibole) associés à de la tourmaline noire. Vue de près, la tourmaline semble dessiner des trainées noires quasi verticales.


Figure 4. Zoom sur les tourmalines orientées de la gigadendrite de la carrière de San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie)

Les branches sombres de cette arborescence sont constituées des minéraux classiques de la granodiorite (quartz, feldspaths, biotite, amphibole) associés à de la tourmaline noire. Vue de près, la tourmaline semble dessiner des trainées noires quasi verticales.


Figure 5. Fond de la carrière de granodiorite à San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie) montrant une structure qui ressemble à une gigadendrite

Arbustes et figuiers de barbarie donnent l'échelle.


Figure 6. Vue générale de la carrière de granodiorite à San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie) montrant une structure dendromorphe à tourmaline

Arbustes et figuiers de barbarie donnent l'échelle.


Figure 7. Vue latérale de la giga-dendrite de tourmaline de la carrière de San Piero in Campo (ile d'Elbe, Italie)

Les petits arbres et les figuiers de barbarie donnent l'échelle.


La granodiorite du Monte Capanne appartient à la province magmatique de Toscane, province magmatique mio-plio-quaternaire dont l'origine est très complexe et sera (très rapidement) développée la semaine prochaine. Ce magmatisme s'est mis en place dans un contexte d'extension, extension à la fois en situation intra-collisionnelle et en situation d'arrière-arc. Indépendamment de la question de l'origine de ce magmatisme, les sept figures qui précèdent et qui montrent une giga-structure dendromorphe composée de tourmaline posent une triple question.

  1. Pourquoi la tourmaline, absente dans la masse de la granodiorite, est-elle présente et même abondante sur des plans très minces mais de grande dimension recoupant la granodiorite ?
  2. Pourquoi la tourmaline forme-t-elle sur ces plans des accumulations en forme de gigadendrites ?
  3. Pourquoi la tourmaline des “banches” de la gigadendrite semble-t-elle dessiner des trainées noires quasi-verticales ?

Ce qu'on appelle classiquement « tourmaline » correspond à une famille de cyclosilicates cristallisant dans le système trigonal et de chimie complexe. La tourmaline peut héberger dans son réseau cristallin de nombreux cations, dont Ca2+, Na+, K+, Mg2+, Al3+, Fe2+/3+, Mn2+, Ti2+… Elle contient des groupements OH, et du bore. C'est d'ailleurs le silicate le plus courant contenant du bore. La tourmaline est généralement noire, mais il en existe des variétés colorées, notamment en vert et/ou rose (elbaïte, rubellite ) utilisées en bijouterie, décoration… (cf. Les vitraux d'agate et de tourmaline de la cathédrale de Zurich (Suisse) , figures 20 à 25). Elle forme souvent des cristaux en forme de baguettes. C'est un minéral accessoire dans certains granites, mais est fréquente dans les aplites et les pegmatites (cf. Quelques échantillons de pegmatites extraordinaires , figures 2 et 3).

Au niveau des carrières de San Piero in Campo, la granodiorite est parcourue de très fin (0,5 à 1,5 cm) filons aplo-pegmatitiques. Les bordures de ces filons sont faites de quartz et de feldspath, le cœur de tourmaline. La tourmaline présente au cœur des filons correspondrait à la cristallisation des derniers fluides, les plus riches en eau et en bore (élément hygromagmaphiles). Les faces planes riches en tourmaline visibles dans les carrières correspondent à de tels filons ouverts par l'exploitation de la carrière juste en leur milieu, dans la zone riche en tourmaline.

En géologie, les dendrites correspondent à des cristallisations d'oxydes (en général d'oxyde de manganèse, MnO2) en forme d'arborescences (d'où leur nom) qui se développent dans des fractures ou des joints de stratification, cf. Dendrites d'oxyde de manganèse (MnO2) dans les calcaires de Cerin (Ain) et Les relations dendrites / fossiles dans les calcaires lithographiques kimméridgiens de Cerin (Ain) . Très souvent, ces structures sont confondues avec des fossiles de végétaux par des étudiants débutants. Ces structures sont des figures classiques de croissance cristalline orientée. Cette orientation peut avoir plusieurs origines, non incompatibles. Ces structures sont orientées parce que croissant à partir d'un point de nucléation, orientées à cause d'un mouvement du fluide parcourant la fracture où elles poussent, orientées par un gradient de concentration (en manganèse dans le cas des dendrites classiques).

Dans le cas de la structure dendromorphe de San Piero in Campo, on pourrait proposer que cette morphologie soit due à un mouvement du magma aplo-pegmatitique de la gauche vers la droite, ou à un gradient de concentration en bore, concentration plus importante à gauche qu'à droite.


Figure 12. Croissance dendritique de cristaux de givre sur le toit d'une voiture

La glace a crû du haut à gauche de l'image vers le bas à droite. Peut-être le gel a-t-il commencé en haut à gauche, par exemple parce que ce côté de la voiture était exposé à l'air libre alors que l'autre côté était dirigé vers le mur d'une maison, moins froid.


La troisième question posée par cet affleurement correspond à la disposition de la tourmaline qui semble dessiner des amas allongés et des trainées noires quasi-verticales. On voit ces “trainées verticales” de tourmaline aussi bien sur la plan majeur des figures précédentes que sur d'autre plans visibles dans la carrière, plans plus petits et qui ne montrent pas tous cette structure dendromorphe. Un examen de ces trainées permet de proposer l'origine suivante. Pendant (ou juste après) les phases terminales de l'épisode aplo-pegmatitique, pendant (ou juste après) que cristallisaient les derniers minéraux (la tourmaline), une extension faisait jouer ces étroits filons en faille normale. Ce mouvement orientait la croissance cristalline des tourmalines et/ou réorientait des tourmalines venant de cristalliser.

Ces carrières de San Piero In Campo correspondent donc à un véritable « musée » de la cristallisation des filons aplo-pegmatitiques, cristallisations à croissance parfois orientée, cristallisation parfois plus ou moins syn-cimématiques.

Figure 13. Cristallisations de tourmaline formant des trainées verticales noires, témoins probables d'une cristallisation syn- ou tardi-cinématique de ces tourmalines

Une enclave basique nous rappelle l'intervention du manteau dans la genèse de cette granodiorite du Monte Capanne.


Figure 14. Cristallisations de tourmaline formant des trainées verticales noires, témoins probables d'une cristallisation syn- ou tardi-cinématique de ces tourmalines

Une enclave basique nous rappelle l'intervention du manteau dans la genèse de cette granodiorite du Monte Capanne.



Figure 16. Vue avec un peu de recul sur le plan à tourmalines orientées des figures précédentes, plan vu quasiment par la tranche

On voit très bien la minceur et la longueur de ces micro-filons où se sont concentrées et la cristallisation de tourmaline, et la déformation.


Figure 17. Vue avec recul sur le plan à tourmalines orientées des figures précédentes, plan vu quasiment par la tranche

On voit très bien la minceur et la longueur de ces micro-filons où se sont concentrées et la cristallisation de tourmaline, et la déformation.




Figure 20. Localisation des carrières de San Piero in Campo près du village du même nom, au pied du Monte Capanne (1019 m, sommet de l'ile d'Elbe), sommet qui a donné son nom à cette granodiorite du Miocène supérieur

Au fond, la Corse, ce qui montre que l'ile d'Elbe, ile géologiquement passionnante, n'est vraiment pas loin de la France et qu'elle mérite un (petit) voyage.

D'autres images de ce granite peuvent être vues sur La granodiorite porphyroïde Miocène du Monte Capanne, Capo San Andrea, île d'Elbe (Italie) et Les enclaves basiques des granites, granite du Monte Capanne, Capo San Andrea, île d'Elbe, Italie .

Localisation par fichier kmz des carrières de San Piero in Campo.


Si ces étroits filons aplo-pegmatitiques à tourmaline présentant des structures dendromorphes et syncinématiques sont assez exceptionnels (je n'en ai vu qu'une seule fois en 66 ans), de tels filons, mais sans structure particulière, sont assez fréquents.

La semaine dernière, nous avons vu des structures morphologiques (dues à l'altération et à l'érosion) affectant des granites d'âge crétacé en Namibie (cf. Arches, mais aussi boules, diaclases et peintures rupestres, dans le massif granitique crétacé du Spitzkoppe, Namibie ). Ces granites namibiens contiennent de nombreux filons similaires, mais sans structures particulière. En témoignent les sept photographies suivantes prises dans le site appelé Bull's Party (qu'on peut traduire, au vu du site, en « fête des boules », « boules » étant pris au sens de « couilles de taureau » –  bull ), au sein du granite namibien de l'Erongo.



Figure 23. Autres filons aplo-pegmatitique verticaux à tourmaline, granite de l'Erongo (Namibie)

Ces deux filons sont disposés “en échelon”.


Tous les filons étroits à tourmaline ne sont pas verticaux dans le granite de l'Erongo ; il y en a qui sont horizontaux, filons qu'on pourrait appeler sills (cf. Sills basaltiques dans les vallées du massif du Piton des Neiges, île de La Réunion ). Les quatre photographies suivantes correspondent à des zooms sur le cœur de l'un de ces filons, cœur vu « à plat ». On voit à quoi ressemble l'intérieur de ces filons quand il n'y a pas, contrairement à ce qui se passe à l'ile d'Elbe, d'orientation particulière due soit à une croissance cristalline orientée soit à une déformation.

Figure 24. Vue générale sur un filon étroit horizontal à tourmaline, granite de l'Erongo (Namibie)

Le cœur de ce filon horizontal vu par-dessus affleure au centre inférieur de la photo. La structure isotrope de ce cœur de filon est “évidente”.


Figure 25. Vue rapprochée sur un filon étroit horizontal à tourmaline, granite de l'Erongo (Namibie)

Le cœur de ce filon horizontal vu par-dessus affleure au centre de la photo. La structure isotrope de ce cœur de filon est “évidente”.


Figure 26. Cœur d'un filon étroit horizontal à tourmaline, granite de l'Erongo (Namibie)

La structure isotrope de ce cœur de filon est “évidente”. L'allure prismatique de la tourmaline se voit au centre de l'image.


Figure 27. Tourmaline au cœur d'un filon étroit horizontal à tourmaline, granite de l'Erongo (Namibie)

La structure isotrope de ce cœur de filon est “évidente”. L'allure prismatique de la tourmaline se voit très bien ici.


Figure 28. Localisation des filons aplo-pegmatitiques du site Bull's Party , granite de l'Erongo (Namibie)

On voit pourquoi ce site s'appelle la « fête des boules ».

Localisation par fichier kmz de ce site du massif granitique de l'Erongo (Namibie).



Toutes les photographies de P. Thomas de cet article ont été prises lors de deux excursions géologiques organisées par le CBGA (Centre briançonnais de géologie alpine) et encadrée par Jean-Pierre Bouillin (Université Grenoble Alpes) pour l'ile d'Elbe, et par Olivier Dauteuil (Université de Rennes) pour la Namibie.

Mots clés : tourmaline, filon, pegmatite, dendrite