Image de la semaine | 14/05/2018

Quelques échantillons de pegmatites extraordinaires

14/05/2018

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

Résumé

Pegmatites à tourmaline, graphique, à cœur aplitique, syncinématique, aplo-pegmatite à feldspaths courbes, aplite à biotite.


Quatre échantillons de pegmatites non ordinaires

Figure 1. Quatre échantillons de pegmatites non ordinaires.

En haut à gauche, filon riche en tourmalines et aussi étroit que le diamètre d'une pièce de 5 centime.

En haut à droite, pegmatite graphique.

En bas à gauche, filon d'aplite contenant des biotites géantes.

En bas à droite, aplite contenant des feldspaths branchus et courbes.


Nous avons vu les deux dernières semaines des pegmatites et filons “classiques” (ch. Pegmatites polies d'Afrique australe (Namibie et Afrique du Sud) et Filons de pegmatite en Bretagne et en Himalaya). La collection de l'ENS de Lyon contient quelques échantillons de pegmatites sortant de l'ordinaire. Nous avons sélectionné six de ces échantillons extraordinaires au sens étymologique du terme. L'un provient des anciennes collections de l'ENS de Saint-Cloud-Fontenay, et son origine géographique est inconnue (mais le granite constituant la moitié de l'échantillon ressemble beaucoup à l'un des faciès du granite de Ploumanac'h, le faciès Traouiéro). J'ai ramassé les cinq autres en Bretagne il y a entre 30 et 40 ans, pour ma propre collection et pour étoffer la collection de l'ENS Saint-Cloud. Deux de ces cinq échantillons proviennent des galets d'une plage de Roscoff. Les trois autres proviennent d'affleurements maintenant disparus (anciennes carrières “réhabilitées” ou talus de route végétalisés). Jeune à l'époque, j'étais plus intéressé par l'échantillonnage que par l'étude du contexte géologique. Si j'ai conservé en note la localisation de ces affleurements, je n'ai donc, hélas, ni images de leur contexte géologique (il est vrai que la photographie numérique n'existait pas à cette époque), ni mesures de direction des filons, ni l'orientation des échantillons… Les interprétations proposées ici ne viennent donc que de l'étude des seuls échantillons isolés de leur contexte, et sont donc à prendre avec les réserves d'usage.

Galet de leucogranite échantillonné sur une plage de Roscoff (Finistère) et traversé par un filon de pegmatite à tourmaline

Figure 2. Galet de leucogranite échantillonné sur une plage de Roscoff (Finistère) et traversé par un filon de pegmatite à tourmaline.

Le filon de pegmatite est très fin, ce qui montre que l'étroitesse d'un filon de pegmatite n'empêche pas la cristallisation de gros cristaux.

Localisation avec un fichier kmz.


Galet de leucogranite échantillonné sur une plage de Roscoff et traversé par un filon de pegmatite à tourmaline, détail

Figure 3. Galet de leucogranite échantillonné sur une plage de Roscoff et traversé par un filon de pegmatite à tourmaline, détail.

Le filon de pegmatite est très fin, ce qui montre que l'étroitesse d'un filon de pegmatite n'empêche pas la cristallisation de gros cristaux.

Localisation avec un fichier kmz.


Échantillon de pegmatite graphique ramassé sur une plage de Roscoff (Finistère)

Figure 4. Échantillon de pegmatite graphique ramassé sur une plage de Roscoff (Finistère).

Cette texture qui rappelle l'écriture cunéiforme (d'où son nom de “graphique”) est due à des conditions de cristallisation particulières permettant l'intercroissance contemporaine d'un unique cristal de quartz au sein du réseau cristallin d'un feldspath (potassique).

D'autre photos de cet échantillon peuvent être vus sur la lithothèque de l'ENS de Lyon.

Localisation avec un fichier kmz.


Échantillon de pegmatite graphique ramassé sur une plage de Roscoff, détail

Figure 5. Échantillon de pegmatite graphique ramassé sur une plage de Roscoff, détail.

Cette texture qui rappelle l'écriture cunéiforme (d'où son nom de “graphique”) est due à des conditions de cristallisation particulières permettant l'intercroissance contemporaine d'un unique cristal de quartz au sein du réseau cristallin d'un feldspath (potassique).

D'autre photos de cet échantillon peuvent être vus sur la lithothèque de l'ENS de Lyon.

Localisation avec un fichier kmz.


La grande taille des cristaux des pegmatites n'est pas due à la vitesse de refroidissement, mais à la teneur en eau du magma. Assez souvent, l'eau rentrant assez peu dans le réseau cristallin des silicates des pegmatites (sauf dans les micas), la teneur en eau du magma pegmatitique augmente au cours du temps. Les derniers cristaux qui occupent le cœur de filon sont donc souvent plus gros que les cristaux de la bordure (qui, entre autres, ont dû cristalliser plus vite, ce qui a peut-être aussi un rôle dans la plus petite taille des cristaux de bordure). Voir par exemple la figure 9 de l'article pegmatite de Namibie et d'Afrique du Sud, et la figure 3 de l'article pegmatite de Bretagne et de l'Himalaya.

Mais il peut parfois arriver que, pour une raison ou pour une autre, la teneur en eau du magma diminue au cours de la mise en place des filons pegmatitiques. On peut, par exemple, imaginer que la fracture dans laquelle circule le magma pegmatitique atteigne la surface, ce qui entrainera son dégazage et donc sa perte d'eau. Dans un tel contexte, les premiers cristaux du filon seront donc de grande taille, alors que les derniers, cristallisant rapidement (filon étroit) à partir d'un magma pauvre en eau, seront de petite taille. Si les premiers cristaux restent sur les bords de la fracture où ils ont cristallisé, on aura un filon à bord pegmatitique et à cœur aplitique. Si les premiers cristaux (de grande taille) sont détachés de la bordure, on obtiendra un filon d'aplite contenant quelques cristaux “géants”. Des conditions chimiques particulières peuvent aussi particulièrement favoriser la cristallisation d'une espèce minérale donnée.

Filon extrait de son encaissant et montrant des bordures à structure pegmatitique et un cœur à structure aplitique

Filon extrait de son encaissant et montrant des bordures à structure pegmatitique et un cœur à structure aplitique, détail

Échantillon montrant à gauche un granite (rose) avec une structure classique, et à droite une partie d'un filon d'aplite contenant des cristaux “géants” de biotite

Figure 8. Échantillon montrant à gauche un granite (rose) avec une structure classique, et à droite une partie d'un filon d'aplite contenant des cristaux “géants” de biotite.

Échantillon de provenance géographique non connue avec certitude mais sans doute originaire de Ploumanac'h (localisation avec un fichier kmz).


Même échantillon que la figure précédente montrant à droite un granite (rose) avec une structure classique, et à gauche une partie d'un filon d'aplite contenant des cristaux “géants” de biotite

Figure 9. Même échantillon que la figure précédente montrant à droite un granite (rose) avec une structure classique, et à gauche une partie d'un filon d'aplite contenant des cristaux “géants” de biotite.

Échantillon de provenance géographique non connue avec certitude mais sans doute originaire de Ploumanac'h (localisation avec un fichier kmz).


Gros plan sur une biotite géante au sein du filon d'aplite des deux images précédentes

Figure 10. Gros plan sur une biotite géante au sein du filon d'aplite des deux images précédentes.

Échantillon de provenance géographique non connue avec certitude mais sans doute originaire de Ploumanac'h (localisation avec un fichier kmz).


Les aplo-pegmatites du secteur de Penfeunteun au Sud de Bourg Blanc (Finistère)

Figure 11. Les aplo-pegmatites du secteur de Penfeunteun au Sud de Bourg Blanc (Finistère).

Ces aplo-pegmatites comportent localement un faciès apparenté à certains stocksheiders (roches caractérisées par la croissance orientée de grosses albites).

On trouve dans ces aplo-pegmatites de Penfeunteun un faciès porphyroïde : des mégacristaux de feldspath potassique sont englobés dans une matrice aplitique d'aspect saccharoïde. La structure de cette roche est énigmatique. Ces mégacristaux de feldspath auraient crû de façon courbe en raison de la variation de la teneur en sodium dans le feldspath majoritairement potassique. En effet, l'introduction d'un peu de sodium dans une orthose modifie un peu le réseau cristallin, change les angles de la maille… Si cette introduction est progressive au cours de la croissance, cela ferait des cristaux en virgule.

Ces feldspaths courbes auraient crû de manière directionnelle (de la droite vers la gauche) à cause d'un gradient de composition chimique dans le magma (mélange incomplet entre deux magmas, contamination par l'encaissant… ?).

Et pourquoi sont-ils tous parallèles avec la courbure dans le même sens ? Si des géologues bretons et/ou des spécialistes de la croissance cristalline dans les aplites et pegmatites ont des réponses…

Un petit filon quartzo-feldspathique recoupe l'ensemble.

Localisation avec un fichier kmz.


Les aplo-pegmatites du secteur de Penfeunteun au Sud de Bourg Blanc (Finistère), détail

Figure 12. Les aplo-pegmatites du secteur de Penfeunteun au Sud de Bourg Blanc (Finistère), détail.

Ces aplo-pegmatites comportent localement un faciès apparenté à certains stocksheiders (roches caractérisées par la croissance orientée de grosses albites). On trouve dans ces aplo-pegmatites de Penfeunteun un faciès porphyroïde : des mégacristaux de feldspath potassique sont englobés dans une matrice aplitique d'aspect saccharoïde. La structure de cette roche est énigmatique. Ces mégacristaux de feldspath auraient crû de façon courbe en raison de la variation de la teneur en sodium dans le feldspath majoritairement potassique. En effet, l'introduction d'un peu de sodium dans une orthose modifie un peu le réseau cristallin, change les angles de la maille… Si cette introduction est progressive au cours de la croissance, cela ferait des cristaux en virgule. Ces feldspaths courbes auraient crû de manière directionnelle (de la droite vers la gauche) à cause d'un gradient de composition chimique dans le magma (mélange incomplet entre deux magmas, contamination par l'encaissant… ?). Et pourquoi sont-ils tous parallèles avec la courbure dans le même sens ? Si des géologues bretons et/ou des spécialistes de la croissance cristalline dans les aplite et pegmatites ont des réponses…

Localisation avec un fichier kmz.


Souvent, les granites se mettent en place à la fin des orogenèses, quand la chaine de montagnes est affectée de grandes failles normales ductiles et de grands décrochements. C'est le cas en Armorique du Sud, où il existe de nombreux granites contemporains des grands décrochements Sud-armoricains, ou du moins de la fin de leur fonctionnement. Des filons de pegmatites s'y sont donc mis en place de manière syncinématique. Les cristaux en bordure de filons peuvent avoir subi cette déformation, ils sont alors déformés et schistosés. Les derniers cristaux, eux, n'ont pas subi cette déformation et sont isotropes. Déformation, ouverture de la fracture, remplissage par le magma, cristallisation… se faisant de manière plus ou moins discontinue mais prolongée dans le temps, on peut obtenir dans ces filons de belles figures sigmoïdes. D'anciennes carrières ouvertes quelques kilomètres à l'Est de Gouesnach (Finistère) exploitaient un granite, le « Granite de Pluguffan ». Ce granite est légèrement schistosé, avec développement de plans S et C (cf. Plan d'aplatissement, plans de schistosité (plans S) et plans de cisaillement (plans C)). C'est dans ces carrières, dans les années 1980, que j'ai ramassé un morceau de filon de pegmatite (à tourmaline) montrant une magnifique schistosité sigmoïde. Ce filon était inclus dans un granite légèrement schistosé montrant plans S et C.

Filon de pegmatite syncinématique (séparé de son encaissant) montrant une schistosité sigmoïde bien exprimée en bordure, quasi inexistante au milieu

Figure 13. Filon de pegmatite syncinématique (séparé de son encaissant) montrant une schistosité sigmoïde bien exprimée en bordure, quasi inexistante au milieu.

Origine : anciennes carrières ouvertes quelques kilomètres à l'Est de Gouesnach (Finistère), localisation avec un fichier kmz.



Juxtaposition de photos interprétées de l'échantillon de pegmatite syncinématique de la figure précédente et d'un échantillon de son encaissant, un granite légèrement schistosé

Figure 15. Juxtaposition de photos interprétées de l'échantillon de pegmatite syncinématique de la figure précédente et d'un échantillon de son encaissant, un granite légèrement schistosé.

Certains plans de schistosité (plans S) sont surlignés en bleu ; certains plans de cisaillement (plans C) sont surlignés en rouge.


Série de schémas expliquant quel aurait pu être l'origine de l'échantillon de pegmatite syncinématique

Figure 16. Série de schémas expliquant quel aurait pu être l'origine de l'échantillon de pegmatite syncinématique.

Au départ (1) un filon de pegmatite représenté schématiquement par deux rangées de cristaux. En (2), ce filon subit un cisaillement. En (3), ce filon se ré-ouvre et se remplit de magma (rose). En (4), le magma cristallise. En (5), le filon re-subit un cisaillement, et ainsi de suite…


Localisation, en Bretagne, des 5 sites de prélèvement des 6 échantillons présentés cette semaine

Figure 17. Localisation, en Bretagne, des 5 sites de prélèvement des 6 échantillons présentés cette semaine.

La localisation de l'échantillon des figures 8, 9 et 10 (Ploumanac'h) n'est donné qu'à titre indicatif, car la provenance géographique de l'échantillon n'est pas indiquée dans les documents de l'ENS Saint-Cloud.