Image de la semaine | 22/01/2024
Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales (et ses alentours) – 1bis/ Les scapolites, minéraux de haute température - basse pression caractéristiques du métamorphisme crétacé supérieur des Pyrénées
22/01/2024
Résumé
Les différentes apparences des scapolites : baguettes noires, baguettes altérées blanchâtres ou simples empreintes de forme caractéristique.
Source - © 2019 Damien Mollex - ENS de Lyon
Il s'agit de calcaires mésozoïques métamorphisés (= marbre) au Crétacé supérieur pendant les évènements “décrocho”-extensifs (transtensifs) de la deuxième moitié du Crétacé. Ce métamorphisme de haute température-basse pression a généré des baguettes de scapolites, ici non altérées et de couleur gris foncé.
Pour revoir la géologie aux alentours de l'étang de Lers, consulter Les conglomérats calcaro-péridotitiques de Lers (Ariège), une clé pour comprendre la mise en place des lherzolites pyrénéennes.
Source - © 2019 Damien Mollex - ENS de Lyon
Il s'agit de calcaires mésozoïques métamorphisés (= marbre) au Crétacé supérieur pendant les évènements “décrocho”-extensifs (transtensifs) de la deuxième moitié du Crétacé. Ce métamorphisme de haute température-basse pression a généré des baguettes de scapolites, ici non altérées et de couleur gris foncé.
Pour revoir la géologie aux alentours de l'étang de Lers, consulter Les conglomérats calcaro-péridotitiques de Lers (Ariège), une clé pour comprendre la mise en place des lherzolites pyrénéennes.
Nous avons vu la semaine dernière (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales – 1/ Écailles tectoniques, brèches, serpentines et autres silicates de magnésium) des brèches, dont les éléments de marbre contenaient des scapolites. Les scapolites sont des alumino-silicates (des tectosilicates comme le quartz, les feldspaths, les zéolites…) riches en éléments volatils. Elles cristallisent dans le système tétragonal (encore appelé quadratique). Elles sont également connues sous le nom de dipyre. Elles forment une solution solide entre 3 pôles : le pôle calco-carbonaté [Ca4(AlSiO4)6CO3] appelé méionite, le pôle calco-sulfaté [Ca4(AlSiO4)6SO4] appelé silvialite, et le pôle sodi-chloré [Na4(AlSi3O8)3Cl] appelé marialite. Il s'agit de minéraux de métamorphisme relativement peu fréquents, caractéristiques d'une haute température-basse pression. En France, elles sont assez rares, sauf dans les Pyrénées où on trouve le plus souvent le pôle calco-carbonaté dans les méta-calcaires et méta-marnes affectés par le métamorphisme du Crétacé supérieur.
Les scapolites ont été décrites en 1800 par le minéralogiste brésilien Jose Bonifàcio de Andrada e Silva (1763-1838). Elles ont été nommées ainsi d'après le mot grec skapos (“tige”) et lithos (“pierre”) car elles se présentent souvent sous forme de longs cristaux en forme de baguettes.
On peut remarquer que des alumino-silicates de calcium riches en volatils (H2O en l'occurrence) sont les minéraux artificiels les plus fabriqués par l'Homme (≈ 4000 millions tonnes par an), puisque ce sont les minéraux du ciment une fois qu'il a “pris”. Les scapolites (et les zéolithes) sont des familles de minéraux naturels assez proches des minéraux du ciment “pris”. Combien de géologues utilisateurs de ciment (pour leur maison par exemple) sont au courant de cette proximité ? Combien même se posent la question de la nature minéralogique des minéraux du béton ?
En plus de l'échantillon des figures 1 et 2 provenant des anciennes collections de l'ENS de Saint-Cloud et des clastes vus la semaine dernière dans la brèche d'Ansignan (cf. Promenade géologique dans la vallée de l'Agly, Pyrénées-Orientales – 1/ Écailles tectoniques, brèches, serpentines et autres silicates de magnésium), nous vous montrons aujourd'hui un affleurement de marbre riche en scapolites près du village de Sournia (Pyrénées-Orientales), affleurement situé à 7 km au Sud-Ouest de la brèche d'Ansignan. On reste dans le même secteur des Pyrénées (on reste à proximité de la vallée de l’Agly). Les scapolites sont des minéraux très altérables, et souvent ils ont disparu. On ne voit plus alors que leur empreinte en creux dans le marbre, empreinte en forme de baguette allongée à section carrée. Cet affleurement a déjà été vu sur Planet-Terre pour tout autre chose, car, en plus du métamorphisme pyrénéen, il est profondément marqué par la tectonique cassante cénozoïque (cf. Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales) qui y a généré de superbes filons de calcite.
 Source - © 2020 Pierre Thomas |  Source - © 2020 Pierre Thomas On remarque que les marbres sont plus ou moins clairs ou sombres, ce qui indique que le calcaire initial (le protolithe) était plus ou moins pur. |
 Source - © 2020 Pierre Thomas On remarque que les marbres sont plus ou moins clairs ou sombres, ce qui indique que le calcaire initial (le protolithe) était plus ou moins pur. |  Source - © 2020 Pierre Thomas Figure 6. Vue sur le marbre à empreintes de scapolites du bord de la D619, Sournia (Pyrénées-Orientales) On remarque que les marbres sont plus ou moins clairs ou sombres, ce qui indique que le calcaire initial (le protolithe) était plus ou moins pur. |
 Source - © 2020 Pierre Thomas On voit très bien des empreintes de scapolites dans les marbres sombres (anciens calcaires impurs) ; elles sont absentes dans les faciès clairs (anciens calcaires presque purs). En effet, pour faire des scapolites (minéraux contenant de l'aluminium), il faut que le protolithe soit un calcaire marneux. Chauffer et métamorphiser un calcaire pur ne fera jamais de minéraux autres que de la calcite. |  Source - © 2020 Pierre Thomas On voit très bien des empreintes de scapolites dans les marbres sombres (anciens calcaires impurs) ; elles sont absentes dans les faciès clairs (anciens calcaires presque purs). En effet, pour faire des scapolites (minéraux contenant de l'aluminium), il faut que le protolithe soit un calcaire marneux. Chauffer et métamorphiser un calcaire pur ne fera jamais de minéraux autres que de la calcite. |
 Source - © 2020 Pierre Thomas | |
 Source - © 2020 Pierre Thomas |  Source - © 2020 Pierre Thomas |
 Source - © 2019 Pierre Thomas L’affleurement se trouve dans la barre calcaire au centre de l'image. Toute la gauche de la photo appartient à la zone Nord-pyrénéenne qui a subi le métamorphisme crétacé supérieur. La barre calcaire est faite de méta-urgonien ; l'extrême gauche et faite de méta-marne albienne. C'est dans ces méta-carbonates que le métamorphisme pyrénéen a formé les scapolites. Ces méta-carbonates sont actuellement chevauchés par la zone axiale ici constituée par un granite du socle hercynien (à droite). Ce chevauchement, au moins ses derniers mouvements, s'est fait au Paléocène-Éocène, à basse température (cf. Les filons de calcite associés à la Faille Nord-pyrénéenne, Sournia, Pyrénées-Orientales). | |
La collection de l'ancienne ENS de Saint-Cloud contenait d'autres échantillons de marbre à scapolites que ceux des figures 1 et 2, mais mal ou pas localisés. Nous en avons choisi deux, pour montrer l'aspect variable ce cette roche et de ces minéraux.
 Source - © 2023 Damien Mollex - ENS de Lyon Figure 13. Échantillon de marbre à scapolites altérées (blanches) provenant de La Bastide (Hautes-Pyrénées) On ne voit pas que des empreintes car les scapolites sont encore présentes sous forme de baguettes blanchâtres. Cette couleur blanchâtre serait due à la transformation partielle (par altération) de la scapolite en séricite (micro-micas blancs). |  Source - © 2023 Damien Mollex - ENS de Lyon On ne voit pas que des empreintes car les scapolites sont encore présentes sous forme de baguettes blanchâtres. Cette couleur blanchâtre serait due à la transformation partielle (par altération) de la scapolite en séricite (micro-micas blancs). |
 Source - © 2023 Damien Mollex - ENS de Lyon On ne voit pas que des empreintes car les scapolites sont encore présentes sous forme de baguettes blanchâtres. Cette couleur blanchâtre serait due à la transformation partielle (par altération) de la scapolite en séricite (micro-micas blancs). |  Source - © 2023 Damien Mollex - ENS de Lyon L'altération de la scapolite en séricite n'aurait affecté que la périphérie des cristaux en épargnant leur cœur qui a gardé sa couleur plus sombre. |
 Source - © 2019 Damien Mollex - ENS de Lyon |  Source - © 2019 Damien Mollex - ENS de Lyon |
Le métamorphisme crétacé supérieur pyrénéen n'a pas généré que des scapolites. D'après la notice de la carte de Rivesaltes, on trouve aussi des micas bruns (phlogopite) et des pyroxènes (diopside). Le métamorphisme a aussi généré un minéral usuel mais avec un faciès très particulier : des orthoses noires (car très riches en graphite ?). Macroscopiquement, ces orthoses noires ressemblent à des pyroxènes et il faut une lame mince ou du Raman (cf. La spectroscopie Raman, une méthode d'analyse minéralogique non destructive pouvant être mise en œuvre in situ) pour se convaincre qu'il s'agit bien de feldspath. J'ai ramassé l'échantillon ci-dessous dans de vieux murs en ruine près du Mas de Jau, entre Estagel et Tautavel. Si vous allez visitez Tautavel et son “Homme” (Homo heidelbergensis), pensez aussi au métamorphisme pyrénéen !
 Source - © 2014 Fanny Magot - ENS de Lyon Localisation par fichier kmz du lieu de récolte d'un marbre à scapolites altérées et orthoses noires (Pyrénées-Orientales). |  Source - © 2014 Fanny Magot - ENS de Lyon Figure 20. Gros plan sur l'échantillon précédent de marbre pyrénéen à scapolites et orthoses noires On voit très bien les grosses orthoses noires (de plus d'1/2 cm dans leur grande dimension) ainsi que des baguettes blanches, des scapolites. |
Source - © 1993 D’après BRGM, modifié
Ce schéma structural montre les trois zones des Pyrénées françaises : la zone axiale au Sud, la zone Nord-pyrénéenne au centre, et la zone sous-pyrénéenne au Nord. La flèche verte localise l'affleurement des scapolites de Sournia juste au Nord de la faille Nord-pyrénéenne (figures 3 à 12) et la flèche rouge localise l'affleurement d'où provient l'échantillon des photos 19 et 20 avec ses feldspaths noirs. Ces deux affleurements sont situés dans l'Urgonien métamorphique de la zone Nord-pyrénéenne.
Source - © 2024 D’après BRGM / Google Earth
