Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le principal objectif de la présente étude consiste en la détermination des processus responsables du développement des auréoles métamorphiques de contact. L'observation de terrain, l'étude pétrographique et l'analyse de la taille des grains de quartz en fonction de la distance à partir du granite ont été utilisées pour définir la limite des zones des minéraux métamorphiques et l'étendue des auréoles de contact. Ce qui a permis par la suite, de distinguer les deux événements métamorphiques régional et de contact. Les analyses de la composition chimique des minéraux et des roches, l'établissement des zones métamorphiques et hydrothermales, et la détermination des conditions P-TXHPO par l'étude géothermobarométrique ont été effectués pour mettre en évidence les processus (physiques et chimiques) responsables de la formation des auréoles métamorphiques.

Deux auréoles métamorphiques générées dans une série gréso-pélitique (paléozoïque) déjà affectée par un métamorphisme régional à faciès schistes verts, et situées dans des zones structurales différentes ont été examinées en détail. L'auréole d'Oulmès, large de 2 à 2,5 km, est créée car le pluton granitique d'Oulmès syntectonique (de diamètre d'environ 5 km et d'âge de 290-300Ma), le long de l'axe de I anticlinorium Khouribga-Oulmès, dans une zone de cisaillement ductile. Par contre, l'auréole de Ment, large d'environ 2,5 km, est générée par le granite de Ment post-tectonique (de diamètre d'environ 10 km et d'âge de 279 Ma), sur le flanc oriental du synclinorium Fourhal - Telt.

Les assemblages minéralogiques rencontrés dans les deux auréoles métamorphiques indiquent un métamorphisme à faciès cornéennes à hornblende "hornblende hornfels faciès". Les isogrades minéralogiques définis dans la partie périphérique des deux auréoles (biotite dans l'auréole d'Oulmès et biotite + andalousite dans l'auréole de Ment) sont concentriques autour des plutons, alors que la partie interne abrite des isogrades (andalousite, staurotide et cordiérite à Oulmès, et feldspath potassique à Tvlent) qui sont soit discontinus soit entrecoupés. De plus, la complexité des patrons des isogrades est accentuée par les zones d'altération hydrothermale instaurées postérieurement dans la partie interne des deux auréoles. Les isogrades minéralogiques rétrogrades coupent ceux progrades formés antérieurement.

La composition totale des roches encaissantes dans les deux auréoles influe sur le pourcentage modal et la diversification des assemblages minéralogiques. Ainsi, la faible abondance des plagioclases (5%) reflète le faible taux de Na2O et CaO dans les métapélites des deux auréoles. La variation de la composition minéralogique est également similaire dans les deux auréoles. Cette variation se traduit notamment par l'augmentation de Fe/(Fe+Mg) et Ti dans les biotites, et la réduction de phengite dans les micas blancs, avec l'accroissement du grade métamorphique. La variation de la composition des micas est liée principalement à la substitution de Tschermak qui croît avec l'augmentation du grade métamorphique.

La variation enregistrée dans la composition totale des roches dans les deux auréoles métamorphiques est liée principalement à celle de la composition initiale des sédiments. Cependant, les variations caractérisées par la mobilité de quelques éléments alcalins, notamment le Cs, dans les roches encaissantes sont dues à des processus d'altération hydrothermale qui se manifestent à proximité du granite sur une zone d'environ 200m. Néanmoins, à l'exception du comportement de H2O, du Cs et du Rb, le métamorphisme de contact dans les deux auréoles est considéré comme isochimique, et le système chimique intrinsèque est généralement fermé. La tourmalinisation (en terme de B2O3) intense observée dans la partie ouest des deux auréoles est due aux phénomènes métasomatiques.

Le profil de distribution de température et le pic du métamorphisme (T«600°C), ainsi que la variation de XH2O (0,9 à 0,7 de l'intérieur vers l'extérieur des auréoles) sont similaires dans les deux auréoles. Cependant, l'auréole d'Oulmès qui contient la staurotide et la cordiérite a été formée à une pression (2 kb =200 MPa) remarquablement supérieure à celle de Ment (1,3 kb =130 MPa). Le refroidissement des auréoles s'était peut être produit dans des conditions isobariques, mais la différence de pression (0,4 kb =40 MPa) enregistrée dans l'auréole d'Oulmès est due au soulèvement de 7,5 mm par an considérant un refroidissement de 200000a.

Dans les deux auréoles, l'analyse de la taille des grains de quartz en fonction de la distance à partir du granite montre une croissance systématique des grains (de taille initiale de l'ordre de 33 um) avec l'augmentation du grade métamorphique. Cependant, l'auréole d'Oulmès contient des qrains plus gros (a 200/um) que ceux (100 um) analysés dans l'auréole de Ment. Ce qui indique que l'auréole de Ment s'était refroidie plus rapidement que celle d'Oulmès. Aussi, l'étendue des deux auréoles de contact définie à partir des données de la taille des grains de quartz est plus large que celle déterminée à partir des isogrades minéralogiques. Ce qui suggère la fiabilité de l'analyse de la taille des grains de quartz pour définir la limite des auréoles de contact créées dans des terrains antérieurement métamorphisés. Les modèles log taille moyenne des grains de quartz - distance à partir du granite, montrent dans l'auréole d'Oulmès une histoire T-t similaire dans ses parties est et ouest, suggérant ainsi une ascension verticale du pluton granitique d'Oulmès. Par contre, T'auréole de Ment enregistre dans sa partie ouest une histoire T-t différente de celle montrée à l'Est; suggérant une mise en place inclinée vers l'Ouest du corps intrusif de Ment.

La comparaison du rapport largeur de l'auréole/dimension du pluton, avec les modèles non spécifiques de température indique dans l'auréole d'Oulmès un transfert de chaleur principalement par conduction. Cependant, les données de géothermométrie et les patrons de distribution de l'altération hydrothermale indiquent une circulation du fluide hydrothermal qui se cantonne principalement aux confins du granite et à la périphérie de l?auréole. L'auréole de Ment relativement étroite, et créée à une faible profondeur semble être témoin dans sa partie ouest, d'un transfert de chaleur par circulation advective du fluide ouverte sur la surface terrestre. Par contre, sa partie est enregistre au niveau de la face interne du pluton moins de perte de chaleur par conduction que dans la partie ouest; ce qui induit un grade métamorphique élevé représenté par une zone à feldspath potassique.

Cette étude démontre que l'analyse de la taille des grains de quartz - distance peut fournir des informations utiles quant à l'histoire T-t des auréoles métamorphiques de contact. De plus, il a été montré dans cette étude que cette technique ne doit pas se limiter seulement à des roches pures monominérales (eg. métaquartzites), mais peuvent être appliquées avec succès à des metapélites polyphasées.