Caractéristiques du profil d’altération des péridotites

Au cours de l’altération supergène, les minéraux primaires, à savoir l’olivine et les pyroxènes, vont être hydrolysés et les mécanismes d’oxydo-réduction intervenant également et successivement, le profil d’altération sur les péridotites se développe. Il est constitué de cinq horizons principaux, décrits ci-après et présentés sur la Figure 14. Sur cette figure sont également présentées les terminologies spécifiques au géologue, à l’altérologue, mais aussi au mineur calédonien.

Les horizons du manteau d’altération

Au sommet du profil la cuirasse, massive ou parfois démantelée, est composée principalement d’oxy-hydroxydes de fer (goethite et/ou hématite). Elle peut aussi être vacuolaire lorsqu’elle est en phase de démantèlement. Elle souligne les différentes surfaces d’altération (paléo-surfaces) (Chevillotte et al., 2006). Au mur de la cuirasse sont parfois observés des pisolithes allochtones. Ce niveau est très souvent érodé et absent dans les pentes.

La latérite rouge contient des éléments de granulométrie variée ; toutes les structures de la roche y sont remaniées bien qu’il s’agisse d’une altération in situ, ce qui lui vaut le terme d’allotérite. Ce niveau est presque exclusivement composé de goethite.

La latérite jaune, appelée aussi saprolite fine est composée d’éléments très fins (goethite principalement) qui lui confèrent une texture plutôt plastique bien que totalement dépourvue de minéraux argileux (sauf cas d’intrusion locale ou différenciation de roches (Avias, 1978)). Cet horizon conserve les structures héritées de la roche mère; on parle également d’isaltérite.

La saprolite, ou saprolite grossière contient des fragments de roche non totalement altérée, de taille supérieure à la taille de libération des cristaux, emballés dans une matrice de latérite ; elle est chimiquement très hétérogène. La texture de la roche est bien conservée bien qu’elle ait subi une perte de masse significative. Ce niveau représente l’horizon de minerai de nickel dit « silicaté ». On trouve des minéraux néoformés comme la garniérite riche en nickel (jusque 20 % de Ni) qui correspond à un mélange de phases silicatées nickélifères (népouite, willemséite et pimélite) (Pelletier, 2003;

Sevin, 2014).

Le terme de saprock est également rencontré. Il est utilisé pour désigner la péridotite altérée avec une altération de moins de 20 % (Freyssinet et al., 2005). Il se situe sous le niveau des saprolites grossières, et au-dessus de la roche saine. L’interface entre ces trois niveaux : saprolites grossières, saprock et la roche saine peut présenter une gradualité et une géométrie complexes.

La péridotite qui correspond à la roche mère est très fissurée / fracturée. Elle est visible sur les ruptures de pentes et au niveau des talwegs. A l’échelle de l’affleurement la densité de fractures est très variable. Elle est composée principalement de harzburgite, et localement de dunite.

Précisons qu’une typologie existe également localement pour décrire le taux de serpentinisation de la roche mère (Orloff, 1968) : basal, normal, intermédiaire et supérieur, de la semelle vers le haut de l’ophiolite.

Figure 14 : Profil d'altération des péridotites de Nouvelle-Calédonie et nomenclature des géologues, altérologues et mineurs calédoniens (d’après Sevin, 2014).

Minéralogie et géochimie du profil

L’altération supergène des péridotites aboutit essentiellement à une accumulation relative d’oxy-hydroxydes de fer, d’oxydes de manganèse (asbolane) et plus rarement de minéraux argileux (associés à la présence de cumulats gabbroïques ou de roches intrusives). Sont observés également des minéraux néoformés silicatés et carbonatés.

Le terme garniérite, très répandu dans le langage calédonien, est un terme générique pour les silicates hydratés nickelifères d’un vert très prononcé. Le pôle magnésien des silicates hydratés, d’apparence blanchâtre, est la deweylite (Sevin, 2014). D’autres minéraux néoformés correspondent aux carbonates et notamment le carbonate de magnésium (magnésite ou giobertite).

Ainsi, les gîtes nickélifères latéritiques comprennent deux catégories :

• les gîtes « riches » de type silicaté où la teneur en nickel est essentiellement due à la présence de silicates ferro-magnésiens nickélifères (appelés souvent minerais garniéritiques) ;

• les gîtes « faibles teneurs » de type oxydé dits latéritiques où la teneur en nickel est due à un enrichissement de la phase résiduelle hydroxydée (goethite surtout) en ions nickel.

L’ordre de stabilité des minéraux défini par Goldich (1938) définit l’ordre de résistance à l’altération avec, du plus résistant au moins résistant : la chromite, la serpentine, le pyroxène puis l’olivine.

En effet, outre le nickel et le fer, les constituants des roches ultrabasiques sont essentiellement le silicium et le magnésium, tous deux mobiles dans le profil de par leur forte solubilité dans les conditions de surface (Trescases, 1975). L’aluminium est peu présent, mais également très peu soluble.

La mobilité des éléments habituellement présents dans l’association roches ultrabasiques / latérites peut être classée en trois types :

• les éléments très solubles et très mobiles, ou lixiviés : Ca, Na, Mg, K et Si ;

• les éléments non solubles et non mobiles, ou résiduels : Al, Fe et Cr ;

• les éléments limités en solubilité et mobilité, qui peuvent subir un enrichissement supergène : Ni, Co et Mn.

La Figure 15 (Maurizot et al., accepté) présente une synthèse des caractéristiques du profil d’altération des péridotites de Nouvelle-Calédonie, d’un point de vue minéralogique, mais également géochimique.

Les concentrations en silice et magnésium décroissent vers le haut de la roche mère à la saprolite grossière, puis diminuent brutalement dans la saprolite fine. Le fer évolue de façon inverse. Le manganèse (non représenté sur la Figure 15) est corrélé avec le cobalt, et l’aluminium est lui corrélé avec le chrome. Notons que ces diagrammes correspondent à des moyennes et que localement des variabilités spatiales importantes existent (Dublet et al., 2012).

L’évolution géochimique est assez comparable d’un profil d’altération à l’autre. Les différences résultent de la nature de la roche mère et de l’existence de filons.

Figure 15 : Caractéristiques minéralogiques et géochimiques du profil d’altération des péridotites de Nouvelle-Calédonie : a) distribution et proportion des phases minérales du profil d’altération (d’après

Trescases, 1975) ; b) terminologie des niveaux du profil ; c) teneur en nickel et indice d’altération [log(Fe/Mg)] et lien avec les différents types de minerais (d’après Bailly et al., 2014) ; d) typologie des

minerais et variations des élements majeurs et traces dans le profil (d’après Bailly et al. (2014), Latham (1986), Pelletier, (1983) et Sevin (2014)). Figure extraite de Maurizot et al., accepté.

Les massifs de péridotites de Nouvelle-Calédonie

Dans cette partie sont présentés les différents contextes climatiques et géomorphologiques des massifs de péridotites de la Nouvelle-Calédonie. Enfin des données seront présentées sur la lithologie et la variabilité des épaisseurs du profil d’altération de plusieurs massifs de péridotites.