Ophiolite

Auteur : Litshani Makambo Daniel

Sujet : Etude des Ophiolites

Date de rédaction : Dimanche, le 11 Octobre 2015 à 20h55

Date de publication : Lundi, le 12 Octobre 2015 1h00

Avant, je définissais les ophiolites comme étant toutes roches métamorphiques se trouvant sur le long de la ligne de carambolage entre la plaque océanique et la plaque continentale.

En discutant avec un ami, notamment LUPER Jérémie  (Futur Géologue), je suis allé plus loin avec des recherches en affirmant que les ophiolites sont un ensemble de roches appartenant à une portion de la lithosphère océanique, charriée sur un continent lors d’un phénomène de convergence de deux plaques lithosphériques (par obduction, j’insiste).

Première présentation

Les « sutures ophiolitiques », témoins d'une fermeture océanique laquelle reste un prélude à la formation d'une chaîne de montagnes, s'observent dans les chaînes de collision comme les Alpes et l'Himalaya.

En vous parlant des Alpes, je ne cesse pas au fond de vous parler du plus grand massif montagneux de l’Europe, s’étendant depuis la Méditerranée jusqu’en Europe centrale, près de Vienne (LAROUSSE p. 1141).

L’Himalaya est une énorme chaîne de montagnes d’Asie, qui s’étend sur 2700 Km de l’Indus au Brahmapoutre, elle est large de 350 Km entre l’Inde et le Tibet. (LAROUSSE p. 1425).

Un des plus spectaculaires charriages d'ophiolites est celui du sultanat d'Oman. Mais ce n'est qu'un de quelque 150 complexes ophiolitiques répertoriés à travers le monde entier.

L’âge de ces ophiolites va de 2 milliards d'années (au Québec) à moins de 3 millions d'années (au Chili). Dans les Alpes françaises et italiennes telles que Queyras, Mont Viso ou Haute Ubaye, les ophiolites, reliques du plancher océanique de la Téthys alpine, ont environ 160 millions d'années ; leur obduction sur la lithosphère continentale est un épisode de l'orogenèse alpine ; tandis que celles de Chamrousse, près de Grenoble, remontent à 400 millions d'années et ont été charriées sur le continent lors de l'orogenèse hercynienne.

Alors, concernant les mots soulignés ci-dessus, ce qui m’intéresse, ce n’est pas le concept « alpine » ou le terme « hercynienne », qui sont respectivement des adjectifs féminins de « alpin » et « hercynien », mais plutôt le mot « orogenèse ». Car, on en distingue deux types. C’est donc une édification des chaînes de montagnes.

Le mot grec ophis, signifiant « serpent », se retrouve dans le nom des ophiolites parce que la texture superficielle de certaines d'entre elles, la serpentine notamment, évoque une peau de serpent. L'origine de ces roches, présentes dans de nombreux massifs montagneux, est restée incertaine jusqu'à l'avènement de la tectonique des plaques. Voilà l’importance de cette discipline.

Origine océanique des ophiolites

Nous savons que les éléments incompatibles ou hygromagmaphiles  tels que l’Uranium, le Thorium, le Potassium, etc., permettaient donc aux Géologues de connaître l’origine du point chaud (hot spot), une zone où le magma sort du manteau, c’est-à-dire qu’un endroit à la surface d’une planète qui a une activité volcanique régulière. Mais pour le cas des ophiolites, c’est l’exploration du fond des océans, notamment au voisinage des dorsales océaniques et des failles transformantes, qui a permis de connaître l’origine océanique des ophiolites.

En effet, les dorsales ou rides océaniques sont de grandes chaînes de montagnes sous-marines, formées par une remontée convective du manteau plastique (Asthénosphère). Les failles transformantes ne sont pas celles qui transforment (ou qui se transforment),  mais plutôt des limites de plaque lithosphérique où il n’y a ni subduction ni création de lithosphère. La subduction est une zone où les plaques lithosphériques se convergent, c’est-à-dire où la plaque océanique s’enfonce dans le manteau sous la plaque continentale. La plaque océanique s’enfonce toujours dans le manteau sous la plaque continentale parce qu’elle est constituée d’éléments lourds.

En effet, les premières campagnes d'exploration firent apparaître une correspondance entre certaines séquences ophiolitiques et certaines séquences de roches des lithosphères océaniques actuelles. Dans les deux cas en effet, la séquence type (très simplifiée) semblait être, de haut en bas, la suivante : sous des radiolarites (sédiments siliceux formés par les squelettes de radiolaires, organismes du plancton marin), on rencontre des basaltes, puis des microgabbros, puis des gabbros, puis des péridotites, ou des serpentines issues de l'altération des mêmes péridotites. On trouve souvent, à la base d'une séquence ophiolitique charriée sur une marge continentale, une "semelle" de roches métamorphiques dont l'épaisseur peut atteindre 300 mètres. Elles sont issues de basaltes et de sédiments rabotés et métamorphisés par la nappe ophiolitique encore chaude au cours de son charriage.

Il convient cependant de ne pas confondre les ophiolites avec les roches constitutives des lithosphères océaniques actuelles. C’est parce que les ophiolites ont parfois subi des phases de métamorphisme et de rétrométamorphisme qui ont considérablement transformé les roches initiale. On constate que les péridotites ont donné des serpentinites, les gabbros des métagabbros (glaucophane, s’il s’agit de métagabbros de type schiste bleu), les basaltes des métabasaltes (on parle des prasinites), les radiolarites des quartzites, etc.

 

Cet échantillon de quartzite a été prélevé et capturé à Matadi (le 22/07/2015), notamment dans la localité de Makomba, commune de Matadi, lors de la descente sur terrain (Etudiants de troisième année de Graduat, Géologie-UNIKIN). Beaucoup d’étudiants ne savaient donc pas que ce quartzite apparaissait lorsqu’il y a eu altération des radiolarites. Il s’agit de grès dont les grains sont intimement soudés par un ciment siliceux, et employé à l’empierrement des voies publiques.

De plus, les processus complexes de tectonisation des ophiolites ont fait que les séries ophiolitiques sont rarement complètes (c'est le cas notamment des ophiolites alpines, reliques dissociées et dilacérées d'un plancher océanique détruit par l'écaillage de la lithosphère océanique au cours de la subduction). Enfin, il faut tenir compte de l'altération due à l'érosion.

On ne peut quand même pas parler des ophiolites sans pour autant bon parler de leurs caractéristiques.

Caractéristiques des ophiolites

Il existe deux types des ophiolites dont lis ophiolites non métamorphisées et les ophiolites métamorphisées.

  1. Des ophiolites non métamorphisées

On les trouve dans le massif du Chenaillet. Il s'agit d'ensembles constitués de péridotites surmontées de gabbros puis de basaltes en coussins. Il s'agit donc des vestiges d'une ancienne lithosphère océanique obductée sur le continent lors de la convergence des plaques.

  1. Des ophiolites métamorphisées

On les trouve dans le Mont Viso. Les gabbros présentent des transformations minéralogiques. En effet, on y trouve de la hornblende, du glaucophane (métagabbro type schiste bleu) et dans certain cas on y trouve du grenat ainsi que de la jadéite (éclogite). Il s'agit ici de la preuve d'une ancienne subduction, à l'occasion de la fermeture de l'océan alpin.

La hornblende est une amphibole noire ou vert foncée assez fréquente dans les roches soit éruptives soit cristallophylliennes. Les roches éruptives sont celles qui  restent formées par les produits d’une éruption volcanique tandis que les roches cristallophylliennes sont des roches métamorphiques qui présentent une structure à la fois cristalline et feuilletée (gneiss et micaschiste).

Le grenat est un silicate double de différents métaux, qui se rencontre dans les roches métamorphiques, et dont une variété rouge est recherchée comme une pierre précieuse. La jadéite est une roche très dure de couleur variant entre le blanc et le vert foncé, dans laquelle est taillée la variété la plus précieuse du jade (pierre fine opaque très dure, d'une couleur qui varie du blanchâtre au vert foncé, constituée de jadéite ou de néphrite).

Genèse

Le développement des recherches océanographiques à partir de 1945 a conduit, au début des années 1960, à l'élaboration de la théorie de la tectonique des plaques, véritable révolution dans le domaine de la géologie. Un ensemble de cartes des fonds océaniques a été dressé, faisant apparaître le réseau interconnecté des dorsales (ou rides) océaniques, réseau qui s'étend sur environ 75 000 km. L'expansion des fonds océaniques à partir des dorsales a été prouvée par la découverte d'anomalies magnétiques alternées, traces des alternances passées du champ magnétique terrestre fossilisées dans le basalte de la croûte océanique. Une expansion est un développement en volume ou en surface.

 

Pillow lava dans les Alpes ( Chenaillet)

La structure de cette croûte a pu être précisée par des sondages et par des campagnes d'exploration menées par des sous-marins (sous-marin américain Alvin, sous-marin français Nautile), notamment le long des failles transformantes. Le manteau supérieur, sous-jacent à la croûte, a pu être atteint, 6 km environ sous la surface de celle-ci. Il est formé de péridotites, généralement altérées, au niveau des failles transformantes, en serpentinites par altération hydrothermale. Séparés de ces péridotites par la discontinuité de Mohorovicic (ou Moho), des gabbros lités forment le plancher de la croûte proprement dite. Au-dessus des gabbros lités se rencontre une zone de gabbros isotropes. Des filons basaltiques généralement verticaux, intrusifs les uns dans les autres ("complexe filonien") s'y enracinent. Ces filons sont surmontés par des coulées de laves basaltiques qui prennent à la surface de la croûte des formes "en coussin", "en polochon" ou "en tube" (pillow lavas).

Une dorsale (grande chaîne de montagnes sous-marine) ou ride médio-océanique est formée par une remontée convective du manteau plastique (asthénosphère). Les conditions de pression et de température permettent un début de fusion du manteau à partir de 75 km de profondeur. Les péridotites du manteau supérieur, productrices de basalte par fusion partielle, sont des lherzolites (olivine + orthopyroxène + clinopyroxène + plagioclase). Elles forment le manteau dit "fertile". Au-dessus viennent les harzburgites (olivine + orthopyroxène + spinelle), résidu des lherzolites après extraction du liquide basaltique, puis les dunites (roches encore plus réfractaires). Ces deux dernières formes de péridotites constituent le manteau dit "appauvri". Au-dessus du Moho, à la base de la croûte, le liquide basaltique s'accumule dans une chambre magmatique (elle peut atteindre quelques dizaines de kilomètres de largeur, quelques kilomètres de hauteur) située sous la dorsale. En se refroidissant lentement (passant de 1 200 degrés à 950-1 000 degrés), il donne naissance aux gabbros lités. Ces gabbros, très proches chimiquement des basaltes, s'en distinguent par une cristallisation grossière, réalisée lentement à la base de la chambre magmatique, ainsi qu'au contact des parois, refroidies par la circulation hydrothermale. Ils sont surmontés par des gabbros non lités (gabbros isotropes) ayant cristallisé plus rapidement au toit de la chambre magmatique. Les basaltes du complexe filonien s'y enracinent. Ils alimentent les coulées de lave et les laves en coussin par fracturation de la partie supérieure de la croûte. L'épaisseur de la couverture basaltique (complexe filonien + coulées de lave) est de l'ordre de 2 000 m. Cette couverture est elle-même recouverte par des sédiments de plaine abyssale : les radiolarites.

 

Les séquences ophiolitiques

 

Séquence ophiolitique.

En 1972, les travaux de la Penrose Conference ont conduit à définir une séquence ophiolitique type comportant de bas en haut les éléments suivants :

  1. un niveau ultrabasique, constitué de péridotites (lherzolites, harzburgites, dunites) ;
  2. un niveau gabbroïque (gabbros lités surmontés par des gabbros isotropes) ;
  3. un niveau filonien (filons subverticaux de microgabbro) ;
  4. un niveau de laves basiques (pillow lavas de basalte).

Cependant, les recherches menées dans les années qui suivirent ont montré qu'une telle séquence caractérisait en fait une lithosphère océanique d'expansion rapide : c'est actuellement le cas pour la lithosphère Pacifique, dont le taux moyen d'expansion est de l'ordre de dix centimètres par an. On est alors en présence d'une croûte océanique épaisse et continue. La partie supérieure du manteau lithosphérique est à dominante harzburgitique (HOT : Harzburgite Ophiolite Type). L'ophiolite d'Oman appartient à ce type, qu'elle a d'ailleurs largement contribué à définir.

En revanche, dans le cas d'une lithosphère océanique d'expansion lente (comme actuellement pour la lithosphère Atlantique, avec un taux d'expansion moyen de l'ordre de 2 cm/an), la croûte océanique est d'épaisseur réduite ; elle est discontinue et peut venir à manquer totalement : les péridotites du manteau supérieur affleurent alors directement au contact de l'océan. Cette partie supérieure du manteau lithosphérique est à dominante lherzolitique (LOT : Lherzolite Ophiolite Type). Les ophiolites alpines des Alpes françaises (massif du Chenaillet, près de Briançon ; massif de Roche Noire près de Ceillac) appartiennent à ce type. À Roche Noire (vallée du Haut Cristillan près de Ceillac), les péridotites du manteau, serpentinisées par altération hydrothermale, affleurent directement sous les radiolarites métamorphisées.

 

Séquence ophiolitique du Chenaillet

Intérêt de l'étude des ophiolites

L'étude des lithosphères océaniques actuelles nécessite la mise en œuvre de moyens considérables, sophistiqués et coûteux : plongées, dragages, forages, mesures géophysiques. Les ophiolites offrent au géologue l'opportunité d'étudier "à pied sec", à l'aide des outils et des méthodes classiques de la géologie, la structure et le fonctionnement d'une lithosphère océanique, surtout quand on a la chance d'avoir affaire à une ophiolite bien conservée et peu déformée, comme c'est le cas de l'ophiolite d'Oman.

Mais en fait, l'étude des ophiolites rencontre l'ensemble de la problématique de la tectonique des plaques, en particulier dans sa dimension diachronique. S'étant formées à des époques diverses, dans divers contextes paléogéographiques, dans divers environnements géodynamiques (dorsales médio-océaniques, bassins d'arrière-arc etc.), obductées sur les continents et intégrées à des chaînes de montagnes lors de diverses orogenèses, les ophiolites sont de précieux témoins, susceptibles de fournir des réponses à nombre de questions posées par les processus d'expansion et de fermeture océanique, de collision de plaques, d'orogenèse, et par le devenir de ces processus au long de l'histoire de la Terre.

Voilà, d’une manière claire, la notion des ophiolites étant un ensemble de roches appartenant à une portion de la lithosphère océanique, charriée sur un continent lors d’un phénomène de convergence de deux plaques lithosphériques (par obduction).

Référence : Dictionnaire Larousse p. 1141et 1425 ; Wikipédia.

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Table des matières

Auteur : Litshani Makambo Daniel 1

Sujet : Etude des Ophiolites. 1

Date de rédaction : Dimanche, le 11 Octobre 2015 à 20h55. 1

Date de publication : Lundi, le 12 Octobre 2015 1h00. 1

Première présentation. 1

Origine océanique des ophiolites. 2

Caractéristiques des ophiolites. 4

Genèse. 4

Les séquences ophiolitiques. 6

Intérêt de l'étude des ophiolites. 7

 

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