Conclusions et
Perspectives.
Synthèse, conclusions et perspectivesSynthèse, conclusions et perspectives
L'objectif de cette thèse, tel que nous l'avions défini initialement, était de contraindre l'origine de l'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie puis de caractériser les processus magmatiques, métamorphiques et d'altération l'ayant affectée durant son évolution. Basée sur une approche à la fois pétrologique, géochimique et minéralogique, cette étude a été menée selon deux grands axes : (1) l'étude des péridotites et (2) l'étude des serpentinites.
L'étude des péridotites: La caractérisation pétrologique, géochimique et minéralogique des péridotites a été effectuée durant cette thèse selon différentes approches. L'étude minéralogique fine par microscopie optique a dans un premier temps été réalisée, afin de parfaitement caractériser les phases minérales en présence. Cette approche a ensuite été complétée par la détermination des compositions en éléments majeurs (analysées à la microsonde) et en éléments traces (méthode d'ablation laser) des phases minérales caractérisées en microscopie optique. L'étude géochimique a également été effectuée sur roche totale. Si les éléments majeurs ont été obtenus de façon relativement classique par l'analyse en ICP-AES, les concentrations en éléments traces n'ont pu être mesurées via les méthodes traditionnelles, ces éléments étant fortement appauvris dans nos échantillons. Déterminer ces concentrations a donc nécessité le développement d'une nouvelle méthode analytique (Ulrich et al., soumis) visant à extraire les terres rares en vues de leur analyse précise par ICP-MS.
L'étude des serpentinites: Comme cela a été montré durant les campagnes de terrain, l'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie a subi différents types d'altération, incluant notamment de multiples épisodes de serpentinisation. Le premier travail a été d'identifier ces différentes serpentines et d'établir une chronologie d'apparition. Cette dernière a pu être réalisée simplement par l'utilisation de la microscopie optique. En revanche, l'identification des différentes variétés de serpentines a nécessité l'utilisation de méthodes plus précises. En effet, les propriétés optiques des polymorphes de la serpentine étant souvent très similaires, leur identification a été réalisé via l'utilisation de la spectrométrie Raman. Une fois identifiées, des mesures de concentrations en isotopes stables (oxygène et hydrogène) ont été réalisées sur les différentes variétés de serpentines afin de contraindre l'origine des fluides responsables de la serpentinisation des péridotites. Pour compléter ces analyses, les concentrations en éléments majeurs et en terres rares sur les serpentinites ont été déterminées en utilisant les mêmes méthodes que pour l'étude pétrologique. Ces résultats montrent que l'ophiolite, et particulièrement sa base, n'a pas été seulement le lieu d'une serpentinisation intense, mais
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qu'elle a également été affectée par la formation de minéraux secondaires (magnésite et silice amorphe) recoupant les serpentines. Afin de caractériser ces phases minérales secondaires ainsi que leur association à la serpentine, nous avons développé une nouvelle méthode de cartographie de phases, basée sur la cartographie chimique en microfluorescence X. Cette méthode nous a permis à la fois d'identifier, de quantifier la composition chimique et d'estimer la proportion des différentes phases minérales présentes dans les échantillons.
Comme le montre ce résumé des différentes techniques utilisées, cette thèse, en plus de sa composante géologique, est caractérisée par une importante composante analytique. Celle-ci est marquée notamment par le développement de deux nouvelles méthodes d'analyses chimiques, dont l'utilisation (particulièrement la méthode de cartographie) ne sera pas limité uniquement à la géologie et pourra être étendue à de nombreuses autres disciplines, avec des applications aussi bien dans les domaines fondamentaux que dans les domaines appliqués à l'industrie (publication en cours).
La synthèse des résultats obtenus va maintenant être présentée en replaçant chronologiquement les différentes interprétations faites grâce à l'étude des péridotites et les serpentinites. Nous montrons notamment quelles précisions ces résultats apportent au modèle d'évolution géodynamique de l'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie définit préalablement par Cluzel et al. (2001).
Synthèse Géologique.
Les résultats obtenus montrent que l'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie résulte d'une évolution géodynamique complexe, caractérisée par une succession de processus magmatiques, métamorphiques et d'altération. L'étude des péridotites, échantillonnées dans les différents massifs composant l'ophiolite, montrent que sa formation résulte tout d'abord de processus à la ride. L'ouverture du Bassin Sud-Loyauté s'effectue durant la période allant du Campanien au Paléocène, parallèlement au retrait de la subduction de la subduction Pacifique (fig. S.1; Cluzel et al., 2001; Schellart et al., 2006; Whattam et al., 2008). Les études de Eissen et al. (1998) et de Cluzel et al. (2001) montrent que les MORB constituant la majeure partie de l'unité de Poya se sont formés durant cette période. Les résultats obtenus par notre étude géochimique des péridotites montrent que ces MORB sont à l'équilibre avec les lherzolites composant les massifs du Nord (Tiébaghi, Poum et les Iles Bélep). La formation des lherzolites et des basaltes
Synthèse, conclusions et perspectives
océaniques associés marque le premier stade de fusion partielle ayant affecté les péridotites du complexe ophiolitique. La formation d'un résidu lherzolitique suggère que ces produits se sont formés dans un environnement de ride lente. Cette hypothèse est confirmée par le processus de refertilisation mis en évidence lors de l'analyse des lherzolites. En effet, le modèle de fusion montre qu'une petite quantité du liquide magmatique formé durant la fusion va réagir avec le manteau, provoquant un ré-enrichissement marqué en terres rares légères (Ulrich et al., 2010). Ce processus, reflétant des périodes de faible activité magmatique durant lesquelles le liquide stagne et réagit avec le manteau environnant, est caractéristique d'une environnement de ride lente (Müntener et al., 2004). De plus, basés sur des contraintes cinématiques et géologiques
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181 Figure S.1: Campanien-Paléocène: Cette période marque l'ouverture des différents bassins marginaux dans le Sud-Ouest Pacifique incluant le bassin Sud-Loyauté. Nos résultats montrent que les MORB formés durant cette période correspondent au liquide à l'équilibre avec les lherzolites des massifs du Nord. L'ensemble composait donc la lithosphère océanique du bassin Sud-Loyauté. Parallèlement à ce premier épisode de fusion, l'infiltration de l'eau de mer dans la croute par le jeu des failles normales entraine l'hydratation des péridotites conduisant au premier épisode de serpentinisation. Celui-ci se caractérise par la formation de la lizardite en remplacement de l'olivine dans les lherzolites.
Norfolk Ridge South-Loyalty Basin ~85 - 60 Ma Campanian - Paleocene SW NE undepleted-MORB Lherzolite seawater circulation: serpentinization Lithosperic mantle Oceanic crust 5 km gabbro Astenosphere Ser pen tiniza tion Oceanic crust Astenosphere Oceanward Pacific slab migration
dans le sud-ouest Pacifique, les travaux de Schellart et al. (2006) montrent que la vitesse d'ouverture du bassin Sud-Loyauté était inférieure à 3 cm.an-1. Parallèlement à cet épisode de
fusion, les circulations d'eau de mer au contact des péridotites vont être responsables du premier épisode de serpentinisation (fig. S.1). Nos résultats montrent que cette serpentinisation se traduit par la formation de la lizardite en remplacement des olivines dans les lherzolites. Ces résultats sont en accord avec les nombreuses études sur la serpentinisation des péridotites en contexte abyssal, lesquelles démontrent que la lizardite à texture maillée y est systématiquement le polymorphe dominant (e.g. Mével, 2003).
La période de convergence débute à la limite Paléocène-Eocène (~ 55 Ma; Cluzel et al., 2001; Schellart et al., 2006; Whattam et al., 2008). Le modèle de Schellart et al. (2006) explique l'origine de cette convergence par un changement du mouvement relatif entre les plaques Pacifique et Australienne. La convergence dans le bassin Sud-Loyauté se traduit par l'initiation d'une subduction à vergence nord-est, vraisemblablement à (ou à proximité de) l'axe de la ride océanique (fig. S.2; Whattam et al., 2008; Ulrich et al., 2010). Insergueix-Filippi et al. (2000)
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