Reconnaissance des enrichissements en FeO* + MgO

Les enrichissements en FeO* + MgO des granites se traduisent par la présence d’enrichissement en minéraux ferromagnésiens. Les enrichissements en minéraux ferro magnésiens peuvent être de différents types. On peut les trouver, à l’échelle microscopique, sous forme d’assemblages, de biotite, cordiérite, et orthopyroxène dans les granites et le matériel résiduel (Dombrowski, 1997). On les trouve aussi, à l’échelle macroscopique, sous forme d’agrégats de biotite, cordiérite et orthopyroxène (Collins et aL, 1989; Garcia-More no et al, 2007; Guernina and Sawyer, 2003; Lafrance et al, 1995; Ugidos and Recio, 1993). Une autre forme commune des enrichissements en minéraux ferro magnésiens sont les schlieren à l’intérieur des granites. Leur présence a été observée dans de nombreux granites (Barbey et aL, 2008; Milord and Sawyer, 2003). On observe également des auréoles enrichies en biotite autour des xénolites dans les granites (Collins et aL, 1989), et des enrichissements en biotite au contact entre les dykes granitiques et les roches encaissantes (Dombrowski, 1997)

Cartographie et échantillonnage

Le premier objectif de ce projet était d’effectuer une carte dupluton afin de déterminer les relations spatiales existant entre le granite et les roches encaissantes et déterminer un modèle de mise en place du magma. Pour cela, une campagne de terrain a été faite. Au cours de la campagne de terrain les divers faciès granitiques, existant dans le pluton, ont été identifiés par l’étude de la granulométrie et de la minéralogie. Nous avons également déterminé le matériel contaminant par l’observation des enclaves et des roches encaissantes. Les zones d’hétérogénéités dans le granite ont été déterminées et observées, en portant plus particulièrement attention aux zones riches en minéraux ferromagnésiens telles que les zones riches en schlieren, les agrégats et les porphyroblastes ferromagnésiens, de manière à identifier les phases pouvant être responsables d’un enrichissement enFeO* + MgO du magma. Au cours de la campagne de terrain, nous avons également échantillonné 90 échantillons les plus représentatifs possible des différents faciès granitiques, des roches encaissantes, et des différents types d’enrichissement en minéraux ferromagnésiens.

Étude géochimique

Une analyse géochimique, in situ, à la microsonde électronique (pour les éléments majeurs) ainsi qu’au spectromètre de masse par torche à plasma à ablation laser (LA-ICP11 MS) (pour les éléments en trace) a été effectuée sur 15 échantillons de granites et granulites résiduelles. Les échantillons de granite ont été choisis pour représenter les différents faciès du granite avec présence ou non de grenat, les différents types de schlieren identifiés et les agrégats de biotite. Les roches résiduelles analysées représentent les différents types de roches encaissantes observées à Wuluma. Cette analyse a été effectuée sur les plagioclases, les feldspaths alcalins, et les minéraux ferromagnésiens (cordiérite, orthopyroxène, grenat et biotite). Au cours de la session à la microsonde électronique, les différents types d’oxydes présents ont été identifiés. L’analyse géochimique in situ a permis de compléter l’analyse pétro logique pour identifier les variations de composition entre différents types de biotites présents. La géochimie in situ à également permis de comparer les compositions entre les différents minéraux présents dans les divers faciès du granite et dans les roches résiduelles, ainsi que dans les schlieren et agrégats de biotite.

Roches encaissantes de Wuluma

Des travaux antérieurs ont décrit les roches encaissantes de la région de Wuluma comme des roches métapsammitiques et métapélitiques du faciès granulitique (Clarke et aL, 2007; Collins et aL, 1989; Lafrance et a l , 1995). Les roches pélitiques sont formées de grenat, cordiérite, feldspath, quartz, biotite et oxyde de fer/titane, et les roches psammitiques d’orthopyroxène, feldspath, quartz, biotite et oxyde de fer/titane. Dans les migmatites, les leucosomes sont décrits comme ayant une texture granitique avec une granulométrie moyenne et dans lesquels la biotite est rare (Clarke et aL, 2007). La partie mésocratique se compose de feldspath, biotite et cordiérite avec des grenats ou orthopyroxénes pas toujours présents et a une granulométrie plus fine. Clarke et al (2007) décrit une fine ceinture mafique (inférieur à lcm), le long de la bordure des leucosomes, qui se compose de cordiérite et biotite avec parfois de l’orthopyroxène.

Les grenats sont almandin avec un Mg# entre 0.15 et 0.36. Ils ont une composition en élément en trace homogène avec un appauvrissement en terres rares légères et un enrichissement enterres rares lourdes, ainsi qu’une anomalie négative en Eu (Clarke et aL, 2007). Les orthopyroxènes sont des hypersthènes et montrent des patrons en terres rares moyennes et lourdes, variables mais en fonction de leur origine (leucosomes ou roches mésocratiques). Les biotites ont des compositions variables avec un Mg# allant de 0.45 à 0.64 et ont des concentrations en terres rares légères sous la limite de détection, une anomalie positive faible en Eu et une augmentation progressive en terres rares lourdes. Les plagioclases ont des compositions d’oligoclase à andésine et les feldspaths alcalins sont des microclines (Clarke et a l , 2007; Collins et a l , 1989).

Les schlieren

Les schlieren sont très abondant à Wuluma, particulièrement dans la partie Sud du pluton (Fig. 2 chapitre 3). La plupart sont inférieurs à 1 cm. de large, mais certains peuvent atteindre jusqu’à 5 cm. Trois types de schlieren ont été identifiés sur le terrain : les schlieren wispy, les schlieren associés aux enclaves, et les schlieren longs. Les schlieren wispy sont courts (inférieurs à 20 cm) et fins. Ils ont une granulométrie fine, ont généralement des formes incurvées et sont rarement orientés (Fig.6 Chapitre 3). On les retrouve uniquement dans les parties les plus homogènes du granite à granulométrie moyenne. Les schlieren associés aux enclaves se situent généralement au niveau des extrémités des enclaves et prolongent l’enclave (Fig. 6 Chapitre 3). Ils ont une granulométrie fine, sont longs, étroits et sinueux. Ils sont orientés NO – SE (Fig. 2.4). On les retrouve dans tous les types de granites, indépendamment du type de roches enclavées, et sont les plus présents là où le granite est le plus hétérogène (c’est à dire au Nord Est et au Sud Ouest).

Les schlieren longs ont des compositions similaires aux schlieren associés aux enclaves mais ne sont pas géographiquement reliés à des enclaves (Fig. 2.5 d et Fig. 6 Chapitre 3). De plus leur structure interne est différente; ils montrent une évolution de leur taille de grains depuis le centre vers le bord (Chapitre 3). Les schlieren longs se retrouvent principalement dans le granite homogène à grains moyens et sont orientés NNO – SSE (Fig. 2.4), parallèlement aux différents dykes (Fig. 2.5 e). Les schlieren longs peuvent parfois être recoupés par des dykes. Les schlieren longs et les schlieren associés aux enclaves sont orientés parallèlement à la foliation magmatique présente dans leur granite hôte, ce qui indique un lien étroit entre la formation des schlieren et la mise en place du granite.

Foliation Trois types de foliation ont été observés : une foliation magmatique, une foliation marquée par l’orientation des schlieren et une foliation marquée par l’orientation des enclaves. De plus un litage compositionnel est présent dans la majorité des roches encaissantes. Lorsque la roche n’est pas litée, une foliation peut être présente et est marquée par les biotites. Cette foliation reste faible. La foliation magmatique, marquée par l’orientation des cristaux de biotite et de feldspath dans la matrice, est présente dans tous les faciès granitiques de Wuluma et est orientée NO – SE (Fig. 2.4). La foliation magmatique dans le granite à grains fins est mesurée dans les dykes (car le granite à grains fins n’est présent que sous forme de dyke). La foliation dans ces dykes est orientée subparallèle aux murs, ce qui laisse penser que le sens de mouvement du magma était parallèle à ceux-ci. La foliation magmatique dans le granite à grains moyen et à gros grains est mesurée dans les dykes ou dans le granite homogène. Le granite homogène s’est mis en place par succession de dykes. Les dernières traces visibles de ces dykes sont les schlieren longs (cf chapitre 3).

L’orientation des schlieren wispy et longs est différente de celles des schlieren associés aux enclaves (Fig. 2.4). Ceci peut s’expliquer par le fait que ces schlieren ne se trouvent pas dans les mêmes zones du granite (chapitre 2 section 2.3.2). Au niveau de certains affleurements, la foliation magmatique est orientée parallèle aux schlieren, mais sur d’autres les schlieren et la foliation magmatique peuvent se recouper (Fig. 2.7). Dans ce cas, la relation entre l’axe du schlieren (bordure de dykes) et la foliation magmatique laisse penser à une relation de type C-S et est en accord avec un cisaillement dextre lors des injections de magmas (Blumenfeld and Bouchez, 1988). En général, la foliation dans les dykes de granite à grains fins (<lm.) est orientée subparallèle aux murs des dykes, ce qui laisse penser que le sens de mouvement du magma était parallèle à ceux-ci La déformation du granite se poursuit en domaine subsolidus (notamment au niveau des quartzs) avec extinctions roulantes et à certains endroits de la recristallisation (uniquement du quartz). Cette déformation est la continuité de l’épisode de cisaillement dextre qui a permis la mise en place du granite, elle ne changera donc pas l’orientation des foliations magmatiques.

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Table des matières

CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
1.1. Problématique et objectifs
1.2. Méthodologie
1.2.1. Choix de la zone d’étude
1.2.2. Reconnaissance des enrichissements en FeO* + MgO
1.2.3. Cartographie et échantillonnage
1.2.4. Etude pétrologique et géochimique
1.2.4.1 – Étude pétrologique
1.2.4.2 – Étude géochimique
1.2.5. Modélisation
1.3. Géologie régionale
1.3.1 Evénement Strangways précoce
1.3.2 Événement Strangways tardif
1.3.3 Orogenèse Alice Springs
1.3.3 Roches encaissantes de Wuluma
CHAPITRE 2: CAMPAGNE DE TERRAIN
2.1. Roches encaissantes
2.1.1. Les granulites mafiques
2.1.2. Les granulites psammitiques
2.1.3. Les granulites pélitiques
2.2. Granite de Wuluma
2.2.1. Dykes
2.2.2. Hétérogénéités
2.2.2.1. Les enclaves de roches encaissantes
2.2.2.2. Les schlieren
2.2.2.3. Les agrégats de biotites
2.2.3. Foliation
2.2.4. Zones de cisaillement
2.2.5. Structures de dilatation
2.2.6. Plis
2.2.7. Structures lobées syn-magmatique
2.2.8. Faciès
2.2.8.1. Granite à grains
2.2.8.2. Granite à grains moyens
2.2.8.3. Granite à grains gros
2.3. Mise en place du pluton de Wuluma
2.3.1. Travaux antérieurs
2.3.2. Modèle
CHAPITRE 3: ÉTUDE PÉTROLOGIQUE ET GÉOCHIMIQUE
Résumé
Source of biotite in the Wuluma Pluton: replacement of peritectic and magmatic
phases and disaggregation of enclaves and schlieren
Abstract
Research Highlights
1. Introduction
2. Geological setting
2.1. Regional Geology
2.2. Wuluma Pluton
3. Petrology
3.1. Analytical methods
3.2. The Country Rocks
3.2.1. Mafic Granulite
3.2.2. Psammitic Granulite
3.2.3. Pelitic Granulite
3.3. Granitic rocks of the Wuluma Pluton
3.3.1. Fine-grained granites
3.3.2. Medium-grained granites
3.3.3. Coarse-grained granites
3.3.4. Enclaves of country rock
3.3.5. Schlieren
3.4. General trends of garnet andbiotite compositions
4. Trace elements in minerals
4.1. Rare Earth Elements
4.2. Other trace elements
5. Interpretation and discussion
5.1. Sources of the enclaves
5.2. Origin of the schlieren
5.2.1. Enclave-related schlieren
5.2.2. Long schlieren
5.2.3. Wispy schlieren
5.3. Modification of schlieren and minerals
5.3.1. PerHectic garnet
5.3.2. Replacement by biotite
5.3.3. Biotite in the Wuluma granite
6. Conclusions
Acknowledgements
References
FIGURE CAPTIONS
CHAPITRE 4: MODÉLISATION
4.1. Méthodologie
4.1.1. Système utilisé et base de données
4.1.2. Composition roche totale
4.1.3. Fiabilité du modèle
4.3. Résultats: Pseudosections P-T
4.3.1. Granulite pélitique résiduelle
4.3.2 Granulite psammitique résiduelle
4.3.3 Granite
4.4. Résultats : Pseudosections T-X
4.4.1. SL-75
4.4.2. SL-64
4.4.3. SL-25
4.5. Problème du fer
4.6. Réactions de remplacement pendant la cristallisation du magma
4.6.1 Réactions
4.6.2 Variations de Mg# ‘_
4.7. Autres implications de la modélisation
4.8. Trois différents types de granites
CHAPITRE 5: DISCUSSION ET CONCLUSION
5.1. Mise en place du pluton
5.1.1 Conditions Pression – Température
5.1.2 Modèle deformation du pluton
5.2. Origine des biotites à Wuluma
5.3. Modélisation
5.4. Implications globales pour la pétrologie et géochimie des granites de type S
Conclusion
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES