Monzo-gabbro et monzo-diorite de l’unité la plus externe

Les roches grenues mafiques/intermédiaires qui sont co-structurées avec les intrusions syénitiques au niveau du front de la coulée de Vulcain, formant l’alternance bimodal caractéristique de l’Unité 1 (Figure 2.19), sont légèrement différentes entre elles pétrographiquement. Cette différence ne peut clairement s’observer à l’œil nu, seules les tailles de grains apparaissent différentes macroscopiquement (Figure 4.6).

Figure 4.6 : Echantillons sciés des intrusions (intermédiaires) au front de la coulée du Vulcain. Monzo-diorite la plus au Sud (a) et monzo-gabbro à biotite le plus au Nord (b).

Parmi les différents niveaux intrusifs intermédiaires, l’intrusion la plus au sud est une monzo-diorite sensu-stricto tandis que l’intrusion la plus au nord est un monzo-gabbro à biotite. Ce dernier est de texture équante et microgrenue (Figure 4.7). Il est essentiellement composé de pyroxènes, biotites et plagioclases. Les pyroxènes sont exclusivement des clinopyroxènes calciques (diopsides). Ils font partie des premiers minéraux à cristalliser avec la biotite. Cette cristallisation synchrone est attestée par certaines figures de croissance conjuguées de ces deux phases. En effet, ces deux phases minérales montrent très souvent des textures graphiques (Figure 4.8) dans lesquelles un cristal de clinopyroxène inclut des portions de biotite. Ces différentes portions s’éteignent toutes en même temps et appartiennent donc à un seul et même individu. Cependant, la biotite apparait également en bordure du diopside et atteste, dans ce cas, d’une cristallisation relativement plus tardive. Le reste de la roche est exclusivement constituée de plagioclases dont la cristallisation apparait synchrone pour certains et postérieur pour d’autres à celle des deux minéraux précédents. Les minéraux accessoires de cette roche sont les apatites, les zircons, les titanites et les opaques. Les apatites sont en inclusions, à la fois dans les pyroxènes, les biotites et les plagioclases. Elles font donc partie des premières phases à cristalliser.

Figure 4.7 : Lame mince en LSP (a) et LPA (b) du monzo-gabbro à biotite formant l’intrusion la plus au nord au front de la Coulée du Vulcain (13TK36).

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Figure 4.8 : Zoom en LSP (a) et LSP (b) du monzo-gabbro au front de la Coulée de Vulcain, illustrant la texture graphique du clinopyroxène et de la biotite.

Les titanites se trouvent surtout en inclusion dans les biotites tandis que les opaques (des oxydes de Fe-Ti) cristallisent surtout en exsolution à partir des titanites, des clinopyroxènes et des biotites. Mais ils sont également présents en inclusions dans les plagioclases. La majorité de ces oxydes montrent des figures d’exsolution d’ilménite à partir de la magnétite, selon les plans de faiblesse du cristal. Les zircons et certaines titanites se retrouvent en inclusions dans les pyroxènes ainsi qu’en association avec les plagioclases les plus tardifs. Il existe dans cette roche quelques veines d’épaisseur inférieure au millimètre. Elles se sont certainement mises en place dans les derniers stades de la cristallisation du monzo-gabbro à biotite. Ces veines sont de véritables drains qui se suivent dans la roche sans montrer de figures de fracturation en environnement cassant ce qui tend à démontrer que la roche n’était pas entièrement solidifiée lors de leur formation. Ce passage de liquides/fluides tardifs a conduit à la cristallisation de plagioclases ± épidotes ± titanites ± zircons et à la déstabilisation des phases déjà cristallisées comme la chloritisation des biotites. L’épidote cristallise notamment lors de cet épisode tardif et accompagne la séricitisation des feldspaths. Toutes ces observations permettent de représenter la séquence de cristallisation de ce monzo-gabbro dans le Tableau 4-2 suivant:

Tableau 4-2 : Séquence de cristallisation du monzo-gabbro à biotite formant l’intrusion mafique (±intermédiaire) la plus au nord au front de la Coulée de Vulcain.

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L’intrusion la plus au sud de l’ensemble intrusif intermédiaire au front de la Coulée de Vulcain est une monzo-diorite à texture microgrenue Figure 4.9. Cette roche a une taille de grains inférieure à celle du monzo-gabbro précédent (Figure 4.7 et Figure 4.9) et montre une altération plus avancée.

Figure 4.9 : Lame mince en LSP (a) et LPA (b) de la monzo-diorite à biotite formant l’intrusion la plus au sud au front de la coulée de Vulcain (13TK43).

Les minéraux les plus précoces sont des clinopyroxènes calciques de la série du diopside qui cristallisent de façon synchrone avec la biotite tout comme dans le monzo-gabbro précédent. Cependant, la biotite semble avoir cristallisé sur une plus longue période que les pyroxènes. Ces pyroxènes sont toujours partiellement transformés en amphiboles (Figure 4.10). Ces amphiboles, pléochroïques incolores à vertes en LSP font partie du groupe pétrographique de la hornblende et sont donc postérieures à la cristallisation des pyroxènes et à celle d’au moins une partie des biotites.

Figure 4.10 : Zoom en LSP (a), LPA (b) et LR (c) illustrant le remplacement partiel du clinopyroxène par l’amphibole dans la monzo-diorite au front de la Coulée de Vulcain (13TK43).

Certains amas de minéraux forment des structures remarquables dans cette roche (Figure 4.11). Ils correspondent à des figures de remplacement d’un minéral ayant cristallisé précocement et dont il ne reste que le fantôme. Ces structures sont constituées en leur centre de petits cristaux d’amphiboles et de feldspaths dont la taille ne permet pas une identification claire. Cependant, les couleurs jaunâtres à verte claires des amphiboles en LSP pourraient notamment indiquer des compositions actinolitiques. Cet assemblage central est couronné par des cristaux plus grands de biotite qui sont donc légèrement postérieurs.

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Figure 4.11 : Photographies en LSP (a) et LPA (b) d’un fantôme de minéral précoce remplacé par un agrégat de différents minéraux formant une texture coronitique.

Ces structures sont inclues dans une matrice de plagioclases qui forment les zones les plus claires de cette roche. Certains de ces plagioclases sont inclus dans les biotites ce qui plaide pour une cristallisation antérieure voire synchrone à celle des biotites. Les apatites s’observent en inclusions dans les minéraux précédemment cités et sont donc l’une des premières phases à avoir cristallisé. Les opaques sont des oxydes de Fe-Ti qui sont également présents en inclusion dans tous les minéraux de cette roche bien que le plus souvent associés à la biotite. Ils se trouvent aussi sous forme d’exsolutions à partir de la titanite. Le zircon se trouve en inclusion dans les plagioclases de la matrice et avec les dernières amphiboles qui cristallisent. Les titanites se trouvent en inclusion dans les pyroxènes, les amphiboles et les biotites ; et semblent en partie issues de leur déstabilisation. Elles apparaissent également en interstices des plagioclases et accompagnent les phases tardives responsables de l’ultime altération des minéraux primaires. Ces phases d’altération sont les chlorites, les actinolites et les épidotes qui déstabilisent les amphiboles, les plagioclases et les biotites. Les épidotes qui s'observent également en pseudomorphose des cœurs de plagioclases laissent penser qu’elles témoignent d’un métamorphisme subit par cette roche causé par son réchauffement. Cette dernière phase de cristallisation est également associée à la séricitisation des plagioclases et la présence de calcite. Toutes ces observations permettent de représenter la séquence de cristallisation de cette monzo-diorite dans le Tableau 4.3 suivant :

Tableau 4-3 : Séquence de cristallisation de la monzo-diorite intrusive la plus au sud de l’ensemble intermédiaire/syénites au front de la Coulée de Vulcain. M1 : minéral précoce inconnu (probablement olivine) et feldspaths non identifiés.

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