Ophiolites

Ophiolites
Titre: Ophiolites . Ajouté Par : coursgeologie . Le: 18 Apr 2011 12:24.
Les ophiolites sont des lambeaux de planchers océaniques retrouvés dans les montagnes. Par
extension, le terme est appliqué aux constituants des planchers océaniques que l'on récupère par
forages. Ophiolite vient de ophidien qui est le sous ordre des reptiles.
Les ophiolites sont constituées principalement de serpentinite dont le minéral essentiel est la
serpentine.
Les plus vieux planchers océaniques ont 165Ma, ils sont dans le Pacifique au NW du Japon et dans
l'Atlantique central vers les Caraïbes. Les planchers des Atlantiques N et S ont au maximum 80Ma
(crétacé). C'est l'age de ces vieux planchers qui ont eu le temps de refroidir et de se densifier qui
explique le début de subduction dans cette zone de l'Atlantique avec l'arc volcanique comprenant la
Martinique et la Guadeloupe et le prisme d'accrétion sédimentaire de l'île de la Barbade.
Il existe des ophiolites beaucoup plus anciennes que 165Ma, jusqu'à plusieurs milliards d'années
(Ga). Ces ophiolites très anciennes permettent de retrouver une partie de l'historique de la
tectonique des plaques; leur composition a montré que les mécanismes de la tectonique ont changé
depuis 2Ga certainement parce que la température était alors plus élevée, la croûte moins rigide et
les mouvements de plaques plus rapides. Aidé par des simulations, l'hypothèse d'un nombre de
plaques principales supérieur à 12 est acceptée.
La péridotite d'un plancher océanique se différentie de la péridotite de remontées mantelliques par
son appauvrissement en silice. C'est le cas de la péridotite des remontées dans les Pyrénées qui
sont nées de la fermeture d'un rift continental le long d'une faille transformante qui est plus riche en
silice. Cet appauvrissement est la principale caractéristique des ophiolites, la péridotite appauvrie
évolue vers de la harzburgite.
Lors du voyage en Ardèche nous avons trouvé des inclusions de péridotite dans des bombes
volcaniques, cette péridotite na pas été appauvrie par la formation d'un plancher océanique et sa
remontée n'a pas induit un appauvrissement significatif.
Aujourd'hui, le taux maximum de fusion partielle des roches est de 15%, or les péridotites âgées de
2Ga retrouvées correspondent à des taux de fusion de plus de 50% (présence de picrite – lherzolite
à grenats – riche en ferro magnésiens). Cette fusion partielle dans le plancher océanique est
provoquée par une baisse de pression suite au rifting qui s'accompagne d'une remontée de
l'asthénosphère.
Les ophiolites étaient connues avant la formulation de la théorie de la tectonique des plaques: elles
étaient appelées les roches vertes (appelées ainsi du fait de leur couleur). Les cartes du BRGM
indiquaient, il n'y a pas encore très longtemps, les roches vertes du Chenaillet comprenant des
basales, des gabbros et des serpentinites; elles étaient associées au volcanisme.

Différences entre lithosphère océanique et série ophiolitique.
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Les épaisseurs de gabbros et de basaltes constituent et ont constitué la croûte océanique, il en a
été déduit une coupe type appelée série ophiolitique qui a été comparée avec la croûte océanique
du fond des océans Pacifique et Atlantique. Elles se sont révélées différentes et par exemple la
constitution des ophiolites du Chenaillet est proche de celle du plancher atlantique alors que celle
des ophiolites d'Oman est proche de celle du plancher pacifique. Nous sommes donc en présence
de 2 types de planchers avec bien sûr toute la gradation possible entre ces deux types.
Dans l'Atlantique, les sédiments reposent directement sur du manteau appauvri avec par endroits
des gabbros et des basaltes. Dans le Pacifique, les sédiments reposent sur des épaisseurs
importantes de gabbros et de basaltes et les péridotites se trouvent nettement plus profondément.
La croûte océanique a donc entre 0 et 7km d'épaisseur alors que la croûte continentale est épaisse
de 30km. Ceci est lié aux densités qui sont de 2,7 pour la croûte, de 2,9 pour les planchers
océaniques et 3,2 pour les péridotites du manteau supérieur.
Correspondance entre les appellations des géologues et des géographes.
Marges continentales → plateau continental et talus
Plaine (ou plancher) océanique → plaine abyssale
Fosse de subduction → fosse abyssale (domaine adal)
Dans les dépôts sédimentaires, présence fréquente de radiolarites.
Les niveaux 1, 2 et 3 forment la croûte océanique. Les éléments magmatiques sont sous les
sédiments, il s'agit:

- des basaltes tholéïtiques, la lave refroidie par l'eau a donné des laves en coussins. Ces roches
contiennent souvent des sulfures de Cu et Zn issus de circulations hydrothermales dans cette
portion de la croûte (couche 2). Le refroidissement rapide par l'eau permet d'éviter l'ébullition et
l'explosion de ces coussins, ce refroidissement est favorisé par la pression dans le cas d'écoulement
à grande profondeur, ce taux d'explosion augmente quand la profondeur diminue.
- des roches plutoniques: gabbros avec des cheminées (dykes de dolérite à structure doléritique,
c'est à dire que les cristaux à la périphérie sont plus petits que les cristaux au centre ce qui indique
un refroidissement plus rapide) qui les traversent pour l'écoulement du basalte: l'ensemble forme le
complexe filonien. Au fond de la chambre magmatique, il y a décantation ce qui produit des roches
plutoniques litées (ce n'est pas une foliation car il ne s'exerce pas de force unidirectionnelle même
s'il y a une pression). Dans les cas de litage, les minéraux ne sont pas orientés à l'intérieur d'une
couche: il n'y a pas de linéation des minéraux. C'est ce qui différencie les gabbros lités des
amphibolites. (cf. filons vus au Chenaillet).
- des gabbros massifs à gros cristaux (1 à 5cm).
Au fond de la chambre il y a de l'olivine plus lourde que les gabbros. Quand les pyroxènes fondent le
résidu réfractaire (qui contient les olivines) est plus pauvre en silice, le magma résultant de la fusion
partielle a une composition permettant la cristallisation de l'olivine bien que celle ci n'ait pas fondue.
La péridotite appauvrie (ou réfractaire) est aussi appelée péridotite crustale (ou cumulative). Le
Moho est une limite entre des matériaux différents: la croûte et la péridotite mantellique, c'est une
limite pétrochimique détectée sismiquement. Les péridotites cumulatives déplacent cette limite. Le
manteau pétrologique correspond à la péridotite appauvrie (serpentinisée) et non à la péridotite litée.
A Chamrousse , il y a des péridotites litées avec des lits de chromite et de fer, ce sont donc des
éléments de la croûte. L'épaisseur totale de ces gabbros et roches associées peut atteindre 2 à
5000m.
Ancienne interprétation des roches vertes.
L'origine volcanique de ces roches était connue. Elles provenaient de grandes coulées de laves
ayant subi un refroidissement différentiel sous l'eau: en surface des pillows lavas se sont formés,
plus en profondeur le refroidissement a été plus lent permettant la cristallisation des gabbros. Les
péridotites se déposent dans les zones les plus internes.

ancien modèle d’interprétation des ophiolites appelées roches vertes
Modèle de fonctionnement d'une chambre magmatique sous une dorsale rapide.
Le plancher océanique est une émanation de l'asthénosphère. Il se forme un diapir du manteau
supérieur qui remonte vers une zone de moindre pression ce qui a pour conséquence une fusion
partielle (forte baisse de P à T presque constante).
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Modèle de dorsale rapide
1 asthénosphère en fusion partielle 2 fluage latéral à l’état solide 3 injection de magma 4 brassage
par convection
5 cristallisation fractionnée près des parois 6 dépôts de cumulats 7 épanchements de basalte
8 injection de magma différencié au toit de la chambre 9 circulation hydrothermale
Dans les 15% de fusion partielle les pyroxènes sont principalement concernés. Dans le manteau, la
péridotite a une teneur proche de l'équilibre entre les 3 pôles du triangle de Streckeisen des roches
ultrabasiques (léger déficit en olivine).

La péridotite évolue en lherzolite appauvrie avec la fusion des CPx jusqu'à la harzburgite puis vers
les dunites (fusion des Opx). Dans les dunites, il n'y a plus de pyroxènes mais de l'olivine et d'autres
corps comme des sphènes (cas du mont Olympus dans le massif ophiolitique de Chypre).
Au Chenaillet, il n'y a pas de harzburgite mais de la lherzolite, en Oman: présence de harzburgite, à
Chypre: présence de dunite.
Suite à la fusion partielle, le résidu réfractaire devient le manteau lithosphérique appauvri au niveau
des dorsales océaniques.
A Chamrousse, présence de cumulats contenant de la chromite. De même en Nouvelle Calédonie,
les gisements de nickel sont dans des péridotites.
Seule une partie du magma riche en Si donne des gabbros, le reste remonte dans le complexe
filonien et donne de la dolérite puis les laves en coussins. Le complexe filonien est peu important au
Chenaillet.