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Le Dôme migmatitique du Velay :
Le Dôme du Velay ou complexe anatectique du Velay représente le plus grand ensemble de migmatites et de granites anatectiques français, 125 km de long sur 80 km de large. Il est situé dans le sud-est du Massif Central, il s’est formé à la fin du Carbonifère, vers -300 millions d’années, à la fin de l’orogenèse hercynienne.
◍ – Il est conseillé de lire auparavant :
▤ – 2 – Métamorphisme – Introduction
▤ – 2.2 – Diagrammes P-T-t – – Trajets des roches métamorphiques
▤ – 2.4 – Dôme métamorphique et dôme migmatitique :
▤ – 3 – Anatexie
▤ – 4 – Migmatites
▤ –
◍ – Poursuivre la lecture :
▤ – 2.4 – Série métamorphique des cirques de Gavarnie :
◍ – Retour à la page principale :
▤ – 1 – Migmatites et anatexie – Introduction :
Le dôme migmatitique du Velay – Présentation :
Le dôme du Velay – La fusion crustale – un exemple Ardéchois
Jean Marcaudière – Université de Lorraine
Les migmatites du Dôme du Velay se sont mises en place en deux épisodes en fin de l’orogenèse hercynienne, dans un laps de temps de 10 à 15 millions d’années, de -314 ± 5 Ma à -301 ±5 Ma.
M. Jean Macaudière a développé un document très bien présenté et très accessible sur les migmatites et l’anatexie qui se sont mises en place dans le Velay, dans le Massif Central du sud-est. ===> –(⚑)– ===> –(⚑)– Université de Lorraine ===> –(⚑)–
Le document concernant le site du Velay est découpé en plusieurs chapitres :
◍ – Présentation du site : — Le dôme du Velay — ===> –(⚑)–
La structure dont nous allons étudier la bordure sud constitue un domaine dans lequel se sont développés d’intenses phénomènes de fusion de la croûte terrestre (fusion crustale). Elle correspond à un dôme thermique fonctionnant à la fin du cycle hercynien. Ce domaine s’appelle le dôme du Velay et s’étend sur l’Ardèche, la Haute Loire et l’extrême sud de la Loire.
Les phénomènes de fusion ont conduit à la formation de migmatites et de nombreux granites. Ils représentent un cas d’école en particulier avec l’intense production d’un minéral décrit par le minéralogiste Cordier, la cordiérite.
Voyons d’abord la présentation de ce Dôme du Velay dans son cadre régional.
◍ – Les témoins de la fusion crustale — Les migmatites M3 et M4 ===> –(⚑)–
Les migmatites sont présentes en deux sites différents, formées à des dates différentes et dans des circonstances géodynamiques différentes, elles sont notées M3 et M4.
Dans l’histoire de cet ensemble géologique, seulement ce qui concerne la fusion crustale est présenté ici :
▻ – Le site D3 qui correspond à une phase de convergence : ◽ – Les datations absolues lui donnent un âge de 314 ± 5 Ma. (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997).
Cette étape correspond aux migmatites M3
▻ – Le site D4 qui correspond une phase de divergence : ◽ – Les datations absolues lui donnent un âge de 305 à 301 ±5 Ma (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997).
Cette étape correspond aux migmatites M4
◍ – Les migmatites : les roches, quelques généralités : – ===> –(⚑)–
Les migmatites, le passage du métamorphisme au magmatisme :
◾- Définitions :
L’élévation de la température peut provoquer dans un domaine donné la fusion partielle de la croûte terrestre. On obtient alors :
Des migmatites
… Ce sont des roches de mélange entre :
◽ – des parties passées par l’état fondu (dites leucosomes)
◽ – des parties restées solides (dites mélanosomes ou restites)
Des granites
… Ce sont des roches qui résultent :
◽ – Du collectage du matériel fondu
◽ – De sa migration et de son transfert vers les niveaux supérieurs de la croûte où il forme des massifs.
◾- Les métatexites et les diatexites – Glossaire :
Les métatexites et les diatexites sont des migmatites qui diffèrent par le niveau de fusion partielle qu’elles ont subi.
… Les métatexites sont les premières à se former, elles conservent la foliation de la roche d’origine (gneiss ou micaschistes).
… Les diatexites sont des métatexites soumises à des conditions de Température et de Pression supérieures à celles sous lesquelles les métatexites se sont formées. La fusion est plus importante, la foliation que présentait les métatexites a disparu.
Les métatexites et les diatexites présentes sur le même échantillon, côte à côte
Métatexite :
Migmatite dans laquelle la foliation est largement préservée par le processus de fusion (syn. stromatite).
Diatexite :
Migmatite dans laquelle une foliation préexistante est effacée par le processus de fusion partielle (syn. nébulite).
Le dôme migmatitique du Velay :
Présentation des deux sites.
◍ – Les migmatites M3 :
Les migmatites M3 – Le texte : ===> –(⚑)– —- les photos commentées – ===> –(⚑)–
◾- Présentation :- ===> –(⚑)–
Dans notre zone d’étude, on peut identifier une première phase de fusion sur des critères structuraux, minéralogiques et thermodynamiques :
◽ – Cette fusion est contemporaine de l’événement D3 car associée aux plis P3.
◽ – Quartz et feldspaths fondent, mais la biotite ne participe pas à la fusion (Montel et al., 1992). On a surtout production de métatexites.
◽ – Les conditions de formation sont : T<750° — P=500 MPa soit 5kbar ≅ 14 km de profondeur. (Montel et al., 1992)
◽ – Les datations absolues lui donnent un âge de 314 ± 5 Ma. (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997)
Cette phase de migmatisation sera donc appelée M3.
◾- Les photos commentées – ===> –(⚑)–
Dans cet épisode, les roches sont des gneiss migmatitiques, la roche reste structurée. Nous observons des métatexites.
◾- Migmatites M3, ce qu’il faut retenir :
◽ – Quartz et feldspaths fondent, mais la biotite ne participe pas à la fusion (Montel et al., 1992). On a surtout production de métatexites.
◽ – Les conditions de formation sont : T<750° ___ P=500 MPa ≅ 5kbar ≅ 14 km de profondeur. (Montel et al., 1992) ___ âge de 314 ± 5 Ma. (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997)
◍ – Les migmatites M4 :
Les migmatites M4 – Le texte : ===> –(⚑)– —- les photos commentées – ===> –(⚑)–
◾- Présentation :- ===> –(⚑)–
Un second stade de migmatisation est décelable dans la région. Ses caractéristiques en sont le suivantes :
◽ – Cette fusion est contemporaine de la mise en place du dôme du Velay.
◽ – Quartz, feldspaths et biotite fondent ensemble. Comme la biotite est partiellement détruite, la structure primitive des gneiss s’efface puisqu’elle est surtout marquée par l’orientation de la biotite. On parvient rapidement à des diatexites.
◽ – En même temps que l’apparition du liquide, va cristalliser un autre minéral appelé cordiérite. La cordiérite peut être remplacée par du grenat dans les roches où le rapport Fe/Mg est plus élevé (leucogneiss).
◽ – Les conditions de formation sont : T>850° — et P=400MPa soit 4kbar, ±11km de profondeur (Montel et al., 1992) . À comparer avec la température correspondant à un gradient géothermique normal soit 360°.
◽ – Les datations absolues lui donnent un âge de 305 à 301 ±5 Ma (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997).
Cette migmatite sera appelée M4 (parfois MV pour vellave). M4 est surtout visible en bordure sud du Dôme car au centre la fusion est plus forte et on a surtout abondance de granites.
A noter que M4 a tendance à masquer M3 qui est surtout identifiable lorsque M4 est peu développée. (Suc de Montasset, sentier de la Forêt des volcans, Pic Ladenne par exemple)
Cette phase de migmatisation sera donc appelée M4 ou MV.
◾- Les photos commentées – ===> –(⚑)–
Dans cet épisode, les gneiss migmatitiques obtenus dans l’épisode précédent ont disparu au profit d’une migmatites qui a perdu sa structure, car les biotites sont partiellement été détruites. Nous observons des diatexites.
◾- Migmatites M4, ce qu’il faut retenir :
◽ – La biotite, dans ces conditions de température et de pression, est détruite, on obtient ainsi une grande quantité de magma.
◽ – Les conditions de formation sont : T>850° ___ P=400 MPa ≅ 4 kbar ≅ ±11 km de profondeur (Montel et al., 1992) – À comparer avec la température correspondant à un gradient géothermique normal soit 360°. ___ âge de 305 à 301 ± 5 Ma. (Respaut et al., 1996 ; Mougeot et al., 1997).
◍ – Pour aller plus loin : le point sur les sites migmatitiques du « Dôme du Velay » – ===> –(⚑)–
◾- Le trajet P-T-t des roches du Velay :
◾- Le texte :
▻ – Diagramme P-T illustrant le chemin suivi par les roches au cours du métamorphisme.
Étape 1 –
◽ – Lorsque la température atteint les premières courbes de fusion vers 700°C la muscovite se déstabilise pour former un liquide granitique :
_____ Muscovite+quartz+feldspath+eau = liquide
◽ – L’eau disponible dans les roches contribue également à la formation du liquide :
_____ Quartz+ feldspath+eau = liquide
◽ – La biotite reste stable et constitue l’essentiel du résidu de fusion.
Cette étape correspond aux migmatites M3
Étape 2 –
◽ – Lorsque la température atteint des valeurs de l’ordre de 800°C la biotite devient instable donnant un liquide granitique et un résidu constitué de cordiérite ou de grenat selon la composition de la roche.
_____ Biotite+feldspath+quartz = liquide + cordiérite/grenat
Cela correspond aux migmatites M4
Étape 3 –
◽ – Suite à la baisse des températures, la fusion a de nouveau lieu dans le domaine de stabilité de la biotite, là où de l’eau est disponible, expliquant la présence de liquides granitiques à biotite dans des cisaillements tardifs. Sont donc enregistrées dans les roches la montée en température (chemin prograde) puis la baisse des températures (chemin rétrograde).
◍ – Les Trajets P-T-t des roches pour les cas M3 et M4 – ▻ – ===> –(⚑)–
◾- Les secteurs Pet T où où a eu lieu l’anatexie :
Un exemple de diagramme P-T pour les phases D3 (secteurs hachurés) et D4 (secteurs ponctués ) du Dôme.
Les secteurs correspondent aux domaines P et T déduits des équilibres minéraux en différents lieux et par différents auteurs. (voir Montel et al., 1992 pour des explications détaillées)
◾- Les trajets P-T-t des M3 et M4 au cours du temps:
Un exemple de diagramme PT au cours du temps (t) tracé pour les phases D3 et D4 en bordure (1) et au sein (2) du Dôme.
Les secteurs hachurés correspondent aux domaines P et T déduits des équilibres minéraux. (voir Barbey et al., 2005 pour des explications détaillées)
Remarque : En observant le trajet 1, on peut remarquer que les mouvements géodynamiques à l’intérieur de la croûte ne sont pas réguliers.
Le dôme migmatitique du Velay – Bibliographie :
◾- Une présentation du site du Velay par Jean Macaudière Professeur à l’ENSG et Pierre Barbey Professeur à L’Université de Lorraine :
▻ – La fusion crustale – un exemple Ardéchois – ===> –(⚑)– – Accueil
▻ – Les témoins de la fusion de la croûte terrestre – ===> –(⚑)–
… La description des phénomènes migmatitiques et anatectiques qui se sont déroulés dans le dôme du Velay.
▻ – Pour aller plus loin – ===> –(⚑)–
… Les trajets P-T effectués par les roches impliquées.
◾- Autres présentations :
▻ Vies sauvages dans les Sucs –
Le granite du Velay: un granite « mal fini »…– – ===> –(⚑)–
… Pourquoi « mal fini » ? : les liquides magmatiques n’ont pas migré vers la surface, ils sont restés sur place, où ils ont cristallisé !
… Le blog de Michèle Wersinger vous présente tous les mois de nouveaux articles relatifs à la région des Sucs, en bords de Loire.
▻ J-F. Moyen, A. Villaros _ Université jean Monnet – Saint-Etienne
… Géologie de la chaîne hercynienne dans l’Est du Massif Central Français …– – ===> –(⚑)–
Rq : Pages 17 – 23 – une analyse détaillée correspondant au site traité par Jean Marcaudière.
◍ – Michel Faure – Institut des Sciences de la Terre d’Orléans – Université d’Orléans – Eduscol – Planet-Terre – Ce géologue a beaucoup travaillé sur la chaîne varisque, en particulier dans le Massif Central.
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◾- Le migmatisme :
▻ – Structure et évolution pré-permienne du Massif Central français 3/3 – Magmatisme et scénario géodynamique – Michel Faure …– – ===> –(⚑)–
Rq : Une autre présentation fouillée du magmatisme du Velay,
▻ – La géologie anté-permienne de la Montagne Noire (Sud du Massif Central) Michel Faure –===> –(⚑)–
… Rq : Informations concernant les migmatites de la Montagne Noire complétées par des notions générale sur le migmatisme.
◾- Présentations de Michel Faure concernant le Massif Central :
▻ – Structure et évolution pré-permienne du Massif Central français – Michel Faure :
… 1/3 – Évolution des idées et architecture en nappes – ===> –(⚑)–
… 2/3 – Évènements tectono-métamorphiques successifs – ===> –(⚑)–
… 3/3 – Magmatisme et scénario géodynamique – ===> –(⚑)–
Rq : une présentation de la migmatisation dans le Montagne Noire et dans le Velay.
