{"id":371,"date":"2013-04-19T16:04:19","date_gmt":"2013-04-19T14:04:19","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=371"},"modified":"2018-12-18T10:18:51","modified_gmt":"2018-12-18T09:18:51","slug":"metamorphism-and-kinetics-in-the-torres-del-paine-contact-aureole","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2013\/04\/metamorphism-and-kinetics-in-the-torres-del-paine-contact-aureole\/","title":{"rendered":"Metamorphism and kinetics in the Torres del Paine contact aureole"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Robert Bodner le 19 avril 2013, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n

Les aur\u00e9oles de contact offrent un cadre g\u00e9ologique privil\u00e9gi\u00e9 pour l\u2019\u00e9tude des m\u00e9canismes de r\u00e9actions m\u00e9tamorphiques associ\u00e9s \u00e0 la mise en place de magmas dans la cro\u00fbte terrestre. Par ses conditions d\u2019affleurements excellentes, l\u2019intrusion de Torres del Paine repr\u00e9sente un site exceptionnel pour am\u00e9liorer nos connaissances sur ces processus. La formation de cette intrusion compos\u00e9e de trois injections granitiques principales et de quatre injections mafiques de volume inf\u00e9rieur couvre une p\u00e9riode allant de 12.50 \u00e0 12.43 Ma.
\n<\/p>\n

Le plus vieux granite forme la partie sommitale de l\u2019intrusion alors que l\u2019injection la plus jeune se trouve \u00e0 la base du complexe grani- tique. Les granites recouvrent la partie mafique du laccolite. L\u2019intrusion du Torres del Paine s\u2019est mise en place \u00e0 2-3 km de profondeur dans un encaissant m\u00e9tamorphique. Celui-ci est caract\u00e9ris\u00e9 par un m\u00e9tamorphisme r\u00e9gional de faci\u00e8s anchizonal \u00e0 schiste vert et est compos\u00e9 des p\u00e9lites, des gr\u00e8s, et des conglom\u00e9rats des formations du Cerro Toro et du Punta Barrosa. La mise en place des diff\u00e9rentes injections granitiques a g\u00e9n\u00e9r\u00e9 une aur\u00e9ole de contact de 150-400 m d\u2019\u00e9paisseur autour de l\u2019intrusion.<\/p>\n

Cette th\u00e8se se concentre sur la cin\u00e9tique de r\u00e9action associ\u00e9e \u00e0 la formation de la cordi\u00e9rite dans les aur\u00e9oles de contact en utilisant des m\u00e9thodes quantitatives d\u2019analyse de texture. On observe plusieurs g\u00e9n\u00e9rations de cordi\u00e9rite dans l\u2019aur\u00e9ole de contact. La premi\u00e8re cordi\u00e9rite est form\u00e9e par la d\u00e9composition de la chlorite (zone I, environ 480?C, 750 bar), alors qu\u2019une seconde g\u00e9n\u00e9ration de cordi\u00e9rite est associ\u00e9e \u00e0 la d\u00e9composition de la muscovite, laquelle est accompagn\u00e9e par une diminution modale de la teneur en biotite et l\u2019apparition de feldspath potassique (zone II, 540-550?C, 750 bar).<\/p>\n

La taille des cristaux des cordi\u00e9rites arrondies a \u00e9t\u00e9 d\u00e9termin\u00e9e en utilisant des images digi- talis\u00e9es de lames minces et en marquant individuellement chaque cristal. Les images sont ensuite trait\u00e9es automatiquement \u00e0 l\u2019aide du programme Matlab. Les \u00e9chantillons de la zone I se trou- vant en dessous du lacolite sont caract\u00e9ris\u00e9s par des relativement grands cristaux (0.09 mm). Les cristaux de cordi\u00e9rite de la zone II sont plus petits, avec un rayon maximal de 0.057 mm. Les roches de la zone II pr\u00e9sentent aussi un plus grand nombre de petits cristaux de cordi\u00e9rite que les roches de la zone I. Une combinaison de ces analyses quantitatives et d\u2019un mod\u00e8le num\u00e9rique de nucl\u00e9ation et de croissance a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour d\u00e9duire les param\u00e8tres de nucl\u00e9ation et de croissance contr\u00f4lant les diff\u00e9rentes textures min\u00e9rales observ\u00e9es.<\/p>\n

Pour d\u00e9velopper le mod\u00e8le de nucl\u00e9ation et de croissance, il est n\u00e9cessaire de conna\u00eetre le chemin temp\u00e9rature – temps des \u00e9chantillons. L\u2019histoire thermique est complexe parce que l\u2019in- trusion est produite par plusieurs injections successives. En effet, le m\u00e9canisme d\u2019emplacement et la dur\u00e9e de chaque injection peuvent influencer la structure thermique dans l\u2019aur\u00e9ole. Une sub- division des injections en plus petits incr\u00e9ments, appel\u00e9s pulses, permet de concentrer la chaleur dans les bords de l\u2019intrusion. Une mise en place pr\u00e9f\u00e9rentielle de ces pulses sur un c\u00f4t\u00e9 de l\u2019intrusion modifie l\u2019apport thermique et influence la taille de l\u2019aur\u00e9ole de contact produite, aur\u00e9ole qui devient alors asym\u00e9trique. Dans le cas de la premi\u00e8re injection de granite, une mod\u00e9lisation d\u00e9taill\u00e9e montre que l\u2019\u00e9paisseur relative de l\u2019aur\u00e9ole de contact de Torres del Paine au-dessus et en dessous de l\u2019intrusion (150 et 400 m) est mieux expliqu\u00e9e par un emplacement rapide du granite. N\u00e9anmoins, les temp\u00e9ratures calcul\u00e9es dans l\u2019aur\u00e9ole de contact sont trop basses pour que les mod\u00e8les thermiques soient coh\u00e9rants par rapport \u00e0 la taille de cette aur\u00e9ole.<\/p>\n

Ainsi, un autre m\u00e9canisme exothermique est n\u00e9cessaire pour permettre \u00e0 la roche encaissante de produire les assemblages observ\u00e9s. L\u2019observation des roches encaissantes entourant les granites montre que les min\u00e9raux clastiques dans les s\u00e9diments immatures au-dehors de l\u2019aur\u00e9ole sont hydrat\u00e9s suite \u00e0 la petite quantit\u00e9 de fluide expuls\u00e9e durant le m\u00e9tamorphisme de contact et\/ou la mise en place des granites. Les r\u00e9actions d\u2019hydratation peuvent permettre une augmentation de la temp\u00e9rature de 60 ?C au maximum.<\/p>\n

Afin de d\u00e9terminer la quantit\u00e9 et l\u2019origine des fluides, une \u00e9tude isotopique des roches de l\u2019aur\u00e9ole de contact a \u00e9t\u00e9 entreprise. Les isotopes stables de l\u2019oxyg\u00e8ne et de l\u2019hydrog\u00e8ne mesur\u00e9s sur roche totale ainsi que la concentration en chlore dans la biotite indiquent que la mise en place des granites du Torres del Paine n\u2019induit qu\u2019une circulation de fluide limit\u00e9e. Les donn\u00e9es des isotopes de l\u2019oxyg\u00e8ne sur roche totale montrent des valeurs ?18O entre 9.0 et 10.0%? au sein des cinq premiers m\u00e8tres du contact. Les valeurs augmentent jusqu\u2019\u00e0 13.0 – 15.0 %? lorsque l\u2019on s\u2019\u00e9loigne de l\u2019intrusion. Les valeurs ?D sur roche totale montrent une zonation plus complexe. Les valeurs de la roche encaissante (-90 \u00e0 -70%) diminuent progressivement d\u2019environ 20%? depuis l\u2019ext\u00e9rieur de l\u2019aur\u00e9ole jusqu\u2019\u00e0 une distance d\u2019environ 150 m du granite. Cette diminution est suivie par une augmentation d\u2019environ 20%? au sein des 150 m\u00e8tres les plus proches du contact (-97.0 \u00e0 -78%? au contact). La diminution initiale des valeurs ?D est interpr\u00e9t\u00e9e comme la cons\u00e9quence du fractionnement de Rayleigh qui accompagne les r\u00e9actions de d\u00e9shydratation formant la cordi\u00e9rite, alors que l\u2019augmentation finale refl\u00e8te l\u2019infiltration de fluides riches en eau venant de l\u2019intrusion. A partir de ces r\u00e9sultats, le volume de fluide issu du granite ainsi que son effet thermique a pu \u00eatre estim\u00e9. Ces r\u00e9sultats montrent que l\u2019augmentation de temp\u00e9rature associ\u00e9e \u00e0 ces fluides est limit\u00e9e \u00e0 un maximum de 30 ?C. La contribution de ces fluides dans le bilan thermique est donc faible.<\/p>\n

Ces diff\u00e9rents r\u00e9sultats nous ont permis de cr\u00e9er un mod\u00e8le thermique associ\u00e9 \u00e0 la formation de l\u2019aur\u00e9ole de contact qui int\u00e8gre la mise en place rapide du granite et les r\u00e9actions d\u2019hydratation lors du m\u00e9tamorphisme. L\u2019int\u00e9gration de ce mod\u00e8le thermique dans le mod\u00e8le num\u00e9rique de croissance min\u00e9rale nous permet de calculer les textures des cordi\u00e9rites. Cependant, ce mod\u00e8le est d\u00e9pendant de la vitesse de croissance et de nucl\u00e9ation de ces cordi\u00e9rites. Nous avons obtenu ces param\u00e8tres en comparant les textures pr\u00e9dites par le mod\u00e8le et les textures observ\u00e9es dans les roches de l\u2019aur\u00e9ole de contact du Torres del Paine. Les param\u00e8tres cin\u00e9tiques extraits du mod\u00e8le optimis\u00e9 indiquent une cristallisation rapide de la cordi\u00e9rite avant le pic thermique dans la partie interne de l\u2019aur\u00e9ole, et une r\u00e9action continue apr\u00e8s le pic thermique dans la partie la plus externe de l\u2019aur\u00e9ole. Seules de petites d\u00e9pendances de temp\u00e9rature des param\u00e8tres cin\u00e9tiques semblent \u00eatre n\u00e9cessaires pour expliquer les donn\u00e9es obtenues sur la distribution des tailles des cristaux. Ces r\u00e9sultats apportent un \u00e9clairage nouveau sur la cin\u00e9tique qui contr\u00f4le les r\u00e9actions m\u00e9tamorphiques.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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