Formations paléoprotérozoïques

Nous avons vu dans le chapitre 2 que les formations paléoprotérozoïques sont constituées d'orthogneiss à biotite et d'amphibolites à grenat. Les relations texturales montrent l’existence de deux paragenèses superposées, consignées dans le tableau XIV ci-dessous.

Tableau XIV. Paragenèses dans l'ensemble des orthogneiss à biotite et amphibolites à grenat

paléoprotérozoïques.

Type pétrographique Paragenèse 1 Paragenèse 2

Orthogneiss à biotite ^{Pl±Kfs+Qtz+Bt±Hbl±Grt}

Pl+Kfs+Qtz+Bt

Pl±Kfs+Qtz+Bt+Mu+Ep Pl+Kfs+Qtz+Bt+Mu+Ep

Amphibolite à grenat Hbl1+Grt1+Pl+Qtz±Cpx±Bt+Mag±Ilm Hbl2+ Pl+Grt2+Ep±Qtz

Dans les orthogneiss à biotite la paragenèse primaire est essentiellement constituée de quartz, feldspath et biotite (± hornblende, ± grenat). Elle est d’une façon générale caractérisée par des textures granoblastiques traduisant une forte recristallisation, mais elle peut être aussi associée localement à une foliation mylonitique marquée par des quartz en rubans (fig. 37a). La paragenèse secondaire est marquée par la présence de petits cristaux de muscovite se développant sur les cristaux de feldspaths (fig. 37a) et par des cristaux d’épidote se développant sur la biotite (fig. 37d). Il est à noter que des grenats en petits cristaux automorphes apparaissent secondairement sur les feldspaths (fig. 37c). Des relations de phases similaires sont observées dans les amphibolites à grenat associées aux orthogneiss à biotite. A une paragenèse primaire à amphibole, plagioclase, grenat, clinopyroxène, magnétite et ilménite à texture granoblastique (autant que l’on puisse la reconstituer) se superpose une texture coronitique secondaire très caractéristique (fig. 37e, f). Dans cette première paragenèse le grenat est toujours xénomorphe avec des golfes de corrosion.

Figure 37. Exemples de relations de phases dans les orthogneiss à biotite (Limoug Lihog) et amphibolites à

grenat (Mapan) paléoprotérozoïques à proximité du contact avec les formations panafricaines.(a) Orthogneiss à

biotite du socle paléoprotérozoïque montrant un assemblage de quartz et de feldspaths à texture granoblastique (avec des restes visibles de texture mylonitique indiquée par les quartz en rubans) sur lequel est surimposé un assemblage constitué de muscovite secondaire (LPA). (b) et (c) Exemples de petits grenats automorphes observés dans les orthogneiss à biotite (LP) ; noter dans la photo (c) les surcroissances d’épidote sur le cristal de biotite. (d) Exemple de surcroissance d’épidote sur les cristaux de biotite de l’orthogneiss à biotite. (e) et (f) Texture coronitique dans les amphibolites à grenat paléoprotérozoïques montrant d’une part des cristaux d’ilménite auréolées de hornblende verte et d’autre part des grenats constitués de deux parties : un coeur à contour xénomorphe sans inclusions et une périphérie automorphe et criblée de petites inclusions et d’inclusions plus grosses d’ilménite, indiquant clairement deux étapes de croissance distinctes.

La seconde paragenèse correspond d’une part à la formation de couronnes d’amphibole autour des oxydes (ilménite et magnétite) et d’autre part à une surcroissance d’une couronne de grenat pœciloblastique autour d’un coeur de grenat xénomorphe et sans inclusion, soit en couronne autour des oxydes. Localement, une couronne externe de fins cristaux d'épidote s'observe autour de l'amphibole secondaire. Nous interprétons ces deux paragenèses comme

les témoins de deux épisodes métamorphiques, l’un paléoprotérozoïque et l’autre panafricain. Ci-dessous nous décrivons la composition des principaux minéraux.

III.2.1.1. Orthogneiss à biotite

Les minéraux analysés sont constitués de plagioclase, orthose, biotite, muscovite, grenat, amphibole, épidote, carbonates, chlorite, ilménite. Les compositions chimiques déterminées à la microsonde électronique sont rassemblées dans une annexe en fin de volume. Les plagioclases (XAn= 0.01–0.26, XAb = 0.72–0.98, XOr = < 0.01) sont essentiellement dans le domaine albite-oligoclase. Dans l'échantillon MK9, la valeur élevée de XOr (0.06), traduit probablement la présence d'exsolution d’orthose dans le plagioclase (péristérite). Les cristaux d’orthose (XAn= 0.0, XAb = 0.08, XOr = 0.92) sont légèrement perthitiques. Les muscovites renferment un peu de FeO (1.45–4.70%) et de MgO (1.21–2.84%). Leur teneur en Na varie de 0.03 à 0.23. Le diagramme de classification des biotites X_Fe en fonction de Si (fig. 38d) montre que les micas noirs sont des biotites sauf pour l'échantillon ME2 où il s’agit plutôt de phlogopite. Le X_Mg des biotites varient de 0.39 à 0.54 (sauf une valeur à 0.71), mais la majorité des valeurs se situent autour de 0.50. On notera la différence de X_Mg entre les échantillons de Mapan plus magnésiens que ceux de Mamb Kellé. La teneur en TiO₂ varie de 1.68 à 2.66% dans les biotites et est de 1.49% dans la phlogopite. L'amphibole est à la limite entre ferro-tchermakite et tchermakite (fig. 38a), avec des teneurs en CaO (11.96%), FeO (17.53%) et MgO (8.57%) caractéristiques. Elle est riche en TiO2 (1.07%) avec un rapport XMg = 0.48. Les grenats sont des almandins (60.7–63.5%) riches en grossulaire (21.1–23.4%), avec des proportions de pyrope (7.3–9.6%) et spessartine (4.0–8.8%) plus faibles (fig. 38c). Leurs XMg varient entre 0.11 et 0.13. Les épidotes ont des teneurs en CaO peu variables (22.13–22.96%) alors que celles en FeO sont plus variables (6.68–11.80%). Leur pourcentage de pistachite varie de 13.7 à 20.0%.

Les carbonates correspondent soit à de la calcite (CaO variant de 58.71 à 61.65%), soit à de l’ankérite (CaO = 28.86–29.41%, MgO = 13.71–14.36% et FeO = 9.75–9.99%). Les oxydes sont représentés par l'ilménite avec Xilm [ilménite/(ilménite + hématite)] = 99.62%. La chlorite est une chamosite (XMg = 0.59) selon la classification de Deer et al. (1992), pauvre en TiO2 (0.04%) et avec des teneurs en Si et Altotde 5.43 et 5.49, respectivement.

Figure 38. Composition chimique des principaux minéraux des formations paléoprotérozoïques : (a) et (b)

diagramme de classification des amphiboles des orthogneiss à biotite (cercle vide) et des amphibolites à grenat (carrées pleins) selon Leake et al. (1979); (c) composition des grenats des amphibolites à grenat et des orthogneiss à biotite dans le triangle Pyrope-Almandin-Grossulaire; (d) composition des biotites des orthogneiss à biotite dans le diagramme de classification XFe en fonction de Si. Les valeurs de Si sont en atomes par formule unité.

III.2.1.2.Amphibolites à grenat

Les amphiboles reportées dans le diagramme de classification (fig. 38.a, b) correspondent à des magnésio-hornblende, pargasite et tchermakite. Si leurs teneurs en CaO (10.93–11.29%) varient peu, celles en FeO (15.45–17.67%) et MgO (7.93–11.47%) sont plus variables. Les valeurs de XMg (0.51–0.65) et de TiO2 (0.21–1.13%) sont assez variables reflétant probablement la superposition de paragenèses. Les grenats sont des almandins (51.53–

66.26%) pauvres en spessartine (0.79–4.09%) mais presque équitablement riches en pyrope (14.84–25.36%) et grossulaire (13.55–21.27%) (Fig. 38c).

Figure 39. (a), (b), (c) et (d) Profils de composition dans un grenat zoné des amphibolites à grenat

paléoprotérozoïques de Mapan.(e) Photo du grenat montrant un coeur xénomorphe sans inclusions et une

périphérie automorphe criblée d’inclusions. Les points de la sonde sont indiqués par les points noirs.

Un profil de composition d'un grenat zoné (fig. 39) montre du bord vers le coeur une augmentation du CaO et du MgO qui se traduisent par une augmentation du pourcentage en grossulaire et pyrope et par une diminution corrélative des teneurs en almandin et spessartine. La biotite est magnésienne (XMg = 0.59), elle renferme 15.64% de FeO et 12.86% de MgO. Le diagramme XFe-Si (fig. 38d échantillon MP2) montre qu'elle est peu différente des biotites des orthogneiss à biotite. Elle est riche en TiO2 (2.15%). Les oxydes sont constitués d'ilménite et de magnétite. Les deux sont souvent associés comme on peut le voir en images de microscopie électronique à balayage en électrons rétrodiffusés (fig. 40). Les pourcentages d'ulvöspinel obtenus à partir de ces magnétites sont très variables (0.19-0.46).

Figure 40. Image MEB en électrons rétrodiffusés des oxydes des amphibolites à grenat paléoprotérozoïques. La

couronne d’amphibole autour des oxydes est en sombre.

Notons que la texture coronitique caractéristique des amphibolites paléoprotérozoïques n’a jamais été observée dans les équivalents panafricains, constituant un possible élément de distinction entre les types d’amphiboles (en plus de la composition chimique qui est distincte).