L’étude des relations entre le métamorphisme et la déformation a été réalisée en tenant compte des cristallisations-recristallisations, porphyroblastèses et relations microtexturales avec la foliation métamorphique, sur les lames minces analysées à la microsonde électronique.
Biotite: Elle présente différents habitus qui permettent de distinguer deux types :
- une première biotite précoce, de couleur vert brun, allongée parallèlement à la schistosité principale S0-1, matérialisant ainsi la fabrique minérale de cette foliation en compagnie de la muscovite, épidote et du quartz. Les sections de ces biotites présentent souvent une extinction non uniforme en lumière polarisée, ce qui est expliqué par leur déformation intracristalline. Ces biotites, parfois sous forme de reliques au cœur de grenats, constitueraient les traces des premiers stades d’un métamorphisme prograde.
- Une deuxième biotite cristallise sous forme de porphyroblastes subautomorphes de couleur brune (à rouge brun) et dont le clivage est fortement oblique par rapport à la trace de la schistosité principale. Ces biotites sont généralement moulées par la schistosité S1-2 et montrent souvent un cisaillement le long des plans de clivage. Ces caractères indiquent que les cristaux de biotite sont syncinématiques par rapport à la foliation S1-2 (ces biotites peuvent être partiellement chloritisées). Enfin, des biotites tardives sur la foliation S1-2. La relation entre les porphyroblastes de biotite et les microstructures de déformation permet de suggérer que la croissance de la biotite s’est produite durant tous les stades tectonométamorphiques.
Il nous a ainsi paru indispensable d’analyser ces deux types de biotites de façon ponctuelle à la microsonde électronique (Annexe III)de manière à élucider l’histoire de la cristallisation à recristallisation de ces minéraux. Dans l’ensemble les biotites des échantillons analysés sont ferrifères (XFe=Fe/Fe+Mg > 0.52) et alumineuses (1.40 <Al < 1.8). Ce type de biotites est
généralement considéré par de nombreux auteurs (Rutherford, 1973, Shabani et Lalonde,
2003) comme des solutions solides complexes phlogopite-annite-eastonite-sidérophyllite.
Reportées dans le diagramme rectangulaire Fe/(Fe+Mg) en fonction de ∑Al, ces biotites se
placent dans le domaine du pôle ferrifère. Ces diagrammes permettent de montrer qu’il n’y a
qu’un seul type de biotite avec de fortes teneurs en fer dans ces roches ce qui probablement reflète une réhomogénéisation chimique lors de la cristallisation de la seconde génération de mica.
Amphiboles: Elles sont de couleur verte, avec un pléochroïsme marqué dans les tons bleu-vert. Certaines sections sont franchement obliques par rapport à la foliation, mais elles sont le plus souvent orientées selon cette dernière.
Mica blanc : Ces minéraux sont très abondants dans les micaschistes (éch. 08PC24 et 08PC31). Avec les biotites, le quartz et les grenats, ils constituent la foliation principale de la roche. Parfois cette texture est moins bien marquée car certains cristaux sont orientés obliquement par rapport à la foliation et déformés.
Grenat : Il s’exprime généralement sous forme de cristaux automorphes (1mm à 1,5cm) ou sous forme de poeciloblastes contenant des inclusions de quartz, biotites et ilménites, dont l’allongement et l’alignement définissent une schistosité interne. Le grenat se présente sous deux formes principales :
- Un grenat, moulé par la schistosité S0-1 et de grande taille (1mm à 1,5cm) qui peut parfois présenter un aspect hétérogène : un cœur montrant des petites microstructures avec des inclusions et une périphérie homogène.
- Un grenat, de taille moyenne, moulé par la schistosité S0-1 et ne montrant pas de microstructures internes.
Plus rarement, un grenat de petite taille manifestement tardif se développe en travers de la foliation.
Chimiquement, les grenats répondent à une solution solide d’almandin (Xalm = 85 à 96%), de
pyrope (Xpyr = 4 à 15%), de grossulaire (Xgros = 0 à 0.1%) et de spessartine (Xspess = 0). Qu’ils appartiennent à l’un ou à l’autre des deux familles décrites sur les critères optiques, ils ont une composition chimique très fortement similaire. Il n’y a qu’un type chimique de grenats présent dans ces roches. Ils sont riches en almandin et pyrope, et pauvres en grossulaire et spessartine.
Les grenats présentent une composition homogène avec une très légère variation sur les bordures. Au contact avec la biotite, on observe un léger enrichissement en fer et une diminution de magnésium.
Chlorites : La chlorite apparaît dans toutes les zones métamorphiques et se présente sous forme de tablettes millimétriques, voire centimétriques. On distingue deux générations (Figure III.22, A et B) :
- la chlorite 1 qui apparait d’une manière relativement précoce par rapport à schistosité. Elle est moulée par la schistosité de la matrice et en contact avec le grenat et la biotite.
- La chlorite 2 se présente généralement sous la forme de porphyroblastes tabulaires supérieurs à 1mm. Les cristaux sont isolés ou surimposés à des biotites précoces.
Staurotide : Dans le secteur d’étude, le métamorphisme de l’unité orientale s’exprime clairement par la présence de staurotide, la plupart du temps sous forme de phénoblastes. On distingue deux générations : - La staurotide 1 : les cristaux sont allongés parallèlement à la foliation métamorphique S0-1 matérialisée par des grains de quartz et biotite. Les sections sont fracturées et présentent d’inclusions (biotite). Cette staurotide est parfois associée au grenat 1 qui présente les mêmes caractères : ces deux minéraux sont probablement précoces et liés à la première phase de déformation D1 qui correspond à l’épisode de métamorphisme M1. - La staurotide 2 se présente généralement sous la forme de phénoblastes subautomorphes. Elle contient fréquemment des inclusions du quartz et biotite, mais apparaît tardive par rapport à la foliation S1-2 (Figure III.21, A et B).
Le disthène
Ce silicate d’alumine n’apparaît que dans les métapélites de l’unité orientale. Il est souvent associé au grenat (+ staurotide) et dans les affleurements apparait de couleur bleu clair. Dans ces métapélites, on observe deux types de disthène : le premier type cristallise sous forme de cristaux en tablettes allongées dans la foliation S1-2, qui est souvent fossilisée sous forme de schistosité interne à l’intérieur des porphyroblastes de ce minéral. Le deuxième se présente sous formes de petits cristaux sécants sur la foliation S1-2 (Figure III.22, C et D).
La sillimanite
La sillimanite a été rencontrée dans l’unité occidentale sous forme d’aiguilles dans une paragenèse à biotite + grenat + plagioclase sans muscovite. Elle est alors présente sous forme de reliques blindées dans le grenat. Ceci démontre clairement le caractère polyphasé du
rétrograde du métamorphisme, débutant par une baisse de pression à haute température (Figure III.22, E et F).
En résumé, l’analyse des rapports cristallisations-déformations des différents minéraux permet de mettre en évidence une évolution métamorphique polyphasée (Figures III.20 et III.21). Depuis l’unité orientale jusqu’à l’unité occidentale, on observe des minéraux d’un premier stade métamorphique préservés au sein de la fabrique métamorphique principale des roches. Ces minéraux sont : dans l’unité orientale, le grenat, le disthène et le staurotide ; dans l’unité occidentale le grenat et la sillimanite. Ces minéraux correspondent au stade métamorphique M1 que nous considérons d’âge panafricain, en se basant sur les données géochronologiques rapportées au chapitre V. Il est notable que certains minéraux n’apparaissent pas dans toutes les lames étudiées, soit que le chimisme de la roche ne le permette pas, soit du fait de la forte transposition correspondant au développement de la fabrique S2, surtout dans les roches de l’unité occidentale. Dans l’unité orientale, la foliation S1 est marquée par un assemblage à micas blancs + biotite + grenat + quartz + épidote + albite, complété par disthène et staurotide. Remarquons que la relation de la chlorite avec la foliation S1 n’est pas claire. Dans l’unité occidentale, cette foliation S1 est marquée par un assemblage à grenat + biotite + quartz + plagioclase + sillimanite + épidote + rutile qui traduit une augmentation du degré métamorphique de l’est vers l’ouest. Nous avons proposé que cette zonation métamorphique soit la conséquence du chevauchement vers l’est de l’unité actuellement en position orientale sur l’unité occidentale (déformation D1). La géométrie actuelle implique que le contact tectonique qui sépare ces deux unités descend dans la pile métamorphique du SE vers le NW. Il faut toutefois considérer le fait que la géométrie actuelle des zones internes est en partie le résultat de la déformation D2, qui a partiellement transposé les marqueurs de l’épisode de déformation D1.
Cette phase D2 de déformation s’accompagne de recristallisations métamorphiques de plus faible degré que celles associées à D1. L’épisode M2 correspond à un assemblage à biotite + chlorite + quartz qui indique globalement des conditions du faciès schiste vert. Cet épisode correspond également à la partie rétrograde de l’évolution métamorphique puisqu’il est associé à la déformation D2 qui aboutit à l’exhumation du massif. Compte tenu de la forte localisation de la déformation D2 associé à M2 (clairement visible dans la zone de Caxito), il est probable qu’il s’agisse de la fin de l’évolution métamorphique initiée au cours de M1.
Figure III.20 : Tableau
synthétique des paragenèses métamorphiques successives observées pour les lithologies du domaine interne
Figure III.21: Lames minces A) de l’échantillon (08PC24), micaschiste à disthène avec
staurotide obliquetà la foliation, B) avec staurotide allongée parallèlement à la foliation, C) de l’échantillon (08PC28), gneiss et D) de l’échantillon (08PC64), paragneiss.
Figure III.22: A) et B) Micaschiste à disthène staurotide (08PC31) montrant les deux
générations du chlorite. Le disthène se présente sous deux formes : C) disthène sous forme de tablette allongé dans la foliation S1-2 et D) disthène sous forme de petits cristaux recoupant la foliation. Les gneiss à sillimanite : E) l’échantillon 08PC39 et B) l’échantillon 08PC38 où la sillimanite apparaît sous forme de reliques blindées dans le grenat.