Les Charnockites

Définition - La charnockite est une roche de composition granitique contenant de l'orthopyroxène (photo de gauche), associé ou non à de la biotite, parfois de l'amphibole et du grenat (photo de droite), ...


Charnockite d'Ansignan dans le massif de l'Agly, Pyrénées. Sur la photo de gauche, l'orthopyroxène est gris, associé à la biotite noire. En bordure du massif de la charnockite, le grenat (à droite de la photo de droite) complète la paragenèse de la roche ; à côté de la pièce, l'orthopyroxène est brun.

... des minéraux "opaques" (oxydes métalliques) auxquelles s'ajoutent les minéraux leucocrates du granite : quartz, plagioclase et feldspath potassique. Cette charnockite peut avoir une origine métamorphique : elle présente alors la texture des roches métamorphiques : foliation ou litage métamorphique ; on parle alors de gneiss charnockitique. Elle peut avoir une origine magmatique "granitique". Dans ce cas, elle a une texture grenue.

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Photo de lame mince de la Charnockite d'Ansignan (massif de l'Agly, Pyrénées). LPNA
Opx : orthopyroxène, Biot : biotite ; Q : quartz ; F : feldspath ; le segment mesure environ 1 mm - cliquez sur la photo pour voir en LPA.

Quelle est la différence entre un granite et une charnockite ? C'est le remplacement du minéral ferro-magnésien hydraté, la biotite, par l'orthopyroxène, minéral de composition voisine, mais anhydre : pour simplifier, la charnockite est un granite "anhydre".

Le nom de Charnockite a été défini par Holland en 1900, du nom de Jacob Charnock (fondateur de Calcutta) dont la tombe est faite de cette roche, abondante en Inde. En France, il n'y a qu'un massif de taille significative (quelques km2) : la charnockite d'Ansignan dans le massif Nord Pyrénéen hercynien de l'Agly (au Sud de St Paul de Fenouillet).

Un diagramme PT - Schématisons graphiquement (figure ci-dessous) les évolutions métamorphiques dans les hauts degrés métamorphiques, à la transition faciès amphibolite (Am) - faciès granulite (G) - anatexie (An). Les transformations métamorphiques se font par le biais de réactions de déshydratation du type H = A + V dans laquelle H et A sont respectivement des minéraux ou assemblages de minéraux hydratés (H) et anhydres (A). En fait, l'évolution est progressive et les minéraux sont de moins en moins hydratés vers les hautes températures. Dans le cas extrêmes, à hautes températures, tous les minéraux sont anhydres : on est alors dans les conditions du faciès granulite (domaine G sur la figure). V est la phase Vapeur qui est essentiellement de l'eau (H2O), parfois diluée par du dioxyde de carbone (CO2) et d'autres "gaz" en faible quantité, auxquels s'ajoutent différents ions.

Dans le cas qui nous intéresse, nous avons représenté la réaction de déshydratation : Biotite + Quartz = orthopyroxène + feldspath potassique + vapeur. Les 3 autres réactions du diagramme sont des réactions de fusion qui marquent la limite entre les transformations métamorphiques et le domaine magmatique ou anatexie (ou migmatisation) (domaine An sur la figure). Ces réactions sont de 2 types : Biotite + Quartz + feldspath potassique + vapeur = Magma ; orthopyroxène + feldspath potassique + Quartz + vapeur = Magma d'une part et Biotite + Quartz = Magma + orthopyroxène+ feldspath potassique d'autre part. Les 2 premières sont des réactions de fusion "classiques" appelées réactions de fusion eutectique (ou fusion congruente). La 3ème est un peu particulière, puisqu'elle produit un magma et un nouveau minéral (réaction de fusion péritectique ou incongruente). On remarque que les réactions eutectiques consomment la phase vapeur, tandis que la réaction incongruente n'en consomme pas, ni n'en produit.

Prenons maintenant 3 exemples de gradients métamorphiques : la flèche en pointillé foncé correspond à un gradient de Moyennes Pressions (MP ou PI : pressions intermédiaires) ; les 2 autres flèches (pointillés gris clair), à plus basses pressions, correspondent à des gradients de basses pressions (BP ou, pour celui de plus BP, du métamorphisme de contact).

Origines des charnockites - Un ensemble de roches de composition appropriée est métamorphisé dans les conditions d'un gradient de MP ; à hautes températures, ces roches atteignent les conditions du faciès amphibolite (domaine Am sur la figure), puis celles de l'anatexie : elles fondent partiellement (Biotite + Quartz + feldspath potassique + vapeur = Magma) et donnent des migmatites ou gneiss migmatitiques ou anatectiques. En général, les conditions de la réaction Biotite + Quartz = Magma + orthopyroxène + feldspath potassique ne sont pas atteintes.

A l'opposé, dans les conditions de très basses pressions (flèche grise pointillée la plus haute sur la figure), les roches franchissent la réaction : Biotite + Quartz = orthopyroxène + feldspath potassique + vapeur et deviennent des gneiss charnockitiques du faciès granulite. Ces roches, déshydratées, ne pourront pas fondre, car l'eau n'est pas disponible pour la réaction orthopyroxène + feldspath potassique + Quartz + vapeur = Magma.

Considérons le cas intermédiaire. La réaction Biotite + Quartz + feldspath potassique + vapeur = Magma est franchie. La fusion commence (des migmatites entourent le massif charnockitique d'Ansignan). La vapeur disponible dans la roche est rapidement épuisée ; si la température augmente encore, la réaction Biotite + Quartz + feldspath potassique = Magma + orthopyroxène (qui ne nécessite pas d'eau) est alors franchie (à plus basses T qu'à MP) et la fusion produit un magma charnockitique.

En conclusion - Deux origines sont possibles pour les charnockites : métamorphisme dans les conditions du faciès granulite et anatexie à hautes T. Ces explications restent simplifiées, car je n'ai pas fait allusion à la nature des fluides et leurs pressions partielles (phase Vapeur) dont les rôles sont majeurs dans ces conditions ultimes du métamorphisme !

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Photo de lame mince de la Charnockite d'Ansignan (massif de l'Agly, Pyrénées). LPA ;
le segment mesure environ 1 mm - cliquez sur la photo pour voir en LPNA.

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