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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository
Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:
Demaiffe, D. (1977). De l'origine des anorthosites: pétrologie, géochimie et géochimie isotopique des massifs anorthositiques d'Hidra et de Garsaknatt ( Rogaland - Norvège mériodionale) (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des sciences, Bruxelles.
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THESE P R I N C I P A L E
De l'origine des A n o r t h o s i t e s
Pé t r o l o g i e , G é o c h i m i e et G é o c h i m i e isotopique des m a s s i f s a n o r t h o s i t i q u e s d'Hidra et de Garsaknatt (Rogaland Nor
vège m é r i d i o n a l e ) .
COMMUNICATION AUTORISEE
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RECU le
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DE ~ORIGINE DES ANORTHOSITES.
Petroloqie, geochimie et geochimie isotopique des massifs anorthositiques d'Hidra et
.de Garsaknatt ( Rogaland -Norveqe
mer idionale ).
· These prcsentee pour I 'obtcntion du grade legal
de docteur en Sciences Geologiques et Miner aloqiques .
~ ~o. i ~
J) 2)
9
'bf'. I
Daniel Demait+e
F~vrier 1977 .
de géologues parmi lesquels on peut citer quelques grands noms: N.L. BOWEN, T.F. BÂRTH, A.F. BUDDINGTON,,..
Actuellement, le problème est toujours en discussion, comme en témoigne le ti
tre révélateur^"The mystery of the anorthosites", d'un article publié en 1975 dans la revue "Rocks and Minerais".
Depuis la découverte récente (1970) d'anorthosites sur la Lune, un regain d'intérêts s'est manifesté pour l'étude des anorthosites terrestres.
Si le caractère magmatique des anorthosites a été reconnu depuis longtemps, deux des aspects les plus importants de la pétrogenèse de ces roches, à savoir la nature du magma parental et le type de relations entre les anorthosites et les charnockites qui leur sont spatialement associées, font encore l'objet de controverses passionnées.
Indépendamment de son intérêt propre, le problème des anorthosites est lié, par certains aspects, à plusieurs questions fondamentales de la géologie con
temporaine.
Les massifs anorthositiques sont systématiquement associés à des roches méta
morphiques du faciès granulite dont l'extension paraît le plus souvent con
trôlée par les masses intrusives ellesmêmes. Fautil y voir une relation de cause à effet ? Dans l'affirmative, le faciès granulite pourrait être interpré
té comme le résultat d'un métamorphisme de contact d'extension régionale.
De par leur occurrence, en catazone, les anorthosites pourraient entrer pouruiu certaine part dans la constitution de la croûte profonde, entre les discon
tinuités de Mohorovicic et de Conrad.
La plupart des massifs anorthositiques se sont mis en place au Protérozoïque moyen, plus spécialement dans l'intervalle 15001000 m.a.. De plus, sur la reconstitution de la configuration des masses continentales avant leur dérive, ces massifs se distribuent suivant une ou deux zones d'extension planétaire ce qui constitue une des rares données dont on dispose pour reconstituer les modèles de convection dans le manteau au Précambrien.
4 6 8 617
I l
La répartition temporelle bien définie des massifs anorthositiques implique que les conditions physico-chimiques nécessaires à leur genèse n'ont été rem- plies qu'une seule fois durant toute l'histoire du globe terrestre, ou encore que les conditions géologiques particulières, nécessaires à l'observation de ces massifs n'ont été rencontrées qu'une seule fois; ceci pose, dans le premier cas, le problème de l'applicabilité du principe d'uniformitarisme à certaines manifestations magmatiques que l'on ne trouve que dans le Pré- cambrien (cf aussi P. ROUTHIER^, 1969).
Le Rogaland méridional est une région particulièrement appropriée pour l'étude du magmatisme anorthositique : le vaste complexe éruptif a fait l'objet de travaux de terrain très détaillés de la part de P. MICHOT, puis de J. MICHOT;
il est constitué d'une série d'intrusions de nature différente et présente l'avantage, par rapport à de nombreux autres ensembles anorthositiques, de ne pas avoir été repris dans une phase tectonométamorphique postérieurement à sa consolidation.
Le présent travail a été axé sur les massifs anorthosito-leuconoritiques d'Hidra et de Garsaknatt : ils ont été peu étudiés jusqu'à présent et cons- tituent des massifs satellites par rapport au complexe principal.
La nécessité d'aborder le problème des anorthosites par une approche géochi- mique a été ressentie ces dernières années, comp:e tenu des choix génétiques
possibles que ne permettait pas de résoudre l'approche pétrographique et minéralogique classique.
X X X
Au terme de ce travail, qu'il me soit permis d'exprimer ma reconnaissance à tous ceux qui, à des titres divers, l'ont rendu possible.
Mes remerciements s'adressent :
- au Fonds National de la Recherche Scientifique pour la confiai|ce qu'il m'a témoigné en me subsidiant pendant 5 ans, en qualité de Stagiaire de Re- cherches puis d'Aspirant.
à Monsieur J. MICIIOT, Directeur de Thèse, qui m'a fait bénéficier de son expérience de terrain et de sa rigueur d'obseirvation dans l'étude des massifs anorthositiques. Le texte définitif de cette Thèse doit beaucoup aux longues discussions passionnées que nous avons eues durant toute son élaboration.
à Monsieur J.C. DUCHESNE avec qui j'ai eu, lors de mes fréquentes visites à Liège, de fructueux dialogues qui ont largement contribué au mûrissement et à la clarification de mes idées quant à l'interprétation des données géochimiques. Il a accepté que j'utilise certains de ses résultats inédits.
- à Monsieur M. JAVOY, de l'Université de Paris 7, qui m'a accueilli dans son laboratoire pour que j'y effectue la détermination de la composition isotopique de l'oxygène dans les anorthosites et qui a accepté, malgré ses multiples occupations, de faire partie de mon jury. Je voudrais également remercier tous les membres de son équipe pour l'accueil chaleureux qu'ils m'ont réservé lors de mon séjour à Paris.
à Mesdames D. LEDENT et S. DEUTSCH qui m'ont initié aux techniques de la dilution isotopique et de la spectrométrie de masse. Les aspects isotopiques de ce travail ont bénéficié de leurs intéressantes suggestions ainsi que celles de MM. L. CAHEN, J. DELHAL et P. PASTEELS,
à Monsieur G. NAESSENS, du Laboratoire de Chimie Industrielle de l'U.L.B.
qui m'a permis d'utiliser, sans compter, la microsonde électronique.
à Messieurs P. HERMAN et G. LEDENT, du Laboratoire de Recherches Chimiques du Ministère de l'Agriculture (Tervueren) qui m'ont conseillé lors du do- sage des éléments de transition par spectrographie optique d'émission.
à tous les membres du personnel technique du Laboratoire de Minéralogie- Pétrologie de l'U.L.B. (Mme C. LOMBAERTS, MM. VAN GERREWEY et CORBISIER), de la section de Minéralogie du Musée Royal d'Afrique Centrale (Mme DUREZ, M. DELVIGNE) et du Centre Belge de Géochronologie (MM, BIZOUX, DELASORTE et VAN DE VANDEL).
IV
/ /
à Mademoiselle N. CROMPS qui a mis au net les figures avec tout le soin et l'art qu'on lui conaait.
enfin^à ma femme qui s'est chargée de la dactylographie et qui a dû me supporter pendant les longues soirées et les nombreux week-ends que j'ai consacrés à la rédaction de cette Thèse.
I-O. Introduction 2 I-I. Définition 2
1-2 Classification des anorthosites 3 1-3. La suite anorthosite-charnockite 6
1-4. Pétrogenèse de la suite anorthosite-charnockite 6 - les relations entre les roches charnockitiques
acides et les anorthosites g - la nature du magma parental 7
- l'apport de la pétrologie expérimentale 8 1-5. Position tectonique des anorthosites 10
1-6. Occurrence et répartition des massifs anorthositiques 11 1-7. Conclusions 15
Deuxième jpart^i^e
II. LES_MASSIFS ANORTHOSITO-LEUCONORITIQUES D'HIDRA ET DE GARSAKNATT PETROLOGIE _ET MINERALOGlE
II-A. LES ANORTHOSITES DU R03ATAND " 18 Introduction 18
Le coTTiplexe éruptif du Rogaland méridional 18 Données géochronologiques 22
II-B. L'ENCAISSANT METAMORPHIQUE DES MASSIFS D'HIDRA ET DE GARSAKNATT 23
II-B-1. Introduction 23
II-B-2. Le complexe gneissique 23
a) Litliologie et dascription pstrograT)hique sommaire 23
b) Le faciès minéral 28
c) Les conditions P-T du métamorphisme 29 II-B-3. Conclusions 34;
V I
/
II-C. LES ANORTHOSITËS D'HIDRA ET DE GARSAKNATT 36 TI-C-1. Les relations de terrain 36
A) Le massif d'Hidra 36
B) Le massif ds Garsaknatt 42 C) Conclusions 45
II-C-2. Pétrographie 47
a) Introduction - les cumulâts 47 b) Description pétrograohique du
massif d'Hidra 51
c) Description pétrographique du massif de Garsaknatt 58
II-C-3. Minéralogie 62
a) Les plagioclases 62 la teneur en An 62 les macles 64 . l'état structural 64
. le géothermomètre de KUDO-WEILL 67 b) Les pyroxènes 73
. chimisme des pyroxànes 73
. les intercroissances symplectitiques orthopyroxrîne-magnétite 82
les mégacristaux d'orthopyroxène 84 II-C-4. Conclusions des études pétrologique et
minéralogique 88
Troisième partie
III. GEOCHIMIE ET GEOCHTMIE ISOTOPIQUE.
III-A , GEOCHIMIE DES ELEMENTS MAJEURS
1) Composition normative des roches de la suite anorthoslte-charnocklte
2) Le magma parental de la suite anorthosite- charnockite : ses affinités avec les basaltes et les andésites
3) Tendance de la différenciation
4) Calcul d'un modèle de cristallisation fractionnée
5) Origine du magina parental de la suite anortho site-charnockite : l'apport des données expé- rimentales concernam': la genèse des andésites 6) Conclusions
94 96
96
101 105 107
113 117
III-B. GEOCHIMIE DES ELEMENTS EN TRACE 119
III-B-1. Modules théoriques du comportement des éléments en trace. 120
A) La notion de coefficient de partage 120 B) Les fractionnements géocbimiqnes des
éléraeats en trace 125
I) la cristallisation fractionnée 125 II) la fusion partielle 132
III) la fusion de zone 136 IV) processus de mélange 137
III-B-2. Géochimie des alcalins et des alcalino- terreux 138
j A) Rapport Sr/Ca et K/Ba dans les plagioclases 138
B) Le rapport K/Rb 141 1) introduction lAl
2) le rapport K/Rb dans les anorthosites et les roches associées - Données de la littérature 144
3) le rapport K/Rb dans les anorthosites du Rogaland 145
- le massif d'Hidra 146
- le massif de Garsaknatt 150 - les dykes monzonoritiques 150 - autres massifs anorthositiques du
Rogaland 153
C) Le Sr et le Ba dans les roches des massifs d'Hidra et de Garsaknatt 154 D ) Conclusion de l'étude géochimique des
alcalins et des alcalino-terreux 156 '• IlI-B-3. Géochimie des terres rares 158
A) Introduction 158
B) Représentation graphique des abondances des éléments de terres rares 159
C) Les terres rares dans les roches magma- tiques : répartition et interprétation 160
V I I I
/
D) L'anomalie de l'europium - Rapport Eu2+/Eu^+ et fujac lté d'oxygène 167 E ) Les terres rares dans les anorthosites
et les cbarnockites associées - Données de la littérature 168
F) Les terres rares dans les roches de la
suite anorthosite-charnockite du Rogaland 170 a) les T.R. dans les cumulats : Anortho-
site-Leuconorite-Pyroxénite 171
b) les T.R. dans le faciès monzonoritiqxie de bordure 178
c) les T.R. dans les roches charnockitiques acides 186
d) calcul de la fugacité d'oxygène à partir
du rapport Eu'^+/Eu^+ • 190
G) Conclusion de l'étude géochimique des
terres rares 197
III-B-A. Géochimie des éléments de transition 199
a) les éléments de transition (Se-»- Zn) dans les roches du Rogaland
b) les rapports Th/U et Zr/Hf c) conclusions
III-B-5. Modélisation quantitative du comporteinei.it des
éléme^^^s en traces dans le différenciation par cristallisation fractionnée dans le nuissif
d'Hidra 206
A) Introduction 206
B) Déterminâtion des coefficients de partage 208
c) Calcul du modèle d'i cristallisation fractionnée 219
a) les éléments alcalins K et Rb, le Sr 220 b) les éléments des terres rares 225
D) Conclusions 229
200 203 205
III-B-6. Contraintes géochimiques quant à la genèse du magma monzonoritique par fusion partielle 231 a) Introdjctioa 231
b) le magma monzoaoritique : caractéristiques géûchimiq'«ies 231
c) genèse du magma monzonoritiq^ie : quelques données basées sur les hypothèses formulées quant à la genèse des andésites calco-
alcalines 234
ITT-C. GEOCHIMTE ISOTOPIQUE DU STRONTIUM 237
III-C-1 Synthèse bibliographique 237 I - Géochimie du Rb et du Sr 237 II- Le chronomètre ^^Rb-^^Sr 238 I III - Le ra^port(^^Sr/86sr)Q :traceur
pêtrogénétique 243
1. Valeurs de références du rapport (^^Sr/^^Sr)^ 243
2. Causes de variations du rapport . (^^Sr/^^Sr)„ 245
Milieu continental 245 Milieu océanique 246 IV - Conclusions 252
III-C-2 Méthode analytique 2 52
III-C-3 La composition isotopique du Sr dans les anorthosites 264
I - Les données de la littérature 265 II - Les données pour les anorthosites
du Rogaland 268
III - Interprétation et discussion 278
1) la série anorthosite-norite-monzonorite 278 2) les roches acides 282
III-C-4 Conclusions 287
X
III-D - GEOCHIMIË ISOTOPIQUE DE L'OXYGENE 289 III-D-1, Synthàse bibliographique 289
I - Rappsl d-D quelques notions fondamen- tales 289
II - Causes das fractionneracnts isotopiques 291 III - La géochimie isotopique de l'oxygène
et la géothermométrie 293
IV - La composition isotopique dc2 l'oxygène v dans les matériaux géologiques 296
V - Causes das variations du paramètre 518Q dans les roches magmatiques 299 IIT-D-2, Techniques analytiques 303
III-D-3, La composition isotopique de l'oxygène dans les anorthosites et les roches associées 304
I - Les données d« la littérature 304 II - Les données pour le Rogaland -.
Leur interprétation 306
- Anorthosite-Norite-Monzonorlte 307 - Roches acides 307
III - La géothermométrie isotopique 314
TII-D-4. Conclusions 317
Quatrième partie
W - CONCLUSIONS GENERt^LES 319
BIBLIOGRAPHIE 332
ANNEKE. Localisation et description sommaire des échan- tillons des massifs d'Kidra et de Garsaknatt et des monzonorites 360
I. LES ANORTHOSITES :
CARACTERISTIQUES GENERALES
2
I-O. INTRODUCTION
Avant d'aborder l'étude pétrologique et géochimique des massifs anorthosito- leuconoritiques d'Hidra et de Garsaknatt CRogaland - Norvège méridionale), une synthèse des caractéristiques essentielles des anorthosites sera présentée dans la première partie de cette Thèse. Les points suivants seront successi- vement discutés:
- la classification d'ensemble des roches anorthositiques - la suite anorthosite - charnockite
- la pétrogenèse de la suite anorthositique
- la position tectonique et la répartition dans le Uemps et dans l'espace, à l'échelle globale, des massifs anorthositiques.
Les principaux problèmes posés par la pétrogenèse de ces roches, à savoir le type de relations entre les anorthosites et les charnockites acides qui leur sont spatialement associées et la nature du magma parental, seront soulignés en conclusion de cette première partie.
I-l. DEFINITION
Les quelques considérations suivantes sont extraites de A. J O H A N N S E N (^193"'].
Le terme anorthosite fut initialement introduit par T.S. HUNT en 1862 pour désigner des roches considérées comme des sédiments métamorphisés et "composed chiefly of a lime - sodi feldspar, varying in composition from andesine to anorthite and associated with pyroxene or hypersthene".
Très tôt cependant, le caractère magmatique des anorthosites a été reconnu et, dans son ouvrage classique "The nomenclature of petrology" A. HOLMES (1920) définit 1'anorthosite 'as a leucocratic gabbro or norite, nearly free from pyroxene and thus composed essentially of a plagioclase, which is usually not less calcic than labradorite".
En réalité, en 1904 déjà, C F . KOLDERUP avait montré que, pour les anorthosites de Norvège, le plagioclase présentait une composition variable, allant de
l'oligoclase au labrador.
Dans le "Penguîn Dictionnary of Geology", D.G. WHITTEN et J.R. BROOKS (1972) adoptent la définition suivante :
"Anorthosite is a coarse-grained plutonic igneous rock consisting of more than 90 7o plagioclase, the remainder being made up of other gabbroic minerais".
1-2 CLASSIFICATION DES ANORTHOSITES
On distingue classiquement, depuis A.F. BUDDINGTON (1939) deux grand types d'anorthosite suivant leur mode d'occurence :
a) des horizons d'anorthosite formés par différenciation mécanique (gravité) dans les grandes intrusions stratiformes comme les com- plexes du Skaergaard et du Bushveld
b) des grands massifs, non stratifoniies, d'anorthosite généralement homogène, présentant souvent des structures en dSmes
J.P. BERRANGE (1965) a repris, dans ses grandes lignes^le schéma développé par BUDDINGTON et conclut que les anorthosites du premier groupe se sont mises en place dans un environnement stable, cratonique, il les appelle "gravity-stra- tified anorthosites"; les anorthosites en massif par contre se seraient mises en place sous des conditions orogéniques :"orogenic-plutonic anorthosites".
BERRANGE définit un certain nombre de "différences critiques" entre ces deux types d'anorthosite : les structures internes (litage, rubanement ), les tex- tures de cumulats, la composition des plagioclases,...
W.D, ROMEY (1968), bien qu'il reconnaise qu'il existe effectivement un certain nombre de différences entre les deux types d'anorthosite , conteste cependant certains critères distinctifs utilisés par BERRANGE et montre que certains mas- sifs anorthositiques présentent des caractéristiques intermédiaires entre les deux groupes :c'est le cas de l'anorthosite de Michikamau (R.F. EMSLIE, 1969) et du complexe de Flakstad'dy (W.D. ROMEY, 1971). On peut même trouver dans certaines provinces d'anorthosite en massifs, des complexes stratiformes (ex : lopolithe de Bjerkrem-Sogndal dans le Rogaland : P. MICHOT, 1960, 1964;
complexe stratiforme de KiglapaTt dans la province du Nain, S.A. MORSE, 1969).
4
/
Bien que^pour certains massif s, les critiques ds ROI'EY soient fondées, la plu- part des auteurs admettent la distinction faite par BUDDINGTON entre les anor- thosites en massif et les anorthosltes des complexes stratiformes,
B.F.Wl.N'DLEY (1967,1970,1973) a défini au Groenland un troisième type d'anor- thosite (complexe de Fiskenaes3et)qui apparaît en bancs interstratifiés*
dans des terrains métamorphiques ,généralement de faciès granulite.Ces bancs comprennent souvent das horizons continus riches en chromite ( rubanement )j le plagioclase de ces roches est très riche en anorthite ( 65 - 95 "'An). On ne trouve ces anorthosites que dans des terrains archéens O 2 5 0 0 m,a. ) ; elles représenteraient ,d'après B.F.WINDLEY ( 1973 ) des témoins de complexes stratiformes différenciés,formés très tôt dans l'évolution de la croûte ter- restre (proto-croûte ) déformés et métamorphisés ( méta-anorthosites ) par des orogenèses postérieures,WINDLEY souligne ,à juste titre,les nombreuses similitudes,tant pétrographiquss que chimiques,entre ces anorthosites arché- ennes et les anorthosites lunaires qui représenteraient aussi les témoins de la première différenciation lunaire (J.A.WOOD et al,1970; S.R.TAYLOR, 1975).
Dans ce travail,seules les anorthosites en massif seront étudiées plus en détail ; les caraciéristiques générales de ces roches ont été synthétisées récemroent par J.MICHOT ( 1972) ,D.BRn)GWATEr. et B.F.WINDLEY (l^^VS) et D. DS WAARD et al (1974).
Depuis les travaux de A.T.ANDERSON et M.MORIN (i960),on a l'habitude de distinguer dans les anorthosites en massif
- des anorthosites à andésine - des anorthosites à labrador
Les relations entre ces deux types d'anorthosite sont actuellement mal dé- finicGril est peu probable qu'elles puissent dériver l'une dt» l'autre par cristallisation fractionnée ( cf arguments géochimiques développés par J.C.
DUCHESNH et D.DEMAIFFE, sous presse).
* Ces anorthosites interstatiflées présentent d-»3 caractérvstiques niâgip^tiques évidentes et n'ont aucune relation avec les anorthosites interstratifiées également mais d' origine métamorphique et / ou métasomatique décrites par A.HIETANEN (1969).
Champ Termes généraux Termes spéciaux 2 Granité à feldsp.alcalin et hyper. Charnockite à feld. aie.
3 Granité à hypersthène Charnockite (3b Farsundite) 4 Granodiorite à hypersthène Opdalite ou charno-enderbite
5 Tonalité à hypersthène Enderblte
6 Syénite à feld. aie. et hypersthène 7 Syénite à hypersthène
8 Monzonite à hypersthène Mangérite
9 Monzonorite (hyp. monzodiorite) Jotunite 10 Norite (hypersthène diorite)
Anorthosite
* Pour les domaines 6* à 10*, les roches ont les mêmes noms que celles des domaines 6 à 10, auxquels on ajoute l'adjectif quartzique.
Figure 1 Nomenclature des roches charnockitiques dans le triangle Q-A-P (d'après A. STRE^CKEISEN, 1974).
6
1-3 lA SUITE ANORTHOSITE - CHARNOCKTTE
Les anorthosites sont généralement associées à des roches basiques du type norite, gabbro voire troctolite et, à des roches de composition intermédiaire (monzonorite =jotunite,...). Des roches acides sont généralement présentes, en proportions très variables suivant les régions; les roches ultrabasiques, par contre, sont très rares et toujours en quantités subordonnées.
La plupart des roches de la suite anorthositique contiennent de l'orthopyroxène et appartiennent donc au groupe des charnockites ("the anorthosite-charnockite suite of rocks" de D, DE WAARD, 1969).
La dénomination des roches charnockitiques a toujours posé des problèmes de comparaison aux les géologues s'occupant de régions géographiquement diffé- rentes. Afin d'éviter la prolifération de termes nouveaux à usage local et de rationaliser l'emploi des termes existants (en supprimant les synonymes par
II
ex.), la I.U.G.S. Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks" a dé- cidé en 1972 de créer un groupe de travail chargé d'étudier une nomenclature cohérente des roches charnockitiques. Le Laboratoire de Minéralogie-Pétrologie de l'U.L.B. a participé aux travaux de ce groupe. Après deux ans de discussion inter-laboratoires, le Professeur A. STRECKEISEN a présenté en 1974, un rapport final adopté par une large majorité de géologues s'occupant de roches charnoc- kitiques. La Figure 1 présente la subdivision du triangle Q-A-P (quartz-felds- path alcalin-plagioclase) et la nomenclature proposée.
1-4 PETROGENESE DE LA SUITE ANORTHOSITE - CHARNOCKITE
Les relations entre les roches charnockitiques acides et les ,anorthosites
La nature des relations génétiques entre les anorthosites et les roches acides qui leur sont spatialement associées est un des problèmes les plus importants, sinon le plus important, dans la pétrogenèse des anorthosites. Deux écoles s'affrontent :
- la première, dont le chef de file est indubitablement
A.F. BUDDINGTON (1939, 1969, 1972) considère que les charnockites acides et les anorthosites sont cogénétiques, c'est-à-dire formées lors d'un même processus géologique, mais non comagmatiques.
S.A. MORSE (1972) a proposé un modèle similaire pour les roches du complexe du Nain (Labrador).
- la deuxième école a une position radicalement différente : elle considère, en suivant les travaux de N.L. BOWEN (1917), que la
suite anorthosite-charnockite constitue une série continue de roches ayant évolué, par différenciation, à partir d'un même magma (cf par ex. P. MICHOT 1960, 1964; A.R. PHILPOTTS, 1966; R.F. EMSLIE, 1965;
D. DE WAARD, 1969; D. DE WAARD et E.P. WHEELER, 1971). E.H. KRANCK (1969) va même plus loin et considère, sur base de similitudes chi- miques assez grossières que les granités Rapakiwi font également partie de la suite anorthositique et représentent des liquides de
fin de différenciation mis en place à des niveaux plus superficiels dans la croûte.
Certains auteurs (R.B. HARGRAVES, 1962; J. MICHOT et P. PASTEELS, 1969; J. MARTIGNOLE, 1974) proposent une solution intermédiaire : les liquides de fin de différenciation de la suite anorthositique seraient contaminés par assimiUation de matériel supracrustal ou se seraient mélangés (hybridation) à des magmas anatectiques.
La nature du magma parental , , .
charnockite
La nature du magma parental de la suite anorthosite- /. peut être estimée de deux manières différentes : (cf synthèse dans Y.W. ISACHSEN, 1969)
- à partir de l'étude de faciès de bordure, interprétés comme des faciès de "prise rapide"
- à partir de la détermination des proportions volumiques des dif- férents types de roches composant la suite anorthosite - charnockite Les faciès de bordure sont relativement rares dans les intrusions profondes en général et dans les massifs anorthositiques en particulier. De plus, leur composition est variable d'un massif à l'autre et ne correspond pas toujours nécessairement au magma de départ non différencié.
Les magmas parentaux déduits de l'estimation des proportions de roches suppo- sées comagmatiques sont également variés puisque, comme cela a été dit ci- dessus, les uns n'incluent pas les roches acides dans la séquence de différen- ciation anorthositique alors que d'autres le font. Si, pour les anorthosites à labrador, il semble bien y avoir une convergence de vues entre les différents
^uant
auteurs à la nature basaltique du magma parental (cf par ex. le faciès de bor- dure du complexe de Michikamau, R.F. EMSLIE, 1969), pour les anorthosites à
/
8
andésine, par contre, la v^amme des compositions proposées s'étend des leuco- norites C'gabbroïc anorthosite" de BUDDINGTON) aux granodiorites (D. DE WAARD et E.P. WHEEIER, 1971) en passant par des compositions intermédiaires, andési- tique (S.A. MORSE, 1972) ou monzonoritique (P. MICHOT, 1964; D. DE WAARD, J.C. DUCHESNE et J. MICHOT, 1974).
L'apport de la pétrologie expérimentale
En 1971 déjà, N.L. BOWEN avait montré que, sous des conditions anhydres, la température nécessaire à l'obtention d'un magma de composition anorthositique était anormalement élevée (1450°) compte tenu de ce que l'on connaissait au sujet des températures liquidus des magmas basaltiques. En 1954, puis dans sa synthèse de 1969, H.S. YODER surmontait partiellement les difficultés théorique d'obtention d'un magma anorthositique, en montrant qu'en milieu hydraté, l'eu- tectique Diopside (Di)-Anorthite (An) se déplace vers le pôle anorthite au fur et à mesure que PJ^^Q augmente (Fig. 2). Une augmentation de la pression totale a le même effet, mais les températures de fusion nécessaires atteignent de nouveau des valeurs trop élevées.
T r- n r
Diopstde tO 20 30 «0 50 60 70 60
% en poids
Figure 2 : Comparaison entre le système Diopside - Anorthite à 1 bar à 20 kb ét et le système Diopside - Anorthite - H„0 à P = 5 et 10 kb .
cor. = corindon, (d'après H.S. YODER, 1969).
Un magma anorthositique ou plus exactement leuconoritique, pourrait donc être obtenu soit par fusion partielle d'un assemblage gabbroïque, voire amphiboli- tique, sous fortes pressions d'eau^soit par cristallisation fractionee de py- roxène à partir d'un magma basaltique, toujours sous Pj^^ ^ élevé. Les données pétrographiques ne reflètent cependant pas les conditions de cristallisation de la suite anorthositique sous P^j ^ élevée^ ce qui constitue une objection majeure à l'hypothèse de YODER. De plus, dans le système anhydre Di-An-Ab
(D.H. LINDSLEY et R.F. EMSLIE, 1968) le déplacement de l'eutectique vers le pôle plagioclase, par augmentation de pression n'est pas suffisant pour ex- pliquer la formation d'anorthosite à partir d'un magma gabbroïque sec.
En conclusion de leur expérimentation à haute pression (-> 20 Kb) sur le système Fo-An-Ab et sur le faciès de bordure de 1'anorthosite de Michikamau, R.F.
EMSLIE et D.H. LINDSLEY (1969) montrent que l'orthopyroxène ne joue pratiquement aucun rôle (il n'apparaît jamais au liquiduè et concluent donc que "of the
crystalline phases that occur at and near liquidus températures in basaltic magmas at moderate to high pressures, clinopyroxene appears more likely to play an important rôle in crystal fractionation pro_cesses capable of producing anorthositic liquids" (p. 112).
Les travaux expérimentaux les plus importants concernant l'origine de la suite anorthositique ont été entrepris par T.H. GREEN (1969 a, b). Les résultats qu'il a obtenus lui ont permis de définir les séquences de cristallisation, à haute pression, de trois matériaux synthétiques pouvant chacun correspondre au magma parental de la suite anorthositique. Suivant les modèles pétrogéné- tiques discutés ci-dessus, GREEN a choisi une diorite quartzique (=andésite), une anorthosite gabbro'ique (= leuconorite) et un basalte riche en alumine.
Pour les 3 matériaux utilisés, le contenu en An du plagioclase qui apparaît au liquidus diminue lorsque la pression augmente : il passe pour la diorite quartzique, de An 59 à 0 Kb à An 51 à 9 Kb et finalement à An 44 à 13,5 Kb.
ydes
Cette observation permet de penser que les plagioclases^anorthositcs , de nature intermédiaire (andésine) ont été engendrés par une cristallisation à plus haute pression (dans la catazone)que les plagioclases plus calciques (Labrador-bytow nite) des intrusions stratiformes (assez superficielles).
i • ' • .
10
/
GREEN conclut de ses travaux que la composition d'un matériau correspondant à une diorite quartzique apparaît la plus favorable pour expliquer la genèse des masses anorthosiquès. Le plagioclase apparaît comme première phase solide au liquidus dans l'intervalle de pression 0-13,5 kb; il est accompagné par des quantités subordonnées de pyroxènes et d'oxydes. Connaissant les proportions et la composition des différentes phases cristallines dans un magma dioritique
v c o m p o s i t i o n
GREEN a pu montrer que, lorsque l'ensemble des phases solides a une équivalente à une anorthosite gabbroïque, le liquide résiduel a une composition granodio- ritique à adamellitique (charnockitique à mangéritique).
La genèse des anorthosites peut donc se concevoir :
- soit par cri stallisation fractionnée d'un magma de composition dioritique quartzique (=andésitique).
- soit par fusion partielle, à pression<15 kb (c'est à dire dans un environ- nement crustal), de roches de composition globale dioritique quartzique : le magma acide formé par fusion partielle peut se segréger et laisser un résidu solide de composition anorthositique. Un mécanisme semblable avait déjà été proposé, mais non démontré expérimentalement par H.G.F. WINKIER et H. VON PLATEN (i960).
1-5 POSITION TECTONIQUE DES ANORTHOSITES
Les relations temporelles entre la mise en place des masses anorthositiques et la déformation sont souvent difficiles à préciser : les arguments géochro- nologiques font souvent défaut, les tectoniques superposées peuvent brouiller
les relations originelles entre les anorthosites et leur encaissant . Ceci explique que les géologues soient loin d'être d'accord entre eux quant à la nature syn - ou post- tectonique des massifs anorthositiques.
Certains envisagent une mise en place syntectonique, pendant une phase orogé- nique (P. MICHOT 1960, 1969; A.R. PHILPOTTS 1966; J. MARTIGNOLE et K. SCHRIJVER, 1975); d'autres considèrent qu'elles sont post - ou a - tectoniques (A.F.
BUDDINGTON, 1939, 1969; E.H. KRANCK, 1961) et éventuellement reprises dans une oroge?\Gse postérieure.
J. MARTIGNOLE et K. SCHRIJVER (1970) proposent, vu l'abondance des manifestations anorthositiques (20/!. en surface) dans la province de Grenville, que la mise en place de la plupart des massifs serait la cause, et non la conséquence, d'une déformation régionale intense. Ils considèrent, compte tenu de la présence
d'anomalies négatives de la gravité au dessus de certaines masses anorthositiques (G. SIMMONS, 1964), que la gravité a été un des facteurs principaux responsables de leur mise en place par diapirisme (dômes).
K. SCHRIJVER (1975) conclut de son étude tectonique très détaillée du complexe du Lac Croche (province de Grenville) que "régional metamorphism of granulite faciès took place during diapirism but out^lasted it. In turn, metamorphism and diapirism outlasted régional déformation".
Comme le fait judicieusement remarquer R.F. EMSLIE (1973), l'alignement des massifs anorthositiques en ceintures allongées (cf. ci-dessous 1-6) est un
argument en faveur de leur mise en place en liaison, d'une manière ou d'une autre, avec des processus orogéniques. EMSLIE poursuit son argumentation en supposant que les magmas formés en profondeur lors d'une orogenèse peuvent monter (par diapirisme) et se mettre en place dans des environnements crustaux "ranging from orogenic near the zone of maximum tectonic activity to anorogenic inithe hinterlands" (EMSLIE, p.55). Il existerait ainsi, suivant le niveau de mise en place une transition complète entre les anorthosites syntectoniques et atec-
1-6 OCCURRENCE ET REPARTITION DES MASSIFS ANORTHOSITIQUES : Implications quant à la dynamique du manteau au Précambrien
L'association caractéristique entre les anorthosites en massifs et les terrains métamorphiques du faciès granulite est connue depuis longtemps et peut s'expli-
quer dans le cadre de l'évolution diapirique des anorthosites envisagée par J. MARTIGNOLE et K. SCHRIJVER (1970). En effet, la densité moyenne des anor-
thosites est inférieure (ou tout au plus équivalente) à celle des roches anhydres du faciès granulite, mais supérieure à celle des roches hydratées de degré
métamorphique moins élevé (faciès amphibolite et schistes verts).
toniques.
12
/ I
La montée diapirique des anorthosites est donc arrêtée lorsque le contraste des densités entre la masse ascendante et son encaissant devient trop faible, c'est-à-dire dans les niveaux supérieurs de la catazone. Ceci contrasterait avec le diapirisme granitique impliquant des roches dont la densité permet
leur ascension jusqu'à l'épizone.
Dans l'élaboration de modèles relatifs à la composition de la croûte continen- tale, certains auteurs (P. MICHOT, 1956, 1963; V.V. BELOUSSOv,1966) considèrent que les anorthosites entrent pour une large part dans la constitution de la croûte profonde, entre les discontinuités de Conrad et de Mohorovïcïc.
Du point de vue de leur distribution temporelle, les anorthosites en massifs se répartissent toutes dans le Protérozoique moyen (entre 1800 et 1000 m.a.);
elles sont particulièrement abondantes aux environs de 1300 + 200 m.a.). A la même époque, D. BRIDGWATER et B.F. WINDLEY (1973) notent à la fois l'abon- dance de granités post-tectoniques de type Rapakivi, de suites volcaniques aci- des et basiques (alcalines), d'un métamorphisme de haute température et basse pression et d'une sédimentation élastique continentale dans des grabens.
L'activité magmatique ainsi répertoriée définit^ sur la reconstitution de la configuration des masses continentales avant leur dérive^ deux grandes ceintures d'extension planétaire (N. HERZ, 1969). L'une, en Laurasie, débute en Ukraine et aboutit à l'Ouest des Etats-Unis en passant par le Nord de la Finlande, la Suède (granités Rapakiwi), le SW de la Norvège (Rogaland), les Hébrides, le S. du Groenland (anorthosites associées aux dykes du Gardar : D. BRIDGWATER et W.H. HARRY, 1968), l'Est du Canada (provinces du Nain et de Grenville), l'Est des Etats-Unis (Adirondacks, Honey-brook...); à partir de cette dernière région^elle est moins bien définie et semble se prolonger jusqu'en Californie (San Gabriel Mountains). L'autre, dans le continent Gondwana, passe par le Sud du Brésil (Capivarita), l'Angola, la Tanzanie, Madagascar, l'Inde et l'Austra- lie (Musgrave Ranges).
Des données paléomagnétiques récentes permettent à J.D.A. PIPER (1976) de re- construire un supercontinent Protérozoique dans l'intervalle de temps 2250- 1000 m.a.. Les anorthosites en massifs (et les granités Rapakivi) s'y situent le long d'un grand cercle de 220° d'arc^également souligné par la disposition des chaines orogéniques ("mobile belts") datées à 1150 + 200 m.a. (Fig, 3).
Figure 3 ; Distribution des anorthosites en massif sur le supercontinent Protérozoique reconstruit d'après les données paléomagnétiques (J.D.A. PIPER, 1976).
L'occurrence des anorthosites en massifs associées généralement à des ensem- bles métamorphiques de la lignée de Haute Température - basse pression au sein d'une zone orogénique tien définie dans le temps et dans l'espace, suggère que les conditions nécessaires à leur formation n'ont été réunies qu'une seule fois dans l'histoire du globe. On peut penser en suivant D. BRIDGWÂTER et B.F.
WINDLEY (1973), que "che raost important common feature of the geological events recorded in the "anorthosite belt" is the évidence for high beat flow in areas with high thermal gradients and large amounts of volcanic activity" et que
"the most satisfactory explanation is that the area marks the location of a major rise of mantle material (for example the top of a convection cell) V7hich
remained active during the period 2000 to 1000 m.y. ago" (p.313).
14
/
Dans le même ordre d'idéer», J.D.A, PIPER (1976) montre que cette ceinture anorthositique d'extension globale est une des rares données contraignantes dont on dispose pour définir des modèles dévolution du manteau au Précambrien.
Il affirme que l'existence d'un supercontinent d'un seul tenant exige un système simple dé convection dans le manteau comprenant seulement deux ou trois cellules de convection.
Dans un tout autre ordre d'idées, D.L. ANDERSON (1975) pense que les anorthosites sont l'expression d'un processus de différenciation de panaches chimiques
("chemical plumes") dont les racines se situeraient dans le manteau profond. Cette hypothèse est basée sur la notion, actuellement acceptée par la plupart des
géophysiciens et des cosmologistes, d'inhomogénéité des planètes considérées comme une caractéristique originelle et non comme le résultat d'une différen- ciation interne. On admet, en effet, depuis les travaux de GROSSMA.N
(cf L. GROSSMAN et J.W. LARIMER, 1974) que les planètes se sont développées par accrétion hétérogène au moment où la nébuleuse solaire était en voie de refroidissement. Les calculs thermodynamiques de GROSSMAN relatifs à la séquence de condensation des minéraux à partir du matériau de la nébuleuse primitive montrent que les premiers stades* se caractérisent par un enrichissement en éléments réfractaires tels que CaO, AI2O3, Ti02, Zr, Y, terres rares, Ba, Sr, e t c . . D.L. ANDERSON conclut donc à l'existence d'un manteau inférieur enrichi en Ca et Al et appauvri en Mg et Si. Cette couche profonde serait cependant moins dense que le manteau sus-jacent et tendrait ainsi à s'élever en formant
les "panaches chimiques" : la fraction da l'assemblage réfractaire à point de fusion peu élevé est enrichie en anorthite et peut consituer des massifs anorthositiques. On comprend mal cependant comment le sodium, élément beaucoup plus volatile que le calcium, ait pu participer à ces condensats primaires.
Le processus invoqué par ANDERSON peut probablement rendre compte de la consti- tution de certaines anorthosites très calciques (les anorthosites archéennes de B.F. WINDLEY, 1973) mais pas des anorthosites à andésine.
Les inclusions riches en Ca-Al trouvées dans certaines chondrites carbonées (Allende) constitueraient ces "objets les plus primitifs du système solaire".
(L. GROSSMAN, 1975).
1-7 CONCLUSIONS
La synthèse qui vient d'être faite au sujet das anorthosites en massifs, à montré que deux des problèmes essentiels de la pêtrogenèse de la suite anor-
thositique, à savoir les relations entre les roches acides et les anorthosites et la nature du magma parental, n'étaient pas encore résolus.
Cette situation est partiellement due au peu d'arguments géochimiques pré- sentés : les relations entre les différents termes de la suite anorthositique ont, jusqu'à présent^êté établies sur base des données de terrain et de la chi- mie des éléments majeurs. Ces données sont difficiles à interpréter objective- ment vu que l'on compare des roches qui représentent soit des cumulats de cris-
taux, soit des liquides magmatiques,soit des intermédiaires entre ces termes extrêmes.
Dans le présent travail, après un levé de terrain détaillé de deux massifs anorthositiques flanquant à l'Est le complexe éruptif du Rogaland méridional, l'accent a été placé sur les caractéristiques géochimiques de la suite anortho- sitique afin de proposer un modèle quantitatif permettant de définir l'évolution magmatique dont elle résulte. La géochimie isotopique du strontiimi et de l'oxy-
gène appliquée à tout le Complexe éruptif du Rogaland tentera de préciser, sur base des rapports ^^Sr/^^Sr et ^^O/^^O, la région-source des anorthosites.
DEUXIEME PARTIE
II. LES MASSIFS ANORTHOSITO-LEUCONORITIQUES D'HIDRA ET DE GARSAKNATT
PETROLOGIE ET MINERALOGIE
La deuxième partie de ce travail concerne essentiellement l'étude pétrolo- gique et minéralogique des massifs anorthosito-leuconoritiques d'Hidra et de Garsaknatt.
Après une brève description des différentes unités lithologiques du
"Complexe éruptif du Rogaland méridional" (J. et P. MICHOT, 1969), les éléments suivants seront successivement passés en revue :
- l'encaissant métamorphique des massifs d'Hidra et de Garsaknatt, en tentant de préciser les conditions physico-chimiques qui ont présidé à son évolution;
- les relations de terrain de ces deux massifs vis à vis de leur encaissant gneissique en insistant sur ce qui les différencie des autres masses d'anorthosite de la province;
- la pétrographie des unités définies dans les massifs d'Hidra et de Garsaknatt en se basant sur la notion des cumulats magmatiques
(L.R. WAGER et al, 1960);
- la minéralogie approfondie des plagioclases (% An, état structural) et des pyroxànes (évolution chimique, démixtion,.,.).
Toutes les données recueillies seront intégrées dans un modèle d'évolution magmatique de la suite anorthositique, sur la base d'une séquence de dif-
férenciation type. Le modèle sera ensuite affiné et testé à l'aide des ré- sultats obtenus au niveau de la géochimie des éléments en trace (Ille partie).
18
II-A LES ANORTHOSITES DU ROGATAND MERIDIONAL INTRODUCTION
Les massifs anorthositiques du Sud-Ouest de la Norvège ont été étudiés ini- tialement par C F . KOLDERUP au début du siècle, puis par T.F.W. BARTH qui,, en 1933 présentait une synthèse des connaissances de l'époque et concluait à une relation cogénétique entre les anorthosites sensu lato (incluant les leu- conorites et les norites) et les roches charnockitiques acides (baptisées birkrémite et farsundite) qui leur étaient associées. Sur base d'un petit nom- bre d'analyses chimiques, il rapprochait, assez grossièrement, la composition du magma de départ de celle des monzonorites quartziques.
Dès 1939, P. MICHOT reprenait l'étude de ces anorthosites et de leur encaissant métamorphique. Plus tard, J. MICHOT poursuivit les investigations vers le Sud- Est. Les Laboratoires de Pétrologie des Universités de Bruxelles et de Liège
continuent actuellement ces recherches. Il n'est pas utile de donner une des- cription détaillée de tous les massifs du complexe éruptif du Rogaland en fai- sant référence à tous les articles publiés à leur sujet; aussi l'évolution géologique régionale sera-t-elle schématisée à partir des publications de synthèse de P. MICHOT (i960)*, J. et P. MICHOT (1969), D..DE WAARD, J.C. DUCHESNE et J. MICHOT (1974).
LE COMPLEXE ERUPTIF DU ROGALAND MERIDIONAL
Le Rogaland constitue une région type pour l'étude des manifestations du raa- gmatisme anorthositique; outre le fait que les affleurements y sont d'une qualité exceptionnelle, cette région présente l'avantage de ne pas avoir subi de phase métamorphique postérieure à la cristallisation des anorthosites, comme c'est le cas dans toute la province de Grenville.
Le complexe éruptif comprend une série d'intrusions principalement du type anorthosite à andésine dont l'ordre de succession dans le temps a été établi
soit sur base des relations de terrain soit sur base des données géochrono- logiques (figure 4) :
* T.F.W. BARTH (in 0. HOLTHEDAL, 1960 et in T.F.W. BARTH et P.H. REITAN, 1963) donne aussi une synthèse de la géologie du Rogaland basée sur les travaux de P, MICHOT et J. MICHOT.
20
/
1) le massif anorthositique_d'Egersund-Ogna (Eg-Og.) est le plus ancien et le plus volumineux de la province. Il est constitué d'une anorthosite hololeu- cocrate (traces dorthopyroxène), de grain moyen 1 cm) dont le plagioclase est une andésine (40 à 45 % An). Des mégacristaux de plagioclase et d'ortho- pyroxène (à lamelles de démixtion de plagioclase - J.C. DUCHESNE, corn, pers.) y sont localement présents. La bordure du massif^à texture gneissique bien développée^est plus riche en ferromagnésiens : une olivine Fo 70 peut y co- exister avec 1'orthopyroxène; le plagioclase est en général plus basique:
il peut être localement labradoritique (An 70). Les relations génétiques entre l'anorthosite centrale andésinique et sa bordure labradoritique ne sont pas claires à l'heure actuelle (J.C. DUCHESNE et D. DEMAIFFE, sous presse).
2) l^intrusion noritique_de_Lakssvelefjeld-Koldal, mîgmatitisée dans sa partie sud (zone norito-granitique de Puntevold-Lien) forme un mince septum entourant le massif d'Eg-Og
3) le massif_de_Bjerkrem-Sogndal_(Bk-Sg) est un lopolithe stratiforme diffé- rencié, mis en place syncinématiquement; il comprend, de bas en haut; 3 en- sembles lithologiques formés à la suite d'un processus de différenciation par gravité à partir d'un magma défini comme "plagioclasique" par P. MICHOT (1964)
- une phase anorthosito-noritique, subdivisée en 5 rythmes majeurs, constitue des cumulats plagioclasiques au sens de L.R. WAGER et G.M. BROWN (1968);
- une phase monzonoritique de relativement peu d'importance volumê- trique surmonte, en concordance, la phase précédente. P. MICHOT rattache aussi à cette phase l'intrusion d'Eia-Rekefjord (E-R) et les dykes associés. Cette phase représenterait le liquide résiduel après cristallisation de la phase anorthositique. Des études géochi- miques récentes (J.C. DUCHESNE et al 1974) montrent cependant que
cette hypothèse est peu probable (cf aussi ce travail).
- une phase mangéritique, à mangéritique quartzique, à olivine fer- reuse forme le coeur du lopolithe.
P. MICHOT (1964) et J.C. DUGHESNE (1972 a,b) ont précisé l'évolution chimique des principaux minéraux lors de la différenciftion.
J'ai montré précédemment (D. DEMAIFFE, 1972) qù'à l'exception des termes anorthositiques, une succession norite-monzonorite-mangérite comparable à celle définie dans le massif se retrouvait dans son prolongement Sud-Est^
avec une texture gneissique prononcée, sous forme d'une apophyse bordant à l'Est le massif d'Aana-Sira.
4) le_massif_d^Haaland-Helleren s'est développé à partir d'un substrat plus ancien formé de gneiss lités anorthosito-leuconoritiques actuellement observés en enclaves. Il résulte d'un processus de palingenèse basique (J. MICHOT, 1961) engendrant une leuconorite anatectique et une anorthosite résiduelle para-
anatectique. Ce processus s'est développé après la i emière phase de différen - dation du massif de Bk-Sg. Le massif d'Haaland-Helleren contient comme le massif d'Eg-Og, des mégacristaux plagioclasiques et pyroxéniques.
5) le massif d'Aana-Sira, bien que peu étudié du point de vue des relations de terrain, apparaît comparable au massif d'Haaland-Helleren. Les plagioclases de ce massif ont été étudiés par R. ZEINO-MAHMALAT (1972). (voir aussi
R. ZEINO^vlAHMALAT et H. KRAUSE, 1976). A l'Est du complexe principal : les
?2:l5_?P"£SÏî2f •'•^'^^"'^^^^Ç-'-'ï"^^'^'^-'^^''"^ Garsaknatt font directement
intrusion dans l'encaissant métamorphique; ils ont été peu étudiés jusqu'à présent et font l'objet de ce travail.
L'extrémité Sud-Est de la province est occupée par un complexe de roche acide longtemps considérée comme ne formant qu'une seule intrusion subdivisée en 3 faciès, la farsundite (E, MIDDLEMOST 1968).
Des études de terrain récentes ont cependant montré qu'il existait entre les deux faciès principaux une mince bande continue de gneiss (R. BEELEN, 1971).
T. FALKUM et al (1972, 1974) font la même observation et distinguent clairement sur base chimique 3 intrusions sans liaison entre elles, qu'il appellent : - la charnockite de Farsund
- la granodiorite à hornblende de Lyngdal - le "granité de Kleivan"
22
Il n'est pas inutile de rappeler, que, comme beaucoup de provinces anorthosi- tiques, le Rogaland contient un certain nombre de gisements d'oxydes de Fe et de Ti (I. DYBDAHL, 1960; J.C. DUCHESNE, 1973) dont certains constituent, encore actuellement, de gros producteurs de Ti, Il semble d'ailleurs que toutes les roches magmatiques du S-W de la Norvège, y compris certains granités post- tectoniques sans relations apparentes avec le complexe anorthositique, soient anormalement riches en Ti02 (T. FALKUM, 1972) et constituent ainsi véritable- ment une province géochimique titanifère.
DONNEES GEOGHRONOLOGIQUES
Les mesures géochronologiques directes sur les anorthosites sont impossibles à réaliser vu l'absence totale de zircons et les très faibles valeurs du rapport Rb/Sr (<L0,05). Seules les roches de compositions intermédiaires ou acides
sont datables avec une bonne précision. Les données disponibles concernent les mangérites, la charnockite de Farsund, la granodiorite de Lyngdal, les dykes tnonzonoritiques, le faciès de bordure de l'anorthosite d'Hidra. La plupart des âges sont été obtenus par U-Pb sur zircons (J. MICHOT et P. PASTEELS, 1968;
P. PASTEELS et al 1970; D. DEMAIFFE et al, 1974) ou par Rb-Sr sur roches totales (DEMAIFFE, ce travail; A.J. VERSTEEVE, 1975; S. PEDËRSEN et T. FALKUM, 1975).
Les résultats U-Pb montrent que pour toutes les roches mentionnées ci-dessus, la mise en place s'est faite entre 955 m.a. et 910 m.a,. On peut considérer que l'âge de 910 m.a. obtenu sur l'uraninite de la negmatite de Rymteland
(dans la granodiorite à hornblende) représente la d.^îrnière manifestation magma- tique dans le Rogaland. La discordance entre certains âges Rb-Sr et U-Pb sera discutée dans ce travail (cf 3ème partie).
Au niveau de l'encaissant métamorphique, la synthèse récente de P. PASTEELS et J. MICHOT (1975) fixe à 1000 m.a. le maximum de l'activité métamorphique;
cet âge correspond à des raonazites concordantes ou quasi concordantes et à l'in- tersection supérieure avec Concordia d'une corde définie par plusieurs fractions de zircons de gneiss oeillés et de gneiss granitiques. Dans les paragneiss
cependant, des âges discordants plus vieux (jusque 1200 m.a.) ont été obtenus sur zircons pour plusieurs roches ; ils pourraient correspondre à des événe- ments pré-métamorphiques ou à des âges mixtes.
