Discussion et interprétation des données

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V-1. Chimie des phases minérales

A la suite de l’étude pétrographique, des analyses chimiques des minéraux ont été réalisées à la microsonde électronique de marque Cameca SX-100 du Centre Microsonde Ouest- (Plouzané, France). Le calcul des formules structurales des feldspaths, biotites, amphiboles et proxènes a été effectué sur la base de 8 (O), 22 (O), 23 (O) et 6 (O) respectivement.

Les données analytiques acquises à la microsonde électronique dans le cadre de cette thèse complètent les résultats obtenus dans des travaux antérieurs qui ont permis une première caractérisation des conditions thermo-barométriques de genèse des roches différenciées des deux secteurs étudiés (Fougnot, 1990 ; Ouabadi, 1994). Les données analytiques nouvelles ont été essentiellement acquises, d’une part, sur les minéraux des roches basiques et d’autre part, sur les minéraux des roches intermédiaires à felsiques qui ont fait l’objet de datations K-Ar et Ar-Ar. Ces analyses minéralogiques nouvelles nous permettront de caractériser la chimie des phases minérales des roches mafiques et de discuter les résultats de géochronologie qui seront présentés dans le chapitre suivant. Les données détaillées de la microsonde figurent en Annexe 1.

1.1. Les feldspaths

1-1.1. Aspects pétrographiques

De manière générale, les feldspaths de type plagioclase constituent la phase minérale prédominante dans l’ensemble des roches étudiées. Ils apparaissent généralement en cristaux automorphes à subautomorphes. Dans les faciès gabbroïques et doléritiques, ils forment des baguettes allongées enchevêtrées, alors que dans les andésites, ils se présentent sous forme de phénocristaux et de microlites dans la mésostase. Dans les différentes roches, le plagioclase est généralement zoné. Ces zonations sont la trace de multiples étapes de croissance du cristal. Par ailleurs, les feldspaths alcalins sont omniprésents dans les granites et sont essentiellement représentés par l’orthose en plages pœcilitiques. Dans les microgranodiorites, le feldspath alcalin est présent, mais en quantité moindre, sous forme de microcristaux dans la matrice et quelques rares phénocristaux.

1-1.2. Composition chimique

Les formules structurales et les composants polaires albite (NaAlSi₃O₈), anorthite (CaAl₂Si₂O₆) et orthose (KAlSi₃O₈) ont été calculés sur la base de 8 oxygènes. Les compositions des cristaux de feldspaths analysés pour les différentes roches ont été reportées dans les diagrammes An-Ab-Or (figs. 48 et 49).

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Fig. 48 : Diagrammes Ab-An-Or pour les feldspaths des roches mafiques et intermédiaires de la marge orientale

algérienne.

Pour l’ensemble des roches mafiques et intermédiaires de la Kabylie de Collo et Chétaïbi Cap de Fer, les teneurs en anorthite (An) des feldspaths plagioclases se situent dans la gamme An11 à An92. Ces compositions correspondent à l’oligoclase, l’andésine, le labrador, la bytownite et l’anorthite. De plus, des cristaux d’orthose (Or78-Or88) sont présents dans les produits intermédiaires (diorites de Mersa Dammat). En revanche, il est important de signaler la présence de feldspaths de basse température dans les dolérites du Cap Bougaroun : d’une part, des plagioclases de type albite (Ab₉₄ à Ab₉₆) et d’autre part, de l’anorthose (Or17-Or₂₅), de l’orthose voire même de l’adulaire (Or68-Or₉₅). Ce type de feldspaths formés à basse température ne peut être d’origine magmatique dans ces roches mafiques. Une origine hydrothermale est plus probable.

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Les échantillons de gabbros analysés proviennent du Nord du massif de Bougaroun. Ils correspondent au gabbro à hornblende verte (éch. CB 3) et à l’enclave de gabbro cumulatif à olivine et pyroxènes (éch. CB 16) du Cap Bougaroun s.s ainsi qu’au gabbro à hornblende de Mersa (éch. CB 51). La composition des cristaux de feldspath de ces différents gabbros couvrent une gamme allant de l’oligoclase (An23-An₂₆) jusqu’à l’anorthite (An92). Les plagioclases les plus riches en anorthite appartiennent au gabbro de Mersa et au gabbro cumulatif.

Ces gabbros présentent des cristaux non zonés et des cristaux zonés. Dans ces derniers, des zonations normales et inverses ont été constatées. Dans les cas les plus fréquents, les zonations sont normales et parfois très marquée (par ex. CB 3: Anc₇₁ à Anb₂₃, c : cœur,b : bordure). En effet, les compositions les moins riches en anorthite (An₂₃-An₂₆) correspondent aux bordures de ces plagioclases zonés. De tels zonages sont assez communs et peuvent être expliqués par la cristallisation fractionnée de plagioclases entrainant la diminution de la teneur virtuelle de l’anorthite dans le liquide magmatique et la formation de cristaux de plagioclases de plus en plus riches en albite. En outre, des zonations inverses sont observées (par ex. CB 3 :Anc₆₁ à Anb₇₃).

Au sein des roches filoniennes du Cap Bougaroun et de Mersa, les feldspaths des dolérites sont de type bytownite, labrador, andésine et oligoclase (An₁₁-An₇₇) (fig.48). Dans ce groupe de roches, quelques dolérites sont aussi les seules à contenir des compositions de feldspath alcalin de type anorthose et orthose, dont la gamme de composition est très large (Or₁₇-Or₉₅). Les roches intermédiaires correspondent à des andésites et des diorites provenant de la Kabylie de Collo et de Chétaïbi. La composition des feldspaths plagioclases de ces roches correspond à la bytownite, au labrador et à l’andésine (An31-An₈₈).

Les feldspaths des diorites sont de deux types : feldspaths plagioclases de type andésine, labrador et bytownite (An₃₇-An₈₈) et feldspaths alcalins de type orthose, à gamme de composition restreinte (Or₇₈-Or₈₈). Des zonations normales ont été observées (ex. CHT 16 : Anc₈₈ à Anb₇₆).

Les feldspaths des roches différenciées (granites, granodiorites et microgranodiorites) sont de deux types : le feldspath alcalin et les plagioclases. Les deux feldspaths s’expriment différemment en fonction de la texture de la roche. En effet, dans le cas d’une texture grenue (granites et granodiorites), les deux sont généralement de taille millimétrique à plurimillimétrique. Le feldspath alcalin se présente sous forme de grandes plages, pœcilitiques renfermant de petits cristaux de plagioclase et/ou de biotite. Les plagioclases sont en général

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de forme subautomorphe à automorphe, de taille millimétrique à plurimillimétrique et renferment à leur tour, de petites inclusions de biotite. Dans les roches microgrenues (microgranodiorites, brèche volcanique), les deux feldspaths présentent deux habitus distincts. Ils apparaissent à la fois sous forme de petits grains dispersés dans la matrice ou, sous forme de phénocristaux millimétriques subautomorphes à automorphes.

Fig. 49 : Diagrammes Ab-An-Or pour les feldspaths des roches différenciées (microgranodiorites et granitoïdes)

de la marge orientale algérienne.

La figure 49 montre la répartition des feldspaths des granitoïdes et microgranodiorites analysés dans le triangle ternaire albite-orthose-anorthite.

Dans l’ensemble des roches étudiées, les feldspaths potassiques sont essentiellement de type orthose (Or₆₅-Or₉₇). Des compositions intermédiaires entre orthose et plagioclase sont présentes, et semblent indiquer des réactions subsolidus durant le refroidissement des magmas. Dans les microgranodiorites, les teneurs en anorthite des plagioclases s’étalent sur

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une large gamme, de An₁₅ à An₆₂. Ces compositions correspondent à de l’oligoclase, de l’andésine et du labrador.

Dans les granites et granodiorites, les plagioclases sont relativement moins calciques que ceux des microgranodiorites. Leur composition varie de An₀₆ à An₄₇. La zonation est souvent de type normale parfois très marquée (ex. éch. CB 48 Anc79 à Anb42). En effet, la composition très calcique (An₇₉) enregistrée dans les granites correspond au cœur d’un plagioclase zoné.

1-1.3. Hydrothermalisme et variations chimiques

Les analyses minéralogiques à la microsonde électronique montrent une variation des teneurs en K₂O au sein d’un même cristal de feldspath. En effet, les images BSE (backscattered electron images) (fig. 50) donnent d’emblée une indication sur les variations de composition au sein des feldspaths dans un granite (CB 27) et une granodiorite (VPK84) provenant du massif de Bougaroun. Les figures 50 a, d et g montrent deux composants des feldspaths (gris clair et gris foncé). Les points d’analyse ont été projetés sur les figures en fonction de leur coordonnées x et y.

Afin d’avoir une image plus précise des variations chimiques dans les cristaux de feldspaths, des cartographies chimiques des teneurs en alcalins (K₂O et Na₂O) ont été acquises. Nous pouvons constater sur les figures 50 b, c, e, f, h et i que les feldspaths de ces deux échantillons se caractérisent par une hétérogénéité chimique. Nous avons ainsi pu faire des analyses chimiques ponctuelles sur les différents composants au sein d’un même cristal de feldspath. Les compositions chimiques obtenues ont été reportées sur le diagramme de classification des feldspaths Ab-Or-An (fig. 51). Les chiffres correspondent aux numéros d’analyse projetés sur les images BSE.

L’ensemble des analyses ponctuelles présente des variations extrêmes de la teneur en albite et en orthose des feldspaths alcalins des deux échantillons, s’échelonnant respectivement de Ab₇₀ à Ab₈₈ et de Or₄₁ à Or₉₃pour l’échantillon de granite CB 27 et de Ab54 à Ab₇₁ et de Or₅₉ à Or₉₄pour l’échantillon de granodiorite VPK84.

Les profils et cartes de variation chimique confirment ainsi les hétérogénéités observées sur les images BSE et mettent en évidence les résultats suivants :

- Des variations chimiques importantes à l’échelle des grains. En effet, le même cristal de feldspath présente, à la fois, des compositions chimiques riches en albite (ex. éch.

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CB 27 : points d’analyses 6 et 15 ; éch. VPK84: points 31, 32, 34 et 35) et en orthose (ex. éch. CB 27 : points 3, 4, 8, 9, 10 et 14) ;

- L’occurrence de feldspath alcalin de basse température type adulaire dans les deux échantillons analysés (ex. éch. CB 27 : point 5 ; éch. VPK84 : points 33, 74 et 75). Ces résultats pourraient être en bon accord avec un enrichissement en K₂O des feldspaths lors de processus hydrothermaux tardi- ou post-magmatiques. En effet, ces processus ont déjà été argumentés dans le secteur d’Aïne Barbar (Est Bougaroun) par Marignac et Zimmermann (1983).

a

h

Fig. 51 : Diagramme Ab-Or-An (NaAlSi3O8- KaAlSi3O8 - CaAlSi3O8) montrant la variation compositionnelle au sein des feldspaths dans les granitoides de Bougaroun. La position des points d’analyses sont projetés sur les images a, d et g.

Fig. 50 : Images BSE (a, d) de l’échantillon CB 27 et (g) de l’échantillon VPK84 analysés à la microsonde électronique. Noter les deux composants des feldspaths (gris claire et gris foncé) et les points analysés projetés en fonction de leurs coordonnées x-y.

Cartographie chimique montrant la distribution de K2O et Na2O au sein des grains de feldspaths des deux échantillons CB 27 (b, c, e f) et VPK 84 (h, i). b c CB 27 CB 27 d e f VPK84 g i a h

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