IX COMPOSITION CHIMIQUE DES KERSANTITES

IX 1. ELEMENTS MAJEURS

1.1. Composition moyenne des Kersantites

  Kersantites Kentallenites
  (1) (2) (3) (4) (5)
Si02 51.45  49. 80 51.34 49.30 48. 55
A12O3 14.77  13.52  13.94  10.67  10.46
Fe2O3  2.62  1.33  1.26  2.76  
FeO  5.06  6.16  5.74  5.99  9.22
MgO 6. 24  10.39  9. 41  15. 34  l8. 14
CaO  5.99  5.78  5.31  8.06  7.80
Na2O 2.95  2.35  2.62  2.48  2.37
K2O   3.36  2.58  2.82  2.64  2.65
TiO2 1.16  .96  .98  .61  .55
P2O5  .66  .44  .43  .33  .25
MnO  .12  .12  .11  .15  .15
CO2+H2O  4.50  6.52  5.96  1.46  
Total 98.88  99.95  99.93  99.79  100.14

 Tableau 1

1 moyenne des analyses de Kersantites par Rock. (1984)
2 moyenne des analyses de kersantites de ce travail sans le faciès pegmatitique (Ks3'),
3 avec la faciès pegmatitique (Ks3'),
4 moyenne des analyses des kentallenites de Kentallen (Westall, 1968).
5 analyse de kentallenite (Thompson, MS 143 1984)

Le tableau 1, présente une synthèse de la répartition des éléments majeurs dans les kersantites (Rock, 1984), dans les échantillons de kersantite de Kersanton-Rosmellec-Troéoc (1986), et la moyenne des kentallenites (Westall, 1968; Thompson, 1984).

On observe ainsi que les kersantites étudiées (2), sont plus magnésiennes que la moyenne de Rock (1). En parallèle, les teneurs en Si02, A1203, Na20, Ti02 et K20 sont plus faibles. Si l'on fait intervenir dans la moyenne (2), l'analyse de l'échantillons pegmatitique Ks3' (3), la comparaison avec les données de Rock (1), indique que les kersantites étudiées dans ce travail représentent l'intervalle presque complet des compositions chimiques (1).

 


Les histogrammes de la figure 1 représentent les pourcentages en éléments majeurs des kersantites (Rock, 84), des échantillons de Kersanton-Rosmellec, et des kentallenites de Kentallen (Westall, 1968).

On remarque la "continuité" chimique entre ces trois séries d'analyses de roches. Avec une évolution des compositions chimiques des kentallenites aux kersantites, pour tous les éléments majeurs. Il y a une augmentation du Si02, de l'A1203, du K20, du Ti02 et du P2O5, par contre, le FeOt, MgO et le CaO diminuent. Seul le Na2O ne montre pas d'évolution nette.

Cette évolution chimique des kentallenites aux kersantites sera développée plus loin.

1.2. Évolution chimique des kersantites étudiées


La figure 2 présente tous les oxydes majeurs
dosés en fonction du MgO.

Le dernier échantillon, le plus pauvre en MgO est le faciès pegmatitique de Rosmellec Ks3', qui ne contient pas d'olivines.

Pour cette étude, deux couples d'analyses ont été sélectionnée, en connaissant parfaitement leur parenté. Il s'agit pour la plus magnésien des couples (Ks1-Ks4), prélevé dans la carrière de Kersanton, et pour la plus différencié (Ks3-Ks3'), du faciès de Rosmellec présentant un aspect pegmatitique.

L'absence d'olivine dans l'échantillon Ks3', se traduit par une diminution importante du MgO, du FeO et par une
augmentation de Si02, de Na2O, de K20 et d'Al2O3. La composition de Ks3' n'est pas seulement due à l'absence d'olivine mais aussi à une différenciation de Ks3 par cristallisation d'autres minéraux puisque le CaO montre une diminution de 3% (schématisée par l'inflexion de la courbe du binaire CaO/SiO2, fig. 3.).

La différenciation dans le faciès Ks3 se fait à l'intérieur du filon après sa mise en place.

1.2.1. DIAGRAMMES OXYDES/MgO

Une étude bibliographique a été effectuée pour

rechercher toutes les analyses de kersantites de la région de
Kersanton-Rosmellec. Notées ici avec deux figurés différents,
certaines, visiblement inexactes ont été éliminées, mais 5
sur 7 analyses ont été conservées et l'ensemble a été reporté
dans les binaires oxydes/MgO de la figure 2.

Dans les diagrammes de! cette figure, les kersantites prélevées dans les différents sites montrent une évolution chimique importante.

En effet, les teneurs en Si02 varient de 12% entre Ks1 (47.59) et Ks3' (60.56). En reportant les différents oxydes en fonction de MgO, on observe que les éléments croissent ou décroissent de façon régulière.

L'Al203, le Ti02, la K20, le P205, la Na20 ont des variations linéaires, alors que la Si02 et le FeOt présentent des courbes exponentielles. Seul la CaO, initialement linéaire présente une inflexion importante.

1.2.2. HYPOTHESES DE DEPART

Pour essayer d'expliquer l'évolution de la lignée des kersantites, par un modèle, il faut tenter d'éliminer ce qui provient d'un apport extérieur au liquide magmatique.

1.2.2.1. Influence des carbonates

Les raisonnements tenus pour expliciter la différenciation des deux lignées ont été faits sans enlever le carbonate des analyses. Si cette opération avait été effectuée, la première lignée (Ks1-Ks4) n'aurait pas été modifiée car Ks1 et Ks4 en contiennent une même quantité. Pour la seconde lignée (Ks3-Ks3'), Ks3 contenant plus de carbonate, tous les éléments auraient du être augmentés d'un coefficient égal à 1.019, ce qui représente un faible impact sur les modifications en oxydes de Ks3 par rapport à Ks3'.

Ks1 Ks4  Ks3  Ks3'  A2
Bio A  14.10  11.41  Bio A  5.76  12.68  10.07
Bio B 17.95  15.45  Bio B 1 1.33  11.75  12.79
Minx Bl*  18.71 23.63 Plagioc.  33.39 43.84 33.21
Olivine** 12.32  10.62  Quartz  8.33  11.52  6.69
Chlorite 16.96  21.53  Olivine  14.17   12.45
Apatite 1.18  1.76  Chlorite  5.78  3.96  14.03
Carbonates  10.13  7.52  Pyroxène  4.52
Amphiboles  2.11  1.55  Apatite  1.22  1.20  1.79
Altération***  4.53  5.52  Carbonate  2.39  2.73  3.76
Amphibole  14.44  .53  .45
Micropeg.  3.17  11.44
Sphène  .17
Divers****  .13  .24
nb. de coups  3554  3042  1800  3004  2900
Total  100.00  100.00  100.00  100.00  100.0

Tableau.2 Composition modale des kersantites

* Les minéraux blancs sont représentés par les plagioclases et le quartz. 
** Les olivines ont étés comptées à partir de leurs produits d'altération contenus dans les 'Fantômes'.
*** L'altération comprend les minéraux trop petits pour être déterminés et les indéterminés, les minéraux blancs en partie altérés sont comptabilisés dans les minéraux frais correspondant.
**** Pour A2, cela représente les oxydes hors des fantômes d'olivines.

1.2.2.2. Influence de l'altération

La principale altération visible dans ces roches est celle de l'olivine qui se transforme en talc et chlorite. Lorsque l'on calcul, en tenant compte des proportions de chaque phase la composition chimique d'une olivine théorique, on trouve de l'alumine, provenant de la chlorite, donc étrangère à l'olivine primitive. En supprimant l'alumine dans la formule structurale on obtient:(Fe .26 Mg 1.26 Si 1.45)O4. Il y a un excès de silice, il y a donc trop de Si et Al, deux éléments qui augmentent avec la différenciation des kersantites.

1.2.2.3. Ces éléments viennent-ils des Fluides hydrothermaux ?

Non, car si on considère que les carbonates (C02) sont amenés par ces Fluides, on voit que leur teneur diminue avec la différenciation, donc en opposition avec l'augmentation de Si02 et Al203.

1.2.2.4. Conclusion

On peut donc estimer que les Fluides hydrothermaux n'ont apportés avec eux que du C02, du S et bien sûr de l'eau. Pour les autres éléments, ils sont déjà présents dans le magma.

1.3. Étude des 2 couples d'échantillons sélectionnés

1.3.1. Modèle de différenciation var cristallisation fractionnée.

La détermination des phases minérales dont dépend la différenciation chimique des kersantites s'est faite à partir des variations du chimisme et de la minéralogie.

A cet effet, le mode des différents échantillons de kersantite a été déterminé (tableau 2).

Pour chaque lignée, des différences significatives sont apparues

Ks1 ---- >Ks4   Ks3 ---- >KS3'
Olivine -1.7% Olivine  -14.2%
Phlogopite  -5.2%  Amphibole  -13.9%
Plag An55  +5.1%  Plag.  +10.6%
Apatite  + .6%  Phlogopite  + 7.3%

Tableau 3
Différence des % modaux pour chaque lignée de kersantite.

La seconde étape a été de déterminer l'influence de chaque phase minérale sur la composition des kersantites.

Des diagrammes de Harker avec pour chaque échantillon 'père' sont reportées les compositions des différents minéraux (fig 3).


Fig. 3. Diagrammes oxydes/SiO2 avec influence de 
paragenèse simple sur la différenciation des kersantites.


1.3.2. Lignée 1 Ks1-Ks4 Kersanton

Olivine : -2%

L'influence de l'olivine est prépondérante sur l'A1203. Pour les autres éléments, elle influe mais en compagnie d'autres phases minérales.

Phlogopite : -6%

Couplé avec l'olivine, c'est 6% de ferro-magnésien qui disparaissent d'un échantillon à l'autre. La chimisme va refléter de façon importante le contrecoup de cette précipitation.

Le MgO et la FeO diminuent, le MgO plus que le FeO puisque l'olivine et le phlogopite sont fortement magnésiens. En contrepartie, l'A1203, le Na20, la K20 et la Ti02 augmentent, les deux derniers éléments en moindre proportion puisqu'ils intègrent le phlogopite.

Plagioclase : +5%,
La précipitation des Ferro-magnésiens va provoquer un enrichissement du liquide résiduel en composants du plagioclase; A1203, CaO et Na20, qui cristallisera car n'intégrant le Si02 qu'en Faible quantité.

Le feldspath potassique demandant une activité de la silice plus importante, n'apparaîtra pas dans cette première lignée évolutive.

1.3.3. Lignée 2 Ks3-Ks3' Rosmellec faciès pegmatitique

Ce couple d'échantillons est caractérisé par la disparition des olivines et par une précipitation importante des amphiboles calciques (ce qui équivaut à un modèle de cristallisation par fractionnement d'olivine et d'amphibole).

Olivine : -14%

La disparition de ce minéral de Ks3 à Ks3' va provoquer une forte augmentation de Si02 dans le liquide résiduel. Les autres éléments vont aussi subir l'influence de la disparition de l'olivine, mais l'amphibole compensera ou amplifiera ses effets.

Amphibole : -14%

L'action la plus remarquable de l'amphibole sur l'évolution des kersantites est la brusque variation du CaO. En effet, l'analyse a montré que cette amphibole est calcique, le Fractionnement de lu% de ce minéral provoque une diminution brutale de la teneur en CaO du liquide résiduel.

Plagioclase : +10%

L'augmentation dans le liquide de l'AlE03 et du Na20 va permettre à des phases sodi-calciques de cristalliser, ici le plagioclase. De plus, l'analyse minéralogique montre que l'activité de la silice et la teneur en Na20 et K20 sont suffisamment fortes pour que l'albite et le feldspath potassique apparaissent.

1.3.4. Conclusion

L'échantillonage m'a permis de définir deux couple de kersantites. La premier, Ks1-Ks4 (Kersanton) correspond au même liquide initial ayant cristallisé dans un filon, donc en milieu clos. Cette cristallisation des épontes vers le centre à simulé une différenciation par cristallisation fractionnée sur l'intervalle de composition des kersantites les plus basiques (SiO2: 47.59 à 52%).

Le second couple Ks3-Ks3' (Rosmellec), présente unfaciès pegmatitique Ks3') correspondant à une exsolution de Ks3. Les nombreux filonnets pegmatitiques observés sur le terrain qui traversent les blocs de kersantite, permettent de penser qu'ils représentent les liquides de fin de cristallisation des kersantites. Dans ce cas, l'étude par fractionnement d'olivine et d'amphibole permet de simuler la différenciation des kersantites les plus acides (Si02: 50 à 60.56%).

L'évolution chimique des kersantites correspond donc (Fig. ci-dessous), dans un premier temps à un fractionnement surtout d'olivine, avec une influence du phlogopite, et dans un deuxième temps, toujours un fractionement d'olivine mais aussi d'amphibole calcique.


Fig. 4. Diagrammes Oxydes/SiO2 avec la lignée évolutive des 
kersantites de Kersanton-Rosmellec.

1.4 A.F.M.

Sur ce diagramme, ont été reportées toutes les analyses de kersantites de la région de Kersanton-Rosmellec () ainsi que les kentallenites de Kentallen (Westall., 1968), (l).
La lignée des kantallenites-kersantites dans cet A.F.M., se situe sous le domaine des séries calco-alcalines. On remarque que la série des Kersantites-Kentallenites est enrichie en MgO, en effet la comparaison avec une série shoshonitique montre le net décallage vers le pôle magnésien.


A.F.M. (A: Na2O+K2O. F: FeO+.9 Fe2O3. M: MgO), 
des différentes séries volcaniques.

1. Série alcaline du Mont Dore (Villemant).
2. Champ des séries orogéniques selon Ringwood (1974).
3. Série Shoshonitique d'Anatolie.
4. Série Tholéiithique du Skaergaard (Wager, 1960).
5. Série Kentallenite - Kersantite

Kersantites de Kersanton - Rosmellec
l Kentallenites de Kentallen (Westall, 1968)


Les kentallenites représentent les termes les moins différenciés de la série, en comparaison des kersantites (cet aspect sera développé au chapitre: 'Comparaison Kersantites-Kentallenites'.

1.5 Classification de la série Calco-Alcaline

La report des analyses à l'intérieur du diagramme K20/SiO2 indique que les kersantites sont l'équivalent des séries shoshonitiques (Rock,1977). Elles évoluent des compositions des basaltes aux andésites.


Fig. 2. Classification des principales séries volcaniques orogéniques
(d'après Peccerillo et Taylor, 1976 et Lofgren et al., 1981). 
Les étoiles représentent les analyses des kersantites étudiées.

La nature de la série est liée au contexte dans lequel se sont mises en place les kersantites, lors de l'orogène Hercynien en régime compressif. L'enrichissement en K20 d'un magma de type mantellique, indique une fusion de la lithosphère supérieure sialique, épaissie par la chaîne hercynienne.

IX 2. NORME CIPW

IX 2.1. Comparaison Mode-Norme

2.1.1 Quartz modal et normatif

Dans les normes CIPW calculées seul l'échantillon Ks3' présente du quartz, alors que le mode fait apparaître dans tous les Faciès ce minéral en Fin de cristallisation.

Ceci est dû au fait que les kersantites contiennent beaucoup de minéraux sous-saturés dont une grande partie sont complexes et donc non calculés par la norme CIPW. C'est la cas des phlogopites qui sont des Ferro-magnésien pauvres en silice, la norme de ces minéraux fait apparaître des feldspathoïdes, ici de la leucite. La norme est d'autant plus inexacte que la quantité de ces minéraux hydroxylés est forte. Dans Ks1 le phlogopite représente à peu prés le tiers de la roche.

Dans aucun des calculs n'apparaît de feldspathoïdes, ceci indique que les kersantites ne sont jamais sous-saturées, mais saturés ou su saturés en silice.

2.1.2 Corindon normatif

C'est dans l'échantillon pegmatitique Ks3' que l'on trouve aussi du corindon normatif, l'aluminium feldspathisable est devenu supérieur à la somme Na+K+Ca. Il y a donc de l'Al en excès qui va former du corindon. Les kersantites dans leurs termes pegmatitiques deviennent hyper-alumineuses.

IX 2.2. Tétraèdre partiel éclaté de Yoder et Tilley (1962)

Dans ce diagramme Ne-0l-Di-Hyp-Qz (fig. 3), seul les deux ternaires Ol-Di-Hyp et Di-Hyp-Qz ont été représentés, puisque la norme ne montre pas de felspathoides.


Fig. 3. Tétraèdre éclaté de Yoder et Tilley (1962)
pour les kersantites étudiées.

Ce diagramme montre que l'on a une série continue dans les kersantites sans pWroxènes dans la zone des basaltes tholêitiques à olivine normative. L'échantillon Ks3' pegmatitique, se trouve dans la domaine des tholéites à quartz normatif sans diopside puisque l'on a du corindon dans la norme.

L'évolution montre une augmentation en hypersthène et une diminution en olivine et en diopside normatifs, ceci correspond dans la composition de la roche à une augmentation de la silice et à une diminution du FeO, du MgO et du CaO.

IX 3 LES ELEMENTS EN TRACE

IX 3.1. Les éléments dosés

Six éléments en trace ont été dosés par spectrométrie de fluorescence X, ce sont la Co, le Cr, le Ni, la S, le V et le Zn, tableau 1.

  Co Cr Ni S V Zn
Ks1  30  1177  327  1027  128  77
Ks4  31  1158  328  763  106  69
Ks3  32  612  77  1871  130  82
K55  30  526  65  2061  179  75

Ks6

27  645  141  105  110  66

Tableau 1. Eléments en trace dans les kersantites étudiées.


Certains varient tels le Cr, la Ni et la S, alors que les autres Co, V et Zn sont identiques.
Il faut faire la différence entre les éléments inhérents aux Fluides hydrothermaux et ceux primaires, présents dans la roche au moment de sa génèse.

Le S par exemple montre des variations à l'intérieur de la même roche Ks1-Ks4 (1027 à 763 ppm).

Les éléments en trace que l'on utilisera pour distinguer les différentes affleurements seront ceux qui sont primaires, qui varient avec la différenciation et qui ne sont pas remobilisés par les processus hydrothermaux postérieurs.

IX 3.2. Cr et Ni dans la distinction de l'origine des échantillons

Le Cr et le Ni, qui correspondent à cette description, seront utilisés pour différencier chaque faciès de kersantite.

Le diagramme Ni-Cr (fig. 1)montre différentes choses; premièrement, une différence importante entre le Faciès de Kersanton et celui de Rosmellec. Ensuite, les deux échantillons de Kersanton, malgré leur écart dans le chimisme global, montrent les mêmes quantités de Ni et de Cr. Enfin, à l'intérieur du faciès de Rosmellec, seul Ks5 ayant été pris en place, les 2 autres échantillons montrent des variations importantes en Ni et en Cr sans qu'il y ait de rapport avec la différenciation, la progression en Ni et en Cr n'étant pas paralèlle à la variation de Si02 au MgO.

Le Ni et le Cr sont incorporés plus spécifiquement, respectivement dans l'olivine et dans le spinelle.



Fig. 1 Diagramme Ni-Cr dans les kersantites.


On en déduit que Kersanton et Rosmellec ont ét alimentés par deux magmas qui n'ont pas forcément la même origine.

Ks1 et Ks4 ont les mêmes valeurs en Cr et Ni, car ils ont sensiblement la même quantité d'olivine (le spinelle étant uniquement contenu dans cette dernière phase), malgré leur différence de chimisme.

Pour les différents faciès de Rosmellec, les 3 échantillons ont des valeurs différentes mais tout en ayant un coefficient de corrélation proche de 1, cela peut indiquer un magma père qui s'appauvrirait en Cr et Ni, éléments qui vont de préférence dans les premiers minéraux qui cristallisent, donc le spinelle et l'olivine. On peut imaginer des émissions de liquide progressives,dans lesquels l'olivine et le spinelle intègrent de moins en moins de Ni et de Cr.

En effet, on remarque la diminution des teneurs en Cr et Ni du spinelle chromifère dans les kersantites :

Spinelles
% pondéraux Ks1 Ks3
Cr2O3 47.870 41.690
NiO .131 .096

Tableau 2
Spinelles chromifères analysés à la microsonde électronique.