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LES CARBONATITES A L'AFFLEUREMENT
Les carbonatites sont des roches magmatiques très
particulières et relativement rares. Les affleurements de carbonatites
sont au nombre d'une centaine dans le monde.
Il existe de rares enclaves dans le Massif Central (trouvées
par notre collègue Hervé Bertrand).
En Alsace, dans le Kaiserstull, volcan complexe miocène du Bade-Wurtemberg
(partie allemande du grabben alsacien, les carbonatites font partie des
restes d'un dôme intrusif de carbonatites voir
la carte géologique du Kaiserstull.
La quasi-totalité des carbonatites se trouve en
domaine continental, souvent associée à des zones de rifts
et à du magmatisme alcalin ou hyper-alcalin.
LA COMPOSITION DES CARBONATITES
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Analyses chimiques
des carbonatites d'Ol Doinyo Lengaï, Tanzanie
(en pourcentage
d'oxydes)
Source : site de D.
Decobecq
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SiO2
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0,16
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TiO2
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0,02
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Fe2O3
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0,28
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MnO
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0,38
|
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MgO
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0,38
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CaO
|
14,02
|
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Na2O
|
32,22
|
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K2O
|
8,38
|
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P2O5
|
0,85
|
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CO2
|
31,55
|
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Cl
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3,40
|
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F
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2,5
|
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SO3
|
3,72
|
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SrO
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1,42
|
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BaO
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1,66
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H2O+
|
0,56
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Total
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101,50
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Les carbonatites sont principalement constituées de carbonates
de calcium (calcite), de calcium et de magnésium (dolomite)
ou de fer et de magnésium (sidéro-magnésité).
Seules les laves du Lengai sont constituées de carbonate
de sodium.
Ces carbonates sont accompagnés de minéraux accessoires
(des silicates de type mica brun (phlogopites) ou des phosphates
(apatites)).
Elles sont assez souvent riches en terres rares (niobium, tantale
..) et peuvent servir de minerais pour ces métaux rares.
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UNE ORIGINE DISCUTEE...
Les carbonatites ne sont en aucun cas des calcaires sédimentaires
fondus ou remobilisés par du volcanisme, ou ayant fortement contaminé
un magma normal. Elles sont obtenues par cristallisation d'un magma carbonaté
d'origine mantellique.
Même si leur genèse est encore très mal comprise,
globalement deux grandes hypothèses sont avancées, qui peuvent
être correctes toutes les deux, suivant les cas :
- 1- Les carbonatites peuvent être générées
dans le manteau, comme les magmas silicatés, par fusion partielle
d'un manteau (à très faible degré de fusion, ce
qui produit un magma très riche en éléments incompatibles
et volatils). Le manteau d'origine ayant été préalablement
enrichi en CO2 et en calcium par des circulations de fluides (ce qu'on
appelle en jargon géologique du métasomatisme),
cette fusion pourrait alors engendrer directement un magma carbonaté
comme le montrent les études expérimentales. Ce magma
peut alors remonter vers la surface et donner naissance à des
carbonatites.
- 2- Les carbonatites pourraient être générées
par immiscibilité à partir d'un magma silicaté.
Le principe est d'avoir un magma riche en CO2 et en CaO (souvent un
magma sous-saturé en silice) qui subit un processus de cristallisation
fractionnée dans une chambre magmatique au sein de la croûte.
Ce magma peut, à un moment donné, se séparer en
deux liquides distincts, d'une part un magma silicaté moins riche
en CaO et en CO2, et d'autre part un magma carbonaté. Ces deux
magmas ne peuvent alors plus se mélanger, vont se séparer
physiquement et avoir des trajets différents dans la croûte,
pour donner naissance à des roches volcaniques ou plutoniques
de composition silicatée ou carbonatée. Cette hypothèse
est en bon accord avec le fait que les carbonatites se rencontrent souvent
en association avec des roches de type phonolites ou syénites.
Il est possible que certaines carbonatites soient formées
selon le premier modèle (très faible degré de fusion
partielle d'un manteau enrichi en CO2 et en CaO) et d'autres selon le
second modèle (différenciation et demixion entre phases
riches en éléments volatils (carbonatés) et phases
silicatées), les deux modèles n'étant d'ailleurs
pas incompatibles...
Mais le débat est toujours d'actualité et beaucoup d'études
sont en cours pour essayer de mieux comprendre la formation de ces roches
particulières.
BIBLIOGRAPHIE
- Temperature Measurements in Carbonatite Lava Lakes and
Flows from Oldoinyo Lengai, Tanzania, par Maurice Krafft et Jörg
Keller, Science, 14 july 1989, Vol. 245, pp 168-170.
- Jörg Keller et Maurice Krafft : Effusive natrocarbonatite
activity of Oldoinyo Lengai, June 1988, bulletin Volcanologique (1990)
, n° 52, pp 629-645.
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