Roches mafiques et ultramafiques

Les principales associations minérales des roches mafiques et ultramafiques sont consignées dans le tableau ci-dessous. Celles des roches associées (marbres à dolomite, épidotites, actinotites et pegmatites) sont également présentées.

Tableau XVI. Paragenèses des roches mafiques et ultramafiques.

Type

pétrographique ^{Paragenèse précoce Paragenèse principale}

Paragenèse rétromorphique Métagabbros à

grenat (Mamb) ^{Pl+Hbl±Bt±Cal}

Pl+Hbl+Bt±Grt+Ep±Ox±S ca

Ep, Bt verte, Mu, Chl Hornblendite à

biotite (Mamb) ^{Hbl±Pl Hbl+Bt+Ep±Pl+Ox}

Biotitite à amphibole-grenat (Mamb) Bt+Ep (coeur d’allanite)+Trm ^{Grt+Bt+Scp+Ep±Pl+Qtz Chl} Hornblendite à

épidote ^{Qtz-Bt-Cal-Chl Hbl-Pl-Ep-Qtz-Cal±Ap Ep}

Pyroxénites à

hornblende ^{Opx+Cpx+Hbl(coeur) Opx+Cpx+Hbl(bord)}

Clinopyroxénite à actinote Cpx Cpx+Act Orthopyroxénite à anthophyllite Opx+Chr Opx+Chr+Ath+Mgs Chloritoschiste à dolomite ^{Chl±Chl Tlc+Dol} Talcschiste à magnésite-olivine ^{Tlc+Ol+Mgs±Ath Chl} Talcschiste à trémolite ^Tlc+Tr+Py Talcschiste à

dolomite ^{Chl+Dol Tlc+Dol+Ath}

Marbre à dolomite Dol+Chl Dol+Tlc+Ath Chl

Serpentinite à talc Tlc Srp+Chl+Mag

Trémolitite à anthophyllite Tr+Ath+Tlc+Ilm Trem+Cal Epidotite à actinote-biotite Ep+Bt+Act+Pl+Spn+Cal+ Qtz

Les métagabbros à grenat (Mamb) ─ Les minéraux suivants ont été analysés à la microsonde électronique : grenat, amphibole, biotite, muscovite, plagioclase, épidote, scapolite, calcite, ilménite et rutile. Les données analytiques sont rassemblées en annexe. Les plagioclases (XAn = 0.21–0.40, XAb = 0.60–0.80, XOr = < 0.01) sont des oligoclases et des andésines. Si le terme de métadiorite apparaît devoir être utilisé si l’on se réfère à la composition du plagioclase, il faut considérer que le développement de nombreux cristaux d’épidote sur le plagioclase a conduit à une baisse des teneurs en anorthite du plagioclase

initial. La roche primaire était probablement un gabbro. Pour des raisons de cohérence avec les travaux antérieurs nous avons gardé la dénomination « métagabbros ».

Figure 45. Microphotographies des assemblages minéraux dans les métagabbros à grenat de Mamb. (a)

Développement de l'épidote et des micas (muscovite et biotite) sur le plagioclase. (b) Développement de l'épidote et des micas selon les directions cristallographiques du plagioclase. (c) Vue agrandie montrant le développement de l'épidote et de la muscovite sur le plagioclase. (d) Porphyroblastes de grenat post-schisteux dans les biotitites à amphibole-grenat. (e) et (f) (LN et LPA) Porphyroblaste de grenat et cristaux d'épidote dans les biotitites à amphibole-grenat; noter la présence de la biotite en inclusion dans le grenat et de l’épidote en couronne autour de l’allanite.

Les plagioclases peuvent être zonés et montrer par exemple une bordure d'andésine (XAn = 0.30, XAb = 0.70) et une partie intermédiaire faite d'oligoclase riche en orthose (XAn = 0.14, XAb = 0.76, XOr = 0.10) comme dans l'échantillon MA5. La scapolite est présente localement ; elle est constituée de 28.8% de Méionite. Les amphiboles sont essentiellement des tschermakites auxquelles s'ajoutent quelques pargasites (fig. 46d, e). Leurs XMg varient de 0.55 à 0.62. Les biotites (fig. 46c) présentes en abondance, sont magnésiennes (XMg = 0.50-0.62) avec des teneurs en TiO2 variant de 1.57 à 2.98%, la majorité des valeurs étant concentrées autour de 2.2%. Les grenats (fig. 46b) sont des almandins (56.6–65.9%) riches en grossulaire (18.0–24.8%) et pyrope (13.2–18.6%), mais pauvres en spessartine (0.1–4.4%) et andradite (< 3.1%). Leurs XMg (0.17-0.23) sont assez homogènes. Les muscovites sont riches en FeO (2.47-3.50%), MgO (0.97-1.53%) et TiO2 (0.21-0.71%), elles sont impures. Leurs valeurs de XMg varient de 0.38 à 0.47. Les épidotes ont des teneurs en FeO variant de 5.7 à 10.6% et en CaO de 22.23 à 23.51%. Les carbonates sont des calcites (CaO = 53.96 à 54.92%). Les oxydes sont des ilménites (X_ilm [ilménite/(ilménite+hématite)] = 0.89).

Les hornblendites à biotite ─ Les amphiboles sont des pargasites, tschermakites et magnésio-hornblendes (fig. 46d, e). Leurs X_Mg varient de 0.58 à 0.70. Les biotites sont pour l’essentiel des phlogopites (fig. 46c) avec des X_Mg de 0.62 à 0.67. Le plagioclase occasionnel est un oligoclase (XAn = 0.22, XAb = 0.78). Les épidotes ont des compositions assez homogènes (CaO = 23.10–23.67%; Al2O3 = 26.78–28.30% et FeO = 5.96–7.87%). La magnétite a une teneur de 85.25% de FeO et renferme 13% d'ulvöspinel.

Les biotitites à amphibole-grenat ─ Les biotites sont moins magnésiennes (XMg = 0.54– 0.56) que celles des hornblendites à biotite ci-dessus décrites (fig. 46c). Les plagioclases sont des oligoclases et des andésines (XAn = 0.19–0.33, XAb = 0.66–0.81, XOr < 0.01). Les scapolites des biotitites à amphibole-grenat sont presque trois fois plus riches en CaO (14.99– 16.09%) que celles des métagabbros. Leurs teneurs en Méionite varient de 63.1 à 67.9%. Les épidotes ont des teneurs en FeO (8.44–8.85%) et CaO (22.61–23.12%) qui varient peu. Leurs teneurs en SiO₂ (37.57–38.54%) et Al₂O₃ (25.65–26.28%) sont typiques des épidotes.

Les hornblendites à épidote ─ Les hornblendes sont des tschermakites (fig. 46d) avec des X_Mg variant de 0.67 à 0.71. Les épidotes sont des clinozoïsites (SiO₂ = 39.48–39.52%; Al₂O₃ = 32.35–32.75%; FeO = 1.32–1.45% et CaO = 24.39–24.72%).

Les pyroxénites à hornblende ─ Les orthopyroxènes (fig. 46a) sont des enstatites (XEn =

0.67–0.79; XFo = 0.16–0.31, XWo < 0.05). La majorité des orthopyroxènes sont zonés, ils présentent au bord et au coeur des variations faibles à moyennes des teneurs en SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO et TiO2. L'exemple d'un orthopyroxène de l'échantillon MA13 est assez illustratif, où on a :

- au coeur 54.67% de SiO2, 0.04% de TiO2, 2.36% de Al2O3, 18.15% de FeO, 24.28% de MgO et 2.35% de CaO et

- au bord 51.33% de SiO2, 1.47% de TiO2, 2.83% de Al2O3, 19.32% de FeO, 23.70% de MgO et 0.49% de CaO.

Les clinopyroxènes (fig. 46a) se localisent à proximité du champ diopside (XEn = 0.44–0.48; X_Fo = < 0.04, X_Wo = 0.44–0.52). Ils sont également zonés. Par exemple, un clinopyroxène de l'échantillon MA13 montre une légère variation de composition du coeur vers la bordure de FeO (coeur: 5.85%, intermédiaire: 5.89%, bord: 5.34%), MgO (coeur: 14.34%, intermédiaire: 13.81%, bord: 14.75%) SiO₂ (coeur : 53.04, partie intermédiaire : 52.53, bordure : 53.89%) et CaO (coeur: 22.22%, intermédiaire: 22.47%, bord: 22.38%). Pour Al₂O₃, les teneurs baissent du coeur (3.86%) vers le bord (3.10%). Les amphiboles (X_Mg = 0.76–0.84) sont essentiellement des magnésio-hornblendes et des pargasites. Certaines amphiboles tombent à la limite magnésio-hornblende et tschermakite et d'autres à la limite edenite et pargasite (fig. 46d, e). Dans l'échantillon MA13, certaines amphiboles sont zonées. La zonation y est caractérisée par des variations de SiO2 (coeur: 45.55%, intermédiaire: 45.22%, bord: 46.46%), Al2O3 (coeur: 13.11%, intermédiaire: 12.10%, bord: 12.71%), FeO (coeur: 10.26%, intermédiaire: 8.75%, bord: 8.82%) et CaO (coeur : 11.66, intermédiaire : 11.85, bord : 11.55%). Les plagioclases, peu abondants, sont des andésines (XAn = 0.33, XAb = 0.63, XOr ≤ 0.01). L'échantillon MA13 montre un plagioclase zoné, constitué d'un bord à composition d'oligoclase (XAn = 0.29, XAb = 0.71) et d'un coeur à composition d'andésine (XAn = 0.40, XAb

= 0.59). Les phlogopites ont des XMg qui varient de 0.77 à 0.80. Leurs teneurs en TiO2 (3.77– 3.95%) et BaO (2.06–2.27%) sont assez élevées.

Les clinopyroxénites à actinote ─ Les clinopyroxènes à actinote (fig. 46a), très magnésiens (X_Mg = 0.86–0.92), sont proches du pôle diopside (X_En = 0.43–0.47; X_Fs = 0.04–0.06, X_Wo = 0.49–0.51) et ne diffèrent pas des clinopyroxénites des pyroxénites à hornblende (X_En = 0.44– 0.48; X_Fs = < 0.04, X_Wo = 0.44–0.52). Les amphiboles sont des magnésio-hornblendes et des actinotes avec des X_Mg de 0.82 à 0.88.

Figure 46. Composition chimique des minéraux essentiels des roches mafiques et ultramafiques et des roches

associées dans différents diagrammes de nomenclatures des minéraux : (a) diagramme En-Wo-Fs (Morimoto et

al., 1988); (b) diagramme Almandin-Pyrope-Grossulaire; (c) nomenclature des biotites dans le diagramme

Figure 47. Microphotographies des assemblages de minéraux dans les pyroxénites et hornblendites à épidote. (a)

Développement de l'anthophyllite, de la trémolite et de la chlorite sur l'orthopyroxène (enstatite) et la magnésite dans les orthopyroxénites à anthophyllite de Tayap (sud-est de la carte). (b) Développement de l'actinote aux limites de grains de clinopyroxène dans les clinopyroxénites à actinote de Tayap. (c) Assemblage à hornblende et épidote soulignant la schistosité dans les hornblendites à épidote de Ngog Tos (nord-est de la carte). (d) Porphyroblaste de hornblende moulé dans la schistosité par des cristaux plus petits de hornblende dans les hornblendites à épidote de Ngog Tos.

Les orthopyroxénites à anthophyllite ─ L'assemblage minéralogique est constitué d'orthopyroxène auquel s’ajoutent l'anthophyllite, la trémolite, la chlorite, la magnésite et les chromites. Les orthopyroxènes sont des enstatites (XEn = 0.90–0.92; XFs < 0.1, XWo < 0.005) (fig. 46a) avec des XMg qui varient de 0.90 à 0.92. Les anthophyllites (XMg = 0.87–0.92; fig. 46f) ont des teneurs assez variables en FeO (4.6–8.0%) et MgO (28.6–34.2%). Les trémolites (XMg = 0.91–1.00; fig. 46d) ont également des teneurs assez variables en FeO (2.1–6.1%), MgO (21.4–29.2%) et CaO (3.2–12.6%). Les chlorites sont riches en chrome (Cr2O3 = 2.87– 3.11%) avec des valeurs de XMg (0.96–0.97) qui ne varient presque pas. La magnésite (MgO = 43.26 à 47.10%) est riche en FeO (4.12–6.68%), correspondant donc à une solution solide magnésite-sidérite. La chromite analysée comprend au coeur et au bord respectivement : 54.90% et 55.24% de Cr2O3, 25.39% et 25.05% de FeO, 10.57% et 10.99% d’Al2O3. Elle est riche en MgO (6.51% au coeur et 5.95% au bord).

Figure 48. Microphotographies des minéraux dans les talcschistes et marbres à dolomite de Henguégué. (a)

Grands cristaux de talc poussant sur une matrice à cristaux de chlorite dans les marbres à dolomite. (b) Anthophyllite en petites gerbes se développant sur les grands cristaux de dolomite dans les marbres à dolomite.

(c) Grands porphyroblastes de dolomite poussant sur une matrice à cristaux de chlorite soulignant la schistosité

dans les chloritoschistes à dolomite associées aux marbres à dolomite. (d) Chlorite soulignant deux schistosités dans les chloritoschistes à dolomite; noter la présence de lamelles de talc post-schisteux.

Les talcschistes ─ La nature et la composition des phases constituant les talcschistes ont déjà fait l’objet de descriptions détaillées (Nkoumbou et al., 2006a,b; 2008a,b). Nous présentons donc ici quelques données complémentaires. Seuls les talcschistes à magnésite-olivine et les talcschistes à trémolite ont fait l'objet d'analyse à la microsonde électronique. Les teneurs en FeO du talc sont parfois élevées (≤ 10%) et les éléments mineurs sont le Al₂O₃, NiO et le Cr₂O₃ (en moyenne 0.25, 0.20 et 0.10 respectivement). Les olivines sont toutes magnésiennes (16 à 17% de Fayalite ; X_Mg = 0.83–0.84) qui varie peu. L'anthophyllite (fig. 46f), associée la trémolite, est la principale amphibole présente (XMg variant de 0.82 à 0.87). La trémolite (fig. 46d) renferme 2.51% de FeO, 23.25% de MgO et 12.49% de CaO, avec un XMg égal à 0.94. Elle est sodique (Si > 7.5; Mg#: 0.9-0.8, Na > 0.25). Les teneurs en FeO (4.66–4.71%) et MgO (45.01-46.01%) de la magnésite varient très peu et sont proches de celles des magnésites des orthopyroxénites à anthophyllite (MgO = 43.26–47.10%; FeO=4.12–6.68%).

Les chlorites (clinochlore) sont magnésiennes (XMg = 0.94–0.96) et chromifères (1.56–3.20% de Cr2O3). Les spinelles sont la chromite (40-60% de Cr2O3) ou la magnétite.

La serpentinite à talc ─ L’antigorite, minéral secondaire se développant au détriment du talc, est riche en MgO (33.67–34.55%) et FeO (6.62–7.34%) et pauvre en Cr2O3 (0.32–0.47%). Sa teneur en SiO2 varie de 41.20 à 42.54%. Le talc est riche en MgO (28.11–29.44%) avec peu de FeO (1.90–1.96%). La proportion de SiO2 varie de 63.04 à 64.28%. Le pourcentage d'ulvöspinel dans la magnétite est de 38%. La chlorite a un XMg de 0.87.

Les marbres à dolomite ─ La dolomite est riche en MgO (19.89–20.48%) et CaO (30.43-31.49%) avec des teneurs en FeO (2.51–3.25%) non négligeables. Le talc renferme 27.82 à 28.32% de MgO avec des quantités limitées de FeO (2.65–2.86%). L'anthophyllite est la seule amphibole (fig. 46f), elle comprend 16.73–18.90% de FeO et 21.30–22.86% de MgO, avec un X_Mg variant de 0.67 à 0.71. La chlorite est assez riche en Cr₂O₃ (1.43–1.53%) avec un X_Mg peu variable (0.80–0.81).

La trémolitite à anthophyllite ─ La trémolite (fig. 46d) est riche en MgO (21.07–22.88%) et CaO (11.89–12.63%) avec un XMg variant de 0.96 à 1.00. L'anthophyllite (fig. 46f) a un XMg

peu variable (0.79–0.81). L'ilménite renferme un peu de MgO (0.98–1.0%) avec un pourcentage d'ilménite variant de 91.23 à 92.23%.

L'actinotite à biotite ─ L'actinote (fig. 46d) a un XMg variant de 0.75 à 0.76. Certains cristaux montrent une faible variation des teneurs du coeur vers le bord (par exemple MgO variant de17.39% à 16.69%, Al2O3 de 1.74% à 2.79%, FeO de 9.30% à 9.50% et CaO de 12.73% à 12.35%). Le mica (fig. 46c) a une composition située à la limite biotite-phlogopite, avec un XMg de 0.64. La calcite renferme des traces de FeO (0.57–0.87%) et de MgO (0.42– 0.58%).

Les épidotites à actinote-biotite ─ Les épidotes sont des épidotes au sens strict auxquelles est associée une clinozoïsite. Elles sont en majorité zonées et montrent des teneurs variables entre coeur et bord des cristaux, comme par exemple FeO (4.80% au coeur et 6.80% au bord), Al₂O₃ (28.08% au coeur et 26.57% au bord) et TiO₂ (0.21% au coeur et 0.11% au bord). Par contre, les teneurs en SiO2 et CaO varient très peu. Leurs pourcentages en pistachite varient de 8.91 à 17.01%. Les amphiboles correspondent essentiellement à l'actinote à laquelle est associée une magnésio-hornblende (fig. 46d). Certaines actinotes montrent une légère

zonation. Le XMg des actinotes varie de 0.74 à 0.79 et celui de la magnésio-hornblende de 0.74 à 0.80. Les micas ont une composition de phlogopite (fig. 46c) avec des XMg variant de 0.63 à 0.67. Le plagioclase est un oligoclase (XAn = 19.6–22.7, XOr < 0.06). De faibles variations sont observées du bord vers le cœur de certains cristaux (CaO de 4.03 au bord à 4.16 au coeur, Na2O de 9.08 au bord à 9.24 au coeur). Le sphène contient des traces de FeO (0.43–0.48%). La calcite renferme des traces de FeO (0.48–0.80%) et de MgO (0.19–0.58%).