Anorthosite : Anorthosite : Roche plutonique leucocrate à gros grains constituée essentiellement de plagioclase (généralement labradorite ou bytownite) souvent avec de petites quantités de pyroxène. L’olivine, l’amphibole, l’ilménite, la magnétite et le spinelle sont aussi parfois présents.
Le terme anorthosite, du frenc anorthose (terme pour plagioclase) a été inventé par Sterry Hunt. Les anorthosites ne sont pas particulièrement abondantes sur Terre, sauf dans quelques endroits comme la province de Grenville, dans l’est du Bouclier canadien. En tant que type de roche, on peut affirmer que les anorthosites se sont formées sur toute l’étendue des temps géologiques et qu’elles se forment probablement encore aujourd’hui. Les occurrences d’anorthosites sont très diverses, et lorsque leurs caractéristiques distinctives sont utilisées pour les catégoriser, il devient évident que certains types montrent des restrictions temporelles très claires.
Ashwal (1993) a catégorisé les anorthosites en six types de base :
1) les anorthosites mégacristallines archéennes, 2) les anorthosites protérozoïques (de type massif), 3) les anorthosites des complexes mafiques stratifiés, 4) les anorthosites des milieux océaniques, 5) les inclusions d’anorthosites dans d’autres types de roches, et 6) les anorthosites extraterrestres.
Anorthosites mégacrystiques archéennes
Les roches anorthositiques archéennes peuvent être trouvées comme un composant mineur de beaucoup, mais pas toutes les ceintures de roches vertes archéennes, où elles sont associées à des roches mafiques intrusives et extrusives. Là où elles sont préservées, leurs textures primaires sont distinctives, caractérisées par des mégacristaux équidimensionnels (jusqu’à 30 cm de diamètre) de plagioclase calcaire (généralement > An80) dans une masse de fond mafique. Un lien génétique entre ce type d’anorthosite et les roches volcaniques mafiques des ceintures de roches vertes est impliqué par des occurrences de coulées basaltiques, de filons-couches et de dykes qui contiennent des mégacristaux similaires de plagioclase calcaire, et par les similitudes chimiques entre les basaltes et la masse de fond mafique entourant les mégacristaux dans certaines anorthosites.
Anorthosites protérozoïques (type massif)
Ce type est le plus abondant des anorthosites terrestres, se présentant sous forme de petits plutons à des complexes intrusifs composites de la taille d’un batholithe jusqu’à 15.000-20.000 km2. On peut démontrer que certains de ces grands complexes sont constitués de 20 plutons individuels coalescents ou plus. Le plagioclase est de composition intermédiaire (typiquement An40 ou An-60) et se présente sous forme de cristaux latéraux ; dans certains cas, ces cristaux peuvent atteindre 1 m de diamètre. En plus du plagioclase intermédiaire, les minéraux primaires associés à l’anorthosite de type massif comprennent le pyroxène, l’olivine (ou les deux), les oxydes de Fe-Ti et l’apatite. Ainsi, l’âge, la composition et la texture magmatique distinguent les anorthosites de type massif protérozoïques des anorthosites mégacristallines archéennes. En dehors de l’anorthosite, les types de roches dominants du massif d’anorthosites comprennent leucogabbro, leuconorite et leucotroctolite, avec des roches gabbroïques mineures. Les roches ultramafiques sont extrêmement rares ou absentes, ce qui a conduit Bowen à considérer cette simplicité minéralogique sous l’angle de ce qu’il a appelé « le problème des anorthosites ». On peut montrer que les granitoïdes associés dans l’espace, souvent constitués de charnockites ou de mangérites, représentent des magmas coexistants, mais chimiquement indépendants, probablement produits par la fusion crustale de roches de pays induite par la chaleur des massifs intrusifs d’anorthosites. Cette conclusion résout un débat majeur du 20ème siècle concernant la consanguinité des roches anorthositiques et granitiques, mais la composition du magma parental des anorthosites reste incertaine. S’il est basaltique, comme cela semble probable d’après la minéralogie et la pétrologie, alors un volume important de roches mafiques et ultramafiques est absent des sites actuels d’exposition des anorthosites. Ce fait, ainsi que d’autres indices, a conduit à un modèle en deux étapes largement accepté pour les anorthosites de type massif (Fig.1) qui implique un bassin crustal profond et un fractionnement des fusions basaltiques, une descente des silicates mafiques (peut-être dans le manteau) et une forte flottabilité du plagioclase pour former des cumulats de flottation qui s’élèvent diapiriquement à travers la croûte comme des masses anorthositiques. Ces masses coalescent dans la croûte peu profonde pour former de grands massifs composites.

Modèle pour la génération d’anorthosites de type massif. A) Le magma dérivé du manteau sous-tend la croûte lorsqu’elle s’équilibre en densité. B) Cristallisation des phases mafiques (qui coulent), et fusion partielle de la croûte au-dessus du magma pondéré. Le magma s’enrichit en Al et Fe/Mg. C) Formation de plagioclase lorsque la masse fondue est suffisamment enrichie. Le plagioclase remonte au sommet de la chambre alors que les mafiques coulent. D) Les accumulations de plagioclase deviennent moins denses que la croûte au-dessus et s’élèvent sous forme de plutons de type cristal mush.E) Les plutons de plagioclase coalescent pour former des anorthosites massifs, tandis que les masses fondues de la croûte granitoïde s’élèvent également à des niveaux peu profonds. Les cumulats mafiques restent en profondeur ou se détachent et s’enfoncent dans le manteau. D’après Ashwall (1993)

Anorthosites des complexes mafiques stratifiés
Les intrusions mafiques stratifiées ont un âge allant de l’Archéen au Tertiaire, et contiennent couramment des anorthosites en proportions variables. La taille des grains (généralement
Anorthosites des milieux océaniques
De petites quantités d’anorthosite ont été récupérées par des programmes de dragage dans les crêtes médio-océaniques et les zones de fracture, en particulier dans la mer des Caraïbes et les océans Atlantique et Indien. Les anorthosites ophiolitiques se présentent généralement sous forme de couches fortement délimitées comme celles des intrusions mafiques stratifiées. Les âges de formation des complexes ophiolitiques contenant des anorthosites vont de la fin du Cambrien au début de l’Éocène.
Inclusions d’anorthosites dans d’autres types de roches
Les anorthosites se présentent également sous forme d’inclusions dans d’autres roches ignées dont la composition va de la kimberlite au basalte en passant par le granite. On peut démontrer que certaines sont xénolithiques et représentent des fragments d’autres types d’anorthosites incorporés dans des magmas ascendants. D’autres, cependant, sont cognées, et représentent des accumulations de plagioclase provenant de leurs magmas hôtes.

Anorthosite archéenne montrant des mégacristaux de plagioclase calcaire dans une masse souterraine mafique, lac Pipestone, Manitoba. D’après Ashwal (1993).

Cristaux de plagioclase riches en calcium dans une anorthosite (larvikite). Photo de Ian Geoffrey Stimpson

Couches de chromitite et d’anorthosite dans la zone critique, UG1 du complexe Bushveld, dans l’affleurement classique de la rivière Mononono (anciennement Dwars), près de Steelpoort, province de Mpumalanga, Afrique du Sud. Photo par : Kevin Walsh

Bibliographie

– Cox et al. (1979) : The Interpretation of Igneous Rocks, George Allen and Unwin, London.
– Howie, R. A., Zussman, J., & Deer, W. (1992). Une introduction aux minéraux formant des roches (p. 696). Longman.
– Le Maitre, R. W., Streckeisen, A., Zanettin, B., Le Bas, M. J., Bonin, B., Bateman, P., & Lameyre, J. (2002). Les roches ignées. Une classification et un glossaire des termes, 2. Cambridge University Press.
– Middlemost, E. A. (1986). Magmas et roches magmatiques : une introduction à la pétrologie ignée.
– Shelley, D. (1993). Les roches ignées et métamorphiques sous le microscope : classification, textures, microstructures et orientations préférentielles des minéraux.
– Vernon, R. H. & Clarke, G. L. (2008) : Principes de la pétrologie métamorphique. Cambridge University Press.

Photo

Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulate). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulate). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)
Cristaux de plagioclase et d’orhopyroxène dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase et d’orhopyroxène dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase et d’orhopyroxène dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)
Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ de vision = 7mm)	Cristaux de plagioclase dans une anorthosite (adcumulée). Image XPL. 2x (Champ d’observation = 7mm)

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