Image de la semaine | 01/02/2021
Filons alpins de quartz et calcite, quartz et sidérite, quartz et amphibole…
01/02/2021
Résumé
Filons à remplissage de quartz accompagné de minéraux variés. Large gamme de conditions de cristallisation du quartz et variété des formes de la calcite.
Il y a une dizaine d'années, un ami m'a donné cet échantillon. Il n'en connaissait pas l'origine exacte, mais savait que cela venait des Hautes-Alpes, sans doute pas très loin de Briançon. L'encaissant gréseux ressemble beaucoup aux grès du Carbonifère briançonnais, voir figure 21 à 24, plus bas, et Le Briançonnais, peut-être la meilleure région de France pour découvrir les histoires sédimentaires et volcaniques tardives des chaines de collision (chaine hercynienne). Les filons de calcite sont fréquents dans les Alpes, en particulier dans les régions calcaires et marneuses. Il y est assez difficile de séparer des filons d'origine purement karstique de filons hydrothermaux, tous les intermédiaires pouvant exister. Les filons de quartz sont également très fréquents dans les Alpes et ont donné les cristaux parmi les plus beaux du monde (cf. les Filons de quartz des Alpes et d'ailleurs de la semaine dernière). Ils sont en général tardifs et datent majoritairement du Miocène. Ils sont dus à des circulations d'eau chaude et saturée en silice, circulation se faisant dans des fractures associées à la tectonique alpine. L'origine de ces eaux chaudes est discutée dans Quelques filons de quartz dans la chaine hercynienne : l'ile Callot (29), Roche d'Agoux (63), Saint-Paul-la Roche (24). Dans le cas de cet échantillon, cas non majoritaire mais quand même assez fréquent dans les Alpes, les eaux ont déposé à la fois quartz et calcite. Ces dépôts de quartz et de calcite se sont faits par diminution de leur solubilité lors de la remontée de ces eaux dans les fractures, baisses de solubilité dues à la baisse de température et/ou de pression. Le quartz y a cristallisé avec sa morphologie classique (prisme hexagonal terminé par une pyramide elle aussi à six côtés). La calcite, elle, a cristallisé sous une forme plus inhabituelle bien que non exceptionnelle. Classiquement les cristaux de calcite forment des prismes, des rhomboèdres, des scalénoèdres (cf. figure 16 de Les macro-cristaux de calcite de la Carrière du Boulonnais, Pas de Calais), des pyramides quand on ne voit que la moitié du scalénoèdre, (cf. Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales). Mais, comme d'autres minéraux tels le gypse et la barytine, la calcite peut aussi cristalliser sous forme de lames ou de “pétales”. Des études chimiques, thermo-barométriques, minéralogiques… pourraient/devraient être entreprises pour savoir pourquoi il y a des filons purement quartzeux et d'autres à quartz + calcite dans un même environnement et à quelques mètres ou dizaines de mètres de distance. Tout cela n'est pas à la portée de Monsieur Toulemonde. Mais Monsieur Toutlemonde peut, par simple examen macroscopique, essayer de faire de la chronologie relative entre quartz et calcite. C'est ce qu'on va essayer de faire avec les cinq photographies suivantes.
Les échantillons, c'est bien, mais rien ne vaut d'observer les roches et cristaux “en place”. C'est ce que j'ai essayé de faire après que l'on m'a donné cet échantillon. Les filons et lentilles de quartz sont classiques dans la région de Bourg-d'Oisans (Isère). Beaucoup sont dans le socle, mais il y en a d'autres dans la couverture mésozoïque, localement constituée de dolomie triasique et de jurassique inférieur marneux (cf. Les plis de la Paute – Bourg d'Oisans, Isère et Les plis-failles de Bourg-d'Oisans). Des filons intra-sédiments carbonatés, lorsque ceux-ci reposent sur gneiss et granites hercyniens, semblent prometteur pour trouver des filons mixtes quartz + calcite. La suite, ce sont des balades le long des petites routes et des pistes carrossables (ou plus si on est randonneur ou montagnard) dans ce secteur près de Bourg-d'Oisans, en particulier dans la vallée de la Lignarre (entre le col d'Ornon et la Paute) et dans le secteur de l'Alpe d'Huez.
L'échantillon des figures 1 à 6 semble appartenir à un filon recoupant des grès carbonifères briançonnais, une promenade dans le Carbonifère briançonnais s'imposait, à la recherche de filons silice + carbonate. On en trouve sur le bord de la route du Col du Granon au-dessus de Serre-Chevalier (Hautes-Alpes). Il y a néanmoins trois différences avec l'échantillon des figures 1 à 10 : (1) ces filons ne contiennent pas de géodes et il n'y a pas de cristaux automorphes bien visibles ; (2) le remplissage des filons a une structure “fibreuse”, avec les cristaux plus ou moins perpendiculaires aux épontes, comme dans les figures 16, 17 et 19 de l'article sur les Filons de quartz des Alpes et d'ailleurs et dans Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales ; (3) les carbonates sont de couleur rousse, il ne s'agit pas de calcite pure, mais probablement d'un mélange calcite et sidérite (FeCO3, anciennement appelée sidérose).
Il n'y a pas que des carbonates qui co-cristallisent avec le quartz dans les filons alpins. Albite, chlorite, épidote et autres silicates le font souvent. Ces minéraux annexes associés au quartz filoniens sont très utiles, car cela permet de trouver pression et température de cristallisation. Une association quartz-épidote ou quartz-chlorite indiquent une température de cristallisation dans les eaux hydrothermales de 350 à 400°C et une pression de 0,2 à 0,7 GPa (6 à 20 km de profondeur). D'autres silicates se trouvent aussi dans ces filons de quartz, en particulier l'axinite (soro-silicate assez voisin de l'épidote et contenant du bore), minéral très recherché des minéralogistes amateurs.
Tous les filons et échantillons que l'on vient de voir se sont formés à relativement faible profondeur. Ces filons recoupaient des roches pas ou peu métamorphiques (grès, marnes schistosées). Les échantillons contenaient épidote ou axinite ce qui indique une cristallisation en condition de faciès schiste vert. Mais des filons de quartz peuvent aussi se former à grande profondeur, dans les conditions des faciès amphibolite, schiste bleu, voire éclogite. Nous vous montrons ici un filon à quartz + amphibole photographié en Val d'Aoste, en pleine zone éclogitique (cf. Éclogites et vignobles : exemples de la Vallée d'Aoste (Italie) et du Pays Nantais).