Image de la semaine | 12/06/2023
Les péridotites de Baldissero et de Finero (Piémont, Italie), intérêts industriels et scientifiques de ces affleurements de manteau de la zone d’Ivrée (Alpes)
12/06/2023
Résumé
Usages industriels de l’olivine et mise en évidence de l’hydratation profonde du manteau.
Source - © 2015 - 2016 Pierre Thomas (1) (3) - Damien Mollex, Lithothèque de l'ENS de Lyon (2)
Figure 1. Différents aspects des péridotites de Baldissero-Canavese et Finero (Piémont, Italie)
En haut à gauche (1), paroi de la carrière de péridotite (lherzolite) de Baldissero-Canavese (Piémont, Italie). Au pied de cette paroi, les exploitants de la carrière ont entassé des blocs de péridotite (harzburgite) hydratée riche en mica (phlogopite) provenant de la carrière de Finero située 100 km au NE.
En bas (2), gros plan sur un échantillon la péridotite de Finero prélevé dans le tas du premier pan de l'image 1. Les micas (phlogopites) sont bien visibles ; ils mesurent environ 1 à 2 mm de côté.
En haut à droite (3), sac de poudre d'olivine obtenue en mélangeant les olivines extraites des péridotites issues des deux carrières.
Les deux dernières images de la semaine étaient consacrées à des exploitations minières de substances à haute valeur ajoutée (platine, cuivre, phosphore…) (cf. Le Bushveld, la principale réserve de platine du monde et Un “double monstre” géologique et minier, le pipe de carbonatite de Palabora (Afrique du Sud)). Mais il ne faut pas oublier qu'Homo industrialis utilise et exploite d'autres substances minérales, parfois très courantes, et bien peu de monde sait que ces substances sont utilisées. C'est le cas de l'olivine qui a de nombreux usages, en particulier en métallurgie et dans l'industrie des réfractaires. Environ 6 Mt (millions de tonnes) d'olivine sont utilisées par an. Nous vous montrons ici une carrière extrayant l'olivine d'une péridotite, la carrière de Baldissero-Canavese.
De plus, dans très nombreux articles de Plane-Terre, on parle d'hydratation du manteau, en particulier dans le cadre de la genèse des magmas calco-alcalins. On parle beaucoup de ce phénomène, mais bien peu montrent des échantillons de manteau hydraté, ce qui se voit par sa richesse en mica. Cette carrière de Baldissero-Canaveze est également l'occasion d'observer (et de récolter) de très beaux échantillons de péridotite micacée provenant de la carrière de Finero.
 Source - © 2015 Pierre Thomas Figure 2. Vue d'ensemble de la partie centrale de la carrière de Baldissero-Canavese (Piémont, Italie) Toute la paroi est faite de péridotite. Localisation par fichier kmz de la carrière de péridotite (lherzolite) de Baldissero-Canaveze (Piémont, Italie) |  Source - © 2015 Pierre Thomas |
 Source - © 2015 Pierre Thomas |  Source - © 2015 Pierre Thomas |
 Source - © 2015 Pierre Thomas Figure 6. Gros plan sur la péridotite de la carrière de Baldissero-Canavese (Piémont, Italie) La péridotite est “fraiche” (non serpentinisée) et relativement sombre. Elle est en effet relativement riche en fayalite (le pôle ferreux de l'olivine). | |
 Source - © 2015 Pierre Thomas |  Source - © 2015 Pierre Thomas |
 Source - © 2023 Google Earth Figure 9. Vue aérienne (2022) de la carrière de Baldissero-Canavese (Piémont, Italie) Au bord de la route, plusieurs centaines de gros sacs de poudre d'olivine attendent d'être chargés sur des camions. |  Source - © 2023 Google Earth |
 Source - © - Société CIVES Cette installation industrielle broie les roches, sépare les olivines des autres minéraux (pyroxènes, spinelles…), sépare les différentes qualités et granulométries d'olivines, puis les met en sac. La carrière et les installations industrielles appartiennent à la société CIVES. | |
 Source - © 2015 Pierre Thomas |  Source - © 2015 Pierre Thomas |
Les photographies précédentes posent au moins deux questions : (1) pourquoi exploite-t-on l'olivine, et (2) que sont ces petits massifs de péridotite situés sur la bordure orientale des Alpes occidentales italiennes ?
Les usages de l'olivine
Le principal débouché de l'olivine est la sidérurgie, où elle entre en concurrence avec la dolomie. L'olivine est utilisée comme additif qu'on ajoute au minerai de fer dans le haut fourneau. Elle apporte de la magnésie (MgO) afin de servir de fondant et de contrôler les caractéristiques du laitier. Elle augmente la basicité du laitier tout en lui conservant des caractéristiques de fusibilité et de viscosité convenables. La magnésie est indispensable aux hauts fourneaux pour assurer un meilleur coefficient de partage du soufre entre la fonte et le laitier. L'olivine sert aussi pour la fabrication de moules de fonderie, la fabrication de réfractaires… À la fin du XXe siècle, la production mondiale était de 5 à 6 Mt (hors Chine et pays de l'ex-URSS), et se répartissait entre une dizaine de pays.
Source - © 2000 BRGM
L'origine des massifs de péridotite piémontais
La zone appelée Ivrea Verbano Zone dans la littérature scientifique (ou, simplement, zone d'Ivrée), correspond à la bordure Nord-Ouest de la plaque italo-apulienne. Cette plaque apulienne est séparée de la chaine alpine sensu stricto (chaine affectée par les subduction et collision alpines) par une faille au jeu complexe, la ligne insubrienne, dont le jeu récent est décrochant dextre. La plaque apulienne à l'Est de cette faille est relativement peu déformée. Le jeu complexe de cette faille est relativement peu affecté par les évènements compressifs cénozoïques. La tectonique alpine a fait remonter la bordure occidentale de la plaque apulienne et fait affleurer la croute continentale inférieure et même localement le manteau sous-continental. Trois affleurements principaux de ce manteau sous-continental affleurent au voisinage immédiat de cette ligne insubrienne. Ce sont, du Sud au Nord, les massifs de Baldissero (figures 1 à 13), de Balmuccia et de Finero (figures 17 à 25). Le manteau affleurant dans ces massifs a été relativement peu affecté par les évènements “récents”. Il a par contre enregistré l'extension à l'origine de l'ouverture de l'océan alpin, qui se traduit par un important magmatisme basique (affleurant au voisinage sous forme de gabbros) et un métamorphisme HT-BP caractéristique de ces zones de rifting. Ce manteau sous-apulien a également enregistré tous les évènements associés à l'orogenèse hercynienne. Séparer les conséquences des subduction, collision et extension tardives hercyniennes d'avec l'extension triaso-jurassique est difficile et est le sujet de débats scientifiques non définitivement clos. L'un de ces affleurements de manteau sous-continental, le massif de Finero, est fait d'une harzburgite (en fait, on est à la limite entre lherzolite et harzburgite) particulièrement riche en minéraux hydroxylés, amphibole et surtout en phlogopite, un mica noir (ou plutôt brun) de formule KMg₃AlSi₃O₁₀(OH)₂. Ce manteau a donc été hydraté, et il s'agit d'une hydratation “profonde”, différente de l'hydratation au niveau des dorsales qui aurait engendré de la serpentine. Cette hydratation est classiquement interprétée comme le résultat de la subduction de l'océan “hercynien” sous une « paléoplaque continentale apulienne ». Je ne suis jamais allé sur le massif de Finero, mais sa péridotite est exploitée en carrière. Chimiquement légèrement différente de celle de Baldissero (olivines moins ferreuses), elle est transportée à Baldissero-Canavese où elle est mélangée en proportions variables à la péridotite locale, ce qui permet de fournir toute une gamme de poudres d'olivine de compositions spécifiques. Le but de ce qui suit n'est pas de reconstituer la géologie complexe du massif de Finero, mais de montrer des photographies d'une roche dont tout le monde parle mais que personne ne montre : une péridotite sous-continentale hydratée et métasomatisée par une subduction. En effet des gros blocs de cette péridotite à phlogopite sont entreposés sur le carreau de la carrière de Baldissero en attendant d'être broyés et traités dans l'usine... et même photographiés ou échantillonnés (figure 26).
 Source - © 2023 D’après BRGM / Google Earth, modifié Cette zone d'Ivrée est bordée à l'Ouest par la faille nommée ligne insubrienne. |  Source - © 2006 D’après BRGM, modifié Les trois affleurements de péridotites sont renforcés par une couleur vert-“flashy”, indiqués par une flèche verte et nommés par des initiales (Bd = Baldissero, Bl = Balmuccia, Fi = Finero). |
 Source - © 2015 Pierre Thomas Cette péridotite est légèrement plus claire que la paroi de la carrière, indice d'une composition légèrement différente. Localisation par fichier kmz de la carrière de péridotite (harzburgite) de Finero (Piémont, Italie). |  Source - © 2015 Pierre Thomas Figure 18. Blocs de péridotite provenant de la carrière de Finero (Piémont, Italie) Ces blocs sont traversés par des filons vert-émeraude. Il s'agit de filons de pyroxénite (à clinopyroxène légèrement chromifère). Cette pyroxénite a pour origine une fusion très partielle, le magma (basique) s'étant rassemblé dans des fissures et ayant cristallisé en profondeur, sous le Moho continental. |
 Source - © 2015 Pierre Thomas Figure 19. Zoom sur le filon de pyroxénite du centre de la figure précédente Quelques paillettes de phlogopite (mica noir) sont visibles. |  Source - © 2015 Pierre Thomas Figure 20. Détail du filon de pyroxénite de la figure précédente Quelques paillettes de phlogopite (mica noir) sont visibles. |
 Source - © 2016 Damien Mollex, Lithothèque de l'ENS de Lyon Figure 21. Échantillon de péridotite de Finero (Piémont, Italie) On voit très bien un filon de pyroxénite, recoupant une péridotite riche en phlogopite. |  Source - © 2016 Damien Mollex, Lithothèque de l'ENS de Lyon |
 Source - © - D’après Alex Strekeisen | |
 Source - © 2016 Damien Mollex, Lithothèque de l'ENS de Lyon Figure 24. Lame mince en LPNA d'une péridotite de Finero (Piémont, Italie) Le phlogopite, mica noir qui ressemble à la biotite en échantillon macroscopique mais qui n'est pas pléochroïque en LPA, ressemble donc à la muscovite (mica blanc) en lame mince. |  Source - © 2016 Damien Mollex, Lithothèque de l'ENS de Lyon Figure 25. Lame mince en LPA d'une péridotite de Finero (Piémont, Italie) Le phlogopite, mica noir qui ressemble à la biotite en échantillon macroscopique mais qui n'est pas pléochroïque en LPA, ressemble donc à la muscovite (mica blanc) en lame mince. |
Source - © 2016 Pierre Thomas
La Maison de la Géologie et du Géoparc de Briançon a construit un géodrome. Il s'agit d'un musée de plein air qui, avec de gros blocs de roches, raconte l'histoire géologique des Alpes (de l'océan alpin à la chaine de montagne). Cette histoire est racontée en sept espaces répartis le long d'un cheminement dans le petit bois situé derrière la Maison de la Géologie. Présenter un gros bloc de manteau hydraté s'est avéré être un impératif, vue l'importance de ce phénomène d'hydratation du manteau dans les sciences de la Terre. La Maison de la Géologie, avec l'aide et les “gros” moyens de la société CIVES, est donc allé échantillonner à Baldissero, et a ramené à Briançon un bloc d'un demi mètre cube, bloc que tous les élèves en voyage d'étude passant par Briançon peuvent voir.
