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

Résumé

La différenciation crustale, qui donne à la croûte continentale ses caractéristiques spécifiques, est un processus qui dépend notamment du transfert vers la surface de magmas d'anatexie formés à la base de la croûte. Une alternative au modèle de "dyking", dominant dans la littérature, est la migration pervasive des magmas d'anatexie. Ce mécanisme de transfert forme des complexes d'injections qui sont des zones de haut grade métamorphique dans lesquelles de grandes quantités de leucogranites sont injectées de façon pervasive. Les complexes d'injections sont avant tout décrits et définis comme des réseaux d'extraction et de transfert de magmas dans la littérature. Cependant, l'observation de ces terrains et les modélisations numériques laissent supposer qu'une partie non-négligeable de magmas est piégée dans ces réseaux. L'hypothèse testée au cours de ce doctorat est que les complexes d'injections sont des zones d'accumulation de magmas. Il est aussi postulé que cette accumulation de magmas a une influence importante sur certains paramètres de la croûte continentale. Pour tester ces hypothèses, une étude de terrain basée sur une cartographie régionale de la sous-province d'Opinaca a été effectuée. Les terrains de l'Opinaca sont surtout composés de roches métasédimentaires (90 % de métagreywackes et à 10 % de métapélites) qui contiennent une quantité variable de leucogranites présents sous forme de veines et de dykes. L'analyse métamorphique des terrains métasédimentaires indique que le degré maximal de fusion partielle à l'échelle régionale est d'environ 15 %. En comparaison, grâce à la description d'un grand nombre d'affleurements, il est estimé que le contenu typique d'un affleurement en leucogranite est d'environ 65 %. Cette différence entre la quantité de leucogranites produits in situ (15 %) et la quantité de leucogranites observée (65 %), qui est plus grande que les erreurs pour chacune des estimations, indique que le complexe d'injection de l'Opinaca agit comme un réservoir de magmas d'anatexie. L'accumulation de magmas se situe à des niveaux profonds de la croûte, plus profonds que les modèles classiques. Cela a des implications sur certains paramètres de la croûte. Notamment, les leucogranites sont enrichis en éléments producteurs de chaleur comparativement à leur source et aux métasédiments en général. L'accumulation de leucogranites dans le complexe d'injection de l'Opinaca se traduit alors par une augmentation de production de chaleur à des niveaux profonds (relativement à un scénario où les granites sont transportés dans la croûte supérieure). L'analyse lithogéochimique, associée à la pétrographie, montre que les leucogranites accumulés dans le complexe d'injection de l'Opinaca sont presque tous issus d'un fractionnement précoce (interprété comme un fractionnement "en route" des leucogranites). L'analyse des leucogranites montre des évidences (géochimiques et pétrographiques) d'un fractionnement de feldspath potassique qui forme des cumulats et un liquide résiduel enrichi en plagioclase albitique et en quartz. De nombreux leucogranites montrent des évidences géochimiques (appauvrissement extrême en terres rares), pétrographiques (présence de grenat) et texturales (grande proportion de pegmatites) qui indiquent que le complexe d'injection de l'Opinaca est composé majoritairement de granites évolués. L'accumulation de ceux-ci dans la croûte moyenne profonde a des implications pour la différenciation crustale, car cela remet en cause la vision classique du transfert et de l'évolution des leucogranites dans l'ensemble de la croûte. Une conséquence importante est la capacité des complexes d'injections à libérer des fluides à la fin de l'épisode métamorphique. Ceux-ci peuvent réhydrater des assemblages de haut grade et possiblement produire une fusion partielle secondaire par influx d'eau. L'ensemble de l'étude a permis de mieux comprendre les mécanismes et l'impact de la mise en place pervasive de magmas d'anatexie dans la croûte continentale. Les conséquences de la mise en place d'un complexe d'injection, soulevées dans le cadre de cette recherche, sont importantes dans la compréhension globale de la croûte continentale et du processus de différenciation.