Anorthosite
1019119
31259094
2008-07-03T12:20:02Z
Thijs!bot
105469
robot Ajoute: [[sk:Anortozit]]
[[Image:Lunar Ferroan Anorthosite 60025.jpg|thumb|200px|right|Anorthosite lunaire, Musée national d'histoire naturelle, [[Washington, DC]].]]
L''''Anorthosite''' est une roche [[Structure (pétrographie)#Structure phanéritique|phanéritique]] [[roche plutonique|intrusive]] et [[roche ignée|ignée]], composée pour la plus grande partie de [[feldspath]] [[plagioclase]] (90-100%), et d'une petite quantité (0-10%) de composants mafiques tels que le [[pyroxène]], l'[[ilménite]], la [[magnétite]], et l' [[olivine]].
On distingue deux types d''''anorthosite terrestre''' : l'arnorthosite [[protérozoïque]] (ou anorthosite de massif) et l'anorthosite [[Archéen|archéenne]]. Ces deux types d'anorthosite apparaissent dans des contextes différents, apparemment liés à périodes précises de l'[[histoire de la Terre]] et semblent avoir des origines distinctes.
L''''anorthosite lunaire''', formant les parties les plus claires de la surface lunaire, a fait l'objet de nombreux travaux d'étude<ref Name="Norman04">M. Norman, ''The Oldest Moon Rocks'', Planetary Science Research Discoveries, 2004. {{en}}[http://www.psrd.hawaii.edu/April04/lunarAnorthosites.html www.psrd.hawaii.edu].</ref>.
== L’anorthosite protérozoïque==
===Datation===
Bien que quelques ensembles d'anorthosite se soient formés soit à la fin de l'[[archéen]], soit au début de l'ère [[phanérozoïque]], la grande majorité des anorthosites protérozoïques datent, comme leur nom l'indique, de l'ère [[protérozoïque]] (entre 2500 et 542 [[million d'années|Ma]]).
===Composants===
Les intrusions de [[roche plutonique|plutons]] d'anorthosite possèdent des tailles très variées. Les plus réduits, dont on trouve un grand nombre d'exemples aux [[États-Unis]], ne font pas plus de quelques douzaines de kilomètres carrés. D'autres, comme l'anorthosite du Mont Lister, au nord du [[Labrador]] ([[Canada]]), font plusieurs milliers de kilomètres carrés.
Beaucoup d'anorthosites protérozoïques sont associées à la présence d'autres types de roches qui leur sont contemporaines et sont très distinctives (on parle de « suite anorthosite » ou de « complexe anorthosite-mangerite-charnockite »). Ces roches sont entre autres la [[diorite]] riche en fer, le [[gabbro]] et la [[norite]] ; des roches [[leucocratique]]s mafiques telles que la [[leucotroctolite]] et la [[leuconorite]] ; et des roches [[Roche magmatique#Roches ultramafiques|felsique]]s riches en fer dont la [[monzonite]] et le [[granite rapakivi]]. De grandes quantités de [[Roche magmatique#Roches ultramafiques|roches ultramafiques]] ne sont pas associées à la présence d'anorthosites protérozoïques.
Les formations d'anorthosite protérozoïque sont communément désignées sous le terme de ''massif''. Mais on discute encore pour savoir quel terme serait le plus propre à décrire les formations d'anorthosite combinée aux roches mentionnées ci-dessus. Les articles les plus anciens utilisent le terme de ''complexe''. L'expression ''suite plutonique'' a servi à décrire la présence de grosses concentrations d'anorthosite dans le nord du Labrador. En 2004-2005, on a proposé le terme de [[batholite]] comme étant le plus approprié.
Les batholites d'anorthosite peuvent occuper des aires qui varient entre quelques douzaines de km² à plus de 20 000 km² dans le cas de la suite plutonique de ''Nain'' dans le nord du [[Labrador]].
Les exemples les plus remarquables se trouvent dans le sud ouest des États-Unis ([[Appalaches]]), à l'est du [[Canada]], au sud de la [[Scandinavie]] et en [[Europe]] de l'Est. Quand on reporte les occurrences précitées sur une carte de la [[Pangée (continent)|Pangée]] en simulant la configuration géologique de cette ère, on observe que ces [[batholite]]s se retrouvent alignées à la suite les unes des autres, ce qui laisse supposer qu'elles se sont formées dans le même [[craton]]. On ne sait pas grand chose des conditions ni des contraintes qui présidé à leur formation (voir la section [[Anorthosite#Origines des anorthosites protérozoïques|origines]] ci-dessous).
===Caractéristiques physiques===
Comme elle se compose majoritairement de [[feldspath]] plagioclase, la plupart des affleurements d'anorthosite ont une teinte [[gris]]e ou [[bleu]]tée. Les cristaux de [[plagioclase]] peuvent être [[noir]]s, [[blanc]], bleus ou gris, et présentent parfois une belle [[adularescence]], connue sous le nom de ''labradorescence''. On appelle d'ailleurs ce type d'anorthosite de la [[labradorite]]. Le minerai mafique contenu dans l'anorthosite peut être du clino[[pyroxène]], de l'ortho[[pyroxène]], de l'[[olivine]], ou, plus rarement, de l'[[amphibole]]. On y trouve aussi communément des oxydes tels que la [[magnétite]] ou l'[[ilménite]].
Les plutons d'anorthosites sont des roches phanéritiques avec une structure grenue assez grossière, c'est-à-dire qu'ils contiennent des [[cristal|cristaux]] de plagioclase et des minéraux mafiques de plusieurs centimètres de long. On trouve plus rarement des mégacristaux de plagioclase de plus d'un [[mètre]] de long. Cependant, la plupart des anorthosites protérozoïques ont été soumises à un [[métamorphisme|métamorphisme de contact]] au cours duquel les cristaux géants se sont recristallisés pour donner des cristaux plus petits, ne laissant que la trace du méga-cristal originel.
Si la plupart des plutons d'anorthosite protérozoïque semblent ne pas présenter de traces importantes de structures [[wikt:igné|ignées]] (on n'observe plus que des traces de métamorphisme qui signalent leur ancienne présence), certains en revanche possèdent une couche ignée qui se distingue par la taille de ses cristaux, son contenu mafique ou ses caractéristiques chimiques. Ce type de couche est due au comportement [[rhéologie|rhéologique]] du [[magma (géologie)|magma]].
===Caractéristiques chimiques et isotopiques===
Les éléments de feldspath plagioclase des anorthosites protérozoïques se situent généralement entre An{{ind|40}} et An{{ind|60}}<ref>Les [[Feldspath#Les plagioclases|plagioclases]], qui par définition contiennent plus de 90% d'anorthosite, sont des solutions solides totales d'un [[Feldspath#Tableau des plagioclases selon la proportion albite/anorthite|système de deux minéraux : l'anorthite et l'albite]]. L'[[anorthite]] est 100% calcique (Ca) alors que l'[[albite]] est sodique (Na). Il existe toute une série de plagioclases que l'on distingue en fonction de leur teneur plus ou moins élevée en anorthite ou en albite par l'indication An (anorthite) suivie d'un chiffre. ''An{{ind|40}}'' désigne un plagioclase contenant 40 % d''''an'''orthite et 60 % d'albite sur la base du pourcentage de cations. Voir aussi [http://www.univ-lille1.fr/geosciences/cours/petro_endogene/cours_6.pdf#search=%22anorthite%20albite%20An%2040%25%22]</ref>. Cette fourchette est de caractère intermédiaire et constitue l'une des caractéristiques permettant de distinguer les anorthosites [[protérozoïque]]s des anorthosites [[archéen]]nes. Les minéraux mafiques de l'anorthosite protérozoïque varient beaucoup en terme de composition, mais sont généralement peu riches en [[magnésium]].
La [[chimie]] des [[oligo-élément]]s contenus dans les anorthosites protérozoïques et les autres types de [[roche]] qui leur sont associées ont fait l'objet d'études détaillées de la part de chercheurs dont l'objectif était de formuler une théorie plausible de leur [[genèse]]. Cependant il n'existe pas encore de consensus sur l'interprétation des résultats et donc sur la genèse des anorthosites (Voir la section ''[[Anorthosite#Origines des anorthosites protérozoïques|origines]]'' ci-dessous). On trouvera dans la courte liste ci-dessous les références aux résultats de ces travaux, y compris les résultats concernant les roches supposées apparentées à l'anorthosite protérozoïque : Bédard (2001)<ref Name="Bédard01">J.H. Bédard, ''Parental magmas of the Nain Plutonic Suite anorthosites and mafic cumulates: a trace element modelling approach'', Journal of Petrology 141, 747-771, 2001.</ref> ; Emslie ''et al.'' (1994)<ref Name="Emslie94">R.F. Emslie, M.A. Hamilton, R.J. Theriault, ''Petrogenesis of a Mid-Proterozoic Anorthosite-Mangerite-Charnockite-Granite (AMCG) Complex: Isotopic and Chemical Evidence from the Nain Plutonic Suite'', Journal of Geology 102, 539-558, 1994.</ref> ; Xue et Morse (1994)<ref Name="Xue94">S. Xue, S.A. Morse, ''Chemical characteristics of plagioclase and pyroxene megacrysts and their significance to the petrogenesis of the Nain Anorthosites'', Geochimica et Cosmochimica Acta 58, 4317-4331, 1994</ref>; Emslie et Stirling (1993)<ref Name="Emslie93">R.F. Emslie, J.A.R. Stirling, ''Rapakivi and related granitoids of the Nain Plutonic Suite: geochemistry, mineral assemblages and fluid equilibria'', Canadian Mineralogist 31, 821-847, 1993.</ref>; Xue et Morse (1993)<ref Name="Xue93">S. Xue, S.A. Morse, ''Geochemistry of the Nain massif anorthosite, Labrador: Magma diversity in five intrusions'', Geochimica et Cosmochimica Acta 57, 3925-3948, 1993.</ref>.
Certains travaux ont tenté d'établir l'identité des anorthosites à partir des isotopes du [[néodyme]] (Nd) et du [[strontium]] (Sr), en étudiant plus particulièrement les anorthosites de la ''suite plutonique de Nain'' (NPS). Cette discrimination isotopique sert à évaluer la validité des sources potentielles des magmas qui ont donné naissance aux anorthosites. On trouvera certains résultats détaillés dans la section ''[[Anorthosite#Origines des anorthosites protérozoïques|origines]]''.
===Origines des anorthosites protérozoïques===
Les origines des anorthosites protérozoïques sont l'objet d'un débat théorique qui dure depuis plusieurs [[décennie]]s. La première question qui se pose est celle de la génération du [[magma (géologie)|magma]], précurseur indispensable de toute [[roche ignée]].
Le magma engendré par la fusion de petites quantités du [[manteau (Terre)|manteau]] est généralement composé de [[basalte]]. Dans les conditions normales de [[température]] et de [[pression]], la composition du magma exige qu'il se [[cristal]]lise à partir d'une teneur de 50 à 70 % en [[plagioclase]], le reste de la roche donnant majoritairement des cristaux de minéraux mafiques. Mais les anorthosites ont une forte teneur en plagioclase, de l'ordre de 90 à 100 %, et on ne les trouve jamais associées aux roches ultramafiques qui leur sont contemporaines. D'où le '''problème de l'anorthosite'''. Diverses solutions ont été proposées pour résoudre ce problème, dont la plupart s'appuient sur diverses disciplines subordonnées à la géologie.
Une hypothèse qui date des débuts de la controverse suggère l'existence d'un magma de type particulier, le magma anorthositique, qui se serait formé en profondeur et plus tard solidifié dans la croûte terrestre. Mais le [[solidus (diagramme de phases)|solidus]] d'un magma anorthosique est trop élevé pour qu'il reste [[liquide]] très longtemps dans les conditions de température normale de la croûte terrestre, ce qui en fait une hypothèse peu probable. On a pu alors montrer que la présence de [[vapeur d'eau]] pouvait abaisser le solidus d'une magma anorthosique pour atteindre des valeurs plus raisonnables. Mais comme la plupart des anorthosites sont relativement pauvres en eau, on a supposé que la vapeur d'eau pouvait avoir été chassée par un [[métamorphisme]] plus tardif de l'anorthosite. Cependant il existe des anorthosites qui n'ont subi aucune déformation, ce qui rend cette hypothèse caduque.
La découverte, à la fin des années 1970, des [[dyke]]s anorthosiques dans la suite plutonique de Nain ont laissé penser qu'il fallait peut-être de nouveau envisager la possibilité que les magmas anorthosiques survivent aux conditions de température régnant dans la croûte terrestre. Mais il s'est avéré que ces dykes étaient de nature plus complexe qu'il n'y avait paru au départ. En résumé, même si les processus caractéristiques de l'état liquide ont clairement été à l'œuvre dans certains plutons d'anorthosite, il est peu probable que ceux-ci proviennent de magmas anorthosiques.
Un grand nombre de chercheurs défendent l'idée selon laquelle les anorthosites seraient le produit d'un magma basaltique et que l'absence de minéraux mafiques serait due à un processus d'élimination mécanique. Puisque l'on ne trouve pas de minéraux mafiques associés aux anorthosites, c'est qu'ils ont du se déposer soit à une plus grande profondeur, soit à la base de la croûte terrestre. La théorie la plus courante est la suivante : la fusion partielle du manteau produirait du magma basaltique qui, au lieu de s'élever immédiatement dans la croûte terrestre, irait former une vaste chambre magmatique au pied de cette croûte, provoquant la cristallisation fractionnée d'une grosse quantité de minéraux mafiques qui se déposeraient sur le lit de la chambre magmatique. Les cristaux de plagioclase qui se forment simultanément resteraient à la surface et seraient par la suite introduits dans la croûte terrestre sous forme de plutons d'anorthosite. La plupart des minéraux mafiques qui se déposent formeraient des [[cumulat]]s ultramafiques qui restent au pied de la croûte.
Cette théorie possède plus d'un avantage, notamment celui d'expliquer la composition chimique des méga-cristaux d'orthopyroxène riches en aluminium (en [[anglais]] : '''''H'''igh '''A'''luminium '''O'''rthopyroxene '''M'''egacrysts'', abrégé en '''HAOM'''). On trouvera de plus amples détails sur ce point dans la [[Anorthosite#Méga-cristaux d'orthopyroxène riches en aluminium (HAOM)|partie qui leur est consacrée]]. Il n'en demeure pas moins qu'à elle seule cette théorie ne suffit pas pour expliquer de façon cohérente l'origine des anorthosites, et ce parce que, entre autres, elle contredit certaines mesures isotopiques importantes effectuées sur des échantillons d'anorthosite provenant de la Suite Plutonique de Nain. Les informations provenant des [[isotope]]s de Nd et Sr montrent que le magma qui a produit les anorthosites ne peut provenir seulement du [[Manteau (Terre)|manteau]], mais qu'il provient au contraire en grande partie de la [[croûte terrestre]]. Cette découverte a obligé les chercheurs à élaborer une hypothèse plus complexe que la précédente : une grosse quantité de magma [[basalte|basaltique]] formerait une chambre [[magma (géologie)|magma]]tique au pied de la croûte, intégrant de grosses quantités de cette croûte pendant le processus de cristallisation (Emslie<ref Name="Emslie94"/>).
Ce petit addendum avait pour but d'expliquer à la fois les caractéristiques isotopiques et certaines autres subtilités chimiques de l'anorthosite protérozoïque. Cependant, un spécialiste au moins a fourni des arguments convaincants sur la base des résultats d'analyse géochimiques, indiquant que le rôle du manteau dans la production d'anorthosites devait être en fait très limité. Le manteau ne fournirait que la chaleur de départ nécessaire à la fusion de la croûte, et une petite quantité des matériaux de fusion sous la forme de magma basaltique. Dans cette hypothèse, les anorthosites seraient uniquement dues à la fusion de roches situées dans la partie inférieure de la croûte terrestre (Bédard, 2001<ref Name="Bédard01"/>).
===Méga-cristaux d'orthopyroxène riches en aluminium (HAOM)===
Parce que l'[[aluminium]] contenu dans l'orthopyroxène est plus facilement [[solubilité|soluble]] lorsque la [[pression]] devient plus élevée, un grand nombre de spécialistes (Longhi<ref Name="Longhi1">J. Longhi, M.S. Fram, J. Vander Auwera, J.N. Montieth, ''Pressure effects, kinetics, and rheology of anorthositic and related magmas'', American Mineralogist 78, 1016-1030, 1993.</ref> ; Emslie<ref Name="Emslie75">R.F. Emslie, ''Pyroxene megacrysts from anorthositic rocks: new clues to the sources and evolution of the parent magmas'', Canadian Mineralalogist 13, 138-145, 1975.</ref>) font l'hypothèse que les méga cristaux de pyroxène riches en aluminium ('''H'''igh '''A'''luminium '''O'''rthopyroxene '''M'''egacrysts = '''HAOM''' en anglais) se sont cristallisés à une grande profondeur, au pied de la [[croûte terrestre]]. Les quantités maximales d'aluminium correspondent à une profondeur de 30 à 35 km.
D'autres chercheurs (Cf. Xue et Morse<ref Name="Xue94"/>), pensent plutôt que leur composition est due à une [[cristallisation]] accélérée dans des conditions de pression moyenne ou basse.
== Anorthosite archéenne==
De plus petites quantités d'anorthosite se sont formées et mises en place pendant l'ère [[archéen]]ne (environ 3800-2400 [[méga|M]][[année|a]]), mais la plupart des anorthosites archéennes étudiées datent de 3200 à 2800 Ma. Elles se distinguent des anorthosites protérozoïques par leur texture et leur composition minéralogique. Leur trait le plus caractéristique est la présence de méga cristaux de plagioclase à l'intérieur d'une roche mafique granuleuse plus fine.
==Intérêt économique de l'anorthosite ==
L'intérêt économique majeur des gisements d'anorthosite réside dans la présence de l'oxyde d'ilménite qui contient du [[titanium]]. Certains gisements contiennent aussi de grosses quantités de labradorite, très recherchée à la fois comme pierre semi-précieuse et comme matériau de construction. Les anorthosites [[archéen]]nes, riches en calcium, contiennent d'importantes quantités d'[[alumine]] qui peut se substituer au [[silicium]]. Certains gisements sont exploités pour leur [[minerai]] d'aluminium<ref>Pierre Noël Giraud, ''Economie Industrielle des Commodités'', p.35, fichier .Pdf, [http://www.cerna.ensmp.fr/Enseignement/CoursCommodites/PNG-Dauphine2004.pdf#search=%22anorthosite%20sert%20%C3%A0%20%C3%A9conomie%22]</ref>.
L'anorthosite figure en bonne place parmi les échantillons de roches rapportées de la [[Lune]] et joue un rôle important dans l'étude de la planète [[Mars (planète)|Mars]], de [[Vénus (planète)|Vénus]] et des [[météorite]]s.
==Voir aussi==
===Articles connexes===
* [[Batholite]]
* [[Roche plutonique]]
* [[Feldspath]]
* [[Plagioclase]]
* [[Anorthite]]
* [[Albite]]
===Liens externes===
*{{en}}[http://web.archive.org/web/20040603202102/http://geology.csupomona.edu/drjessey/class/GSC433/Anorthosite.htm Anorthosite Complexes (web archive)]
*{{en}}[http://wwwdsa.uqac.uquebec.ca/~mhiggins/alma.htm How does anorthosite crystallize?]
*{{en}}[http://gsa.confex.com/gsa/2003NE/finalprogram/abstract_51333.htm History of the Emplacement and Deformation of Anorthosite Bodies in the Eastern Marcy Massif, Adirondacks Mountains, New York]
*{{en}}[http://www.nasm.si.edu/galleries/attm/wl.an.2.html Anorthosite - Lunar Highland Rock]
*{{en}}[http://www.cas.usf.edu/~jryan/60025.html Lunar Anorthosite Specimen 60025 Photomicrographs]
*{{en}}[http://www.lpl.arizona.edu/~sprague/planatmos/mid_ir.html Mercury - Evidence for Anorthosite and Basalt from mid-Infrared Spectroscopy]
===Notes et références===
<references/>
{{Portail|Minéraux et roches}}
[[Catégorie:roche plutonique]]
[[de:Anorthosit]]
[[en:Anorthosite]]
[[es:Anortosita]]
[[et:Anortosiit]]
[[it:Anortosite]]
[[lt:Anortozitas]]
[[nl:Anorthosiet]]
[[no:Anortositt]]
[[pl:Anortozyt]]
[[pt:Anortosito]]
[[ru:Анортозит]]
[[sk:Anortozit]]
[[uk:Анортозит]]
[[zh:斜長岩]]