1.10.1 Éléments majeurs et mineurs
La composition en éléments majeurs et en éléments traces des semelles dynamothermales est déterminée, d’une part par la nature du protolithe de celles- ci, mais aussi selon différents paramètres tels que la circulation de fluides enrichis en certains éléments associés aux processus d’hydrothermalisme et de métasomatisme (Malpas, 1979; Guilmette et al. 2009; 2012). De plus, un hydrothermalisme intense dans le bassin océanique, précédant les évènements d’obduction, peut affecter la composition en éléments majeurs des semelles formées. Le Si, le Fe et le Mg sont plus facilement mobilisés lors d’un ratio élevé fluide/roche (Pearce, 1976; Farahat, 2011; Guilmette et al. 2009). Il est cependant à prendre en considération le fait qu’il est potentiellement risqué d’utiliser les éléments majeurs afin de caractériser le protolithe des roches métamorphiques compte tenu de la forte mobilité de la plupart de ces éléments durant le métamorphisme prograde et rétrograde (Guilmette et al. 2009; Lazaro et al. 2013). La mobilité de certains éléments majeurs tels que le Ca, Na et K peut être affectée par le métamorphisme du grade de schiste vert et d’amphibolite tandis que d’autres tels que Ti, Al, Mn et P restent immobiles (Guilmette et al. 2009; Farahat, 2011; Lazaro et al. 2013). L’étude de la géochimie des éléments majeurs et traces permet tout de même une première approche à la caractérisation d’un protolithe.
La semelle métamorphique du Mont Albert montre une géochimie en éléments majeurs concordant avec une certaine modification de la composition durant ou précédent le métamorphisme. Les échantillons avec et sans grenat semblent se séparer en deux groupes distincts. La majorité des échantillons semblent être de type gabbro tholéïtique océanique bien que ceux avec grenat montrent une composition plus élevée en FeO et une composition moins élevée en Al2O3 (O’Beirne-Ryan et al. 1990).
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La semelle de la Zone de Suture de Yarlung Zangbo montre aussi une composition en éléments majeurs témoignant de modifications géochimiques probablement causées par du métasomatisme précédent l’enfouissement de la séquence dans la zone de subduction (Guilmette et al. 2012). Ce métasomatisme pourrait avoir affecté la composante SiO2. L’étude de ratios d’éléments supposément moins mobiles, tels que le Mg#, a montré que les échantillons les plus intensément métasomatisés ont subi une certaine modification géochimique (Guilmette et al. 2012).
Peu d’étude géochimique ont été réalisée sur la semelle le l’ophiolite Semail. Selon Gnos (1998), cinq échantillons d’amphibolite sont de composition basaltique avec une variation importante en Al2O3, en MgO et en Na2O.
1.10.2 Éléments traces
L’étude des éléments traces est utile à la caractérisation de l’environnement géodynamique, du métamorphisme et du métasomatisme (Gartzos et al. 2009; Ishikawa et al. 2005; Guilmette et al. 2009; 2012). Le manque d’information géochimique sur les éléments traces a pendant longtemps été un obstacle à la détermination complète du protolithe et de l’environnement géodynamique de formation des protolithes des semelles métamorphiques, causé d’une part par les méthodes utilisées, mais aussi par le coût relié à l’utilisation des différentes techniques. Par exemple, la variation de certains éléments du groupe des LILE (large ion lithophile elements) tels que le Ba, Rb, K, Sr, peut représenter un échange dû au métasomatisme ou à l’altération hydrothermale et métamorphique puisque ce sont des éléments hautement mobiles dans ces environnements (Ishikawa et al. 2005; Wang et al. 2008; Gartzos et al. 2009). Plusieurs éléments tels que Ti, Zr, Y, La et Nb sont particulièrement intéressants à utiliser pour
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représenter l’évolution tectonique puisqu’ils sont plutôt immobiles durant le métamorphisme (Wang et al. 2008).
L’étude des éléments du groupe des terres-rares est indispensable compte tenu de l’information qu’il peut y être retrouvé. En effet, la variation de certains éléments peut permettre de déduire les différents processus qui ont eu lieu à la source de la formation du protolithe de la semelle. La confection de diagrammes normatifs des terres-rares et étendus permet ces études (Sun et Mcdonough, 1989). D’une part, un enrichissement des éléments légers des terres-rares (LREE) permet de discerner plus facilement le protolithe de la séquence. Par exemple, un diagramme des ETR montrant un patron en forme de U associé aux roches de type boninitique est produit par l’effet de la fusion partielle d’un manteau fortement appauvri et métasomatisé par des fluides de zone de subduction (Farahat, 2011). Farahat (2011) a aussi montré l’association entre la variabilité du motif des LREE d’une amphibolite et l’intensité de la fusion partielle de la source.
Peu d’études ont été réalisées au sujet des éléments traces sur la plupart des semelles métamorphiques amphibolitiques associées aux différents complexes ophiolitiques des Appalaches. La plupart des études géochimiques ayant été réalisées à partir des éléments majeurs, l’information obtenue sur le protolithe et l’environnement géodynamique est dans plusieurs cas déficiente. L’étude des éléments traces a permis de caractériser du point de vue de l’environnement géodynamique l’amphibolite associée au complexe de Guira de Jauco dans l’est de Cuba et déterminer son association avec un MORB (Mid-Ocean-Ridge-Basalts) formé en environnement de suprasubduction. Cette affirmation est basée, entre autres, sur des concentrations anomaliques spécifiques d’éléments traces tels que l’Eu, Nb, Ta, les HFSE, LREE et HREE (Lázaro et al. 2013).
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Les études en éléments traces sur la semelle de la Zone de Suture de Yarlung Zangbo ont aussi permis de mieux définir l’environnement géodynamique dans lequel a été formé le protolithe de la semelle (Guilmette et al. 2012). L’étude des ETR montre qu’il n’y a pas de variation en ces éléments entre les échantillons fortement métasomatisés et ceux non-métasomatisés. Il est possible d’en déduire que le métasomatisme a affecté au même degré toute la séquence et considérant que les ETR ne sont pas mobilisés, le contenu en ETR serait donc représentatif de l’histoire magmatique du protolithe. L’appauvrissement observé en terre-rare légères est caractéristique des roches de type N-MORB. La variation positive d’éléments traces tels que le Nb et le Zr dans certains échantillons pourrait être causée par l’influence d’un panache mantélique ou d’un point chaud (Guilmette et al. 2012). Pour d’autres échantillons, une anomalie négative en Ta, en Nb ainsi qu’en Ti, couplée à une anomalie négative en LREE pourraient témoigner en faveur d’un environnement de zone de suprasubduction (Guilmette et al. 2009). Cependant, encore une fois, il faut prendre en considération lors de l’étude de l’environnent géodynamique du protolithe de la semelle que le métasomatisme intense durant la phase rétrograde pourrait avoir affecté la composition en éléments traces (Guilmette et al. 2012).
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