Fiche de sortie : métamorphisme et anatexie à Gavarnie gneiss migmatitique autour de Gavarnie

Niveau(x)
LYCÉE

THEMES : Magmatisme / Métamorphisme

ACTIVITES

Echantillonner
Observer un affleurement
Observer un panorama
Tester, Mesurer, Modéliser
Visiter des sites aménagés

Fiche de sortie : métamorphisme et anatexie à Gavarnie // Arrêt : gneiss migmatitique autour de Gavarnie

Données issues du terrain

Présentation

Coupe N-S du sud de la vallée de Gavarnie

Les gneiss migmatitiques de Gavarnie sont délimités au sud par des micaschistes et quarzites.
Au sein de cette unité, on observe globalement une augmentation de la migmatisation du sud vers le nord.

Contexte géologique

Carte géologique simplifiée de la région étudiée

Observations

Le premier faciès présenté est localisé au nord de l’accident de la Prade autour du village de Gavarnie.

 

Bloc de gneiss migmatitique dans le gave, en amont de Gavarnie.

Le gneiss d’aspect assez sombre montre très clairement des intercalations de filonets leucocrates donnant un aspect rubané à la roche.

Bloc scié de la même roche

En coupe, on retrouve les filonets clairs quartzo -feldspathiques, boudinés et généralement subparallèles à la foliation.
Les minéraux blancs sont de plus grande taille et à texture équante.

Vue rapprochée sur deux grenats dans la partie gneissique

En détail, la partie gneissique est riche en biotite, cordiérite, quartz et parfois grenats (roses sur la photo, bien moulés dans la foliation).

Plaque sciée et polie de gneiss échantillonné dans le vallon d’Ossoue

 

Détail de la même roche

Le second faciès montre à nouveau une structure rubanée.
Les niveaux clairs (leucosome) sont composés  majoritairement de quartz et feldspath et secondairement de biotite, sillimanite et grenats. Ils sont bordés par des niveaux sombres (mélanosome) constitués de biotite et cordiérite.Les autres niveaux (mésosome) renferment de la biotite, quartz, cordiérite, sillimanite, grenat et feldspath.

Observations microscopiques

Andalousite déstabilisée observée en LPA, Gx 100

And: Andalousite
Cd: Cordiérite
Sill: Sillimanite
L’andalousite déstabilisée se reconnaît à ses inclusions charbonneuses.
La sillimanite se présente sous la forme de fibres enchevêtrées (fibrolite).

Composition des roches étudiées

 

Liste des arrets à proximité

Éléments d'interprétation / Activités

grille pétrogénétique de la série silico-alumineuse

légendes: And: andalousite; bt: biotite; crd: cordiérite; kfs: Feldspaths potassiques; grt: grenat; ky: kyanite; liq: liquide; ms: muscovite; pl: plagioclase; qtz: quartz; sill: sillimanite; st: staurotide; v: vapeur d’eau;
 Une migmatite (du mot grec migma qui signifie mélange) est une roche hétérogène de haut degré métamophique qui a subi une fusion partielle; elle est constituée de l’assemblage de plusieurs parties.  1) des niveaux clairs correspondant au leucosome (du grec leukos: blanc et sôma: corps) car la proportion de minéraux clairs (quartz, feldspaths) est plus importante à celle des minéraux sombres (biotite, cordiérite).
2) des niveaux sombres correspondant au mélanosome (du grec melanos: noir) enrichis en minéraux sombres: ils correspondent au résidu non fondu après fusion partielle. Ils apparaissent autour des leucosomes formés in situ ou en îlots diffus ou couches continues.
3) des niveaux intermédaires correspondant au mésosome (du grec mesos: au milieu) où la proportion de minéraux clairs et sombres est intermédiaire
L’anatexie (du mot grec anatèxis qui signifie fusion) est le processus par lequel les roches métamorphiques fondent partiellement ou totalement. On peut la repérer grâce à divers indices. 1) situation du liquide produit (leucosome)
– soit il a migré hors de sa source, recoupant d’autres parties de la migmatite plus ou moins éloignées (sill ou dyke);
– soit il est resté à l’endroit où la fusion s’est produite, il est alors entouré par le résidu (mélanosome).
2) taille des minéraux: Les minéraux néoformés après cristallisation du liquide sont plus gros;
3) indices liés à la texture: la texture d’origine est plus ou moins détruite: les structures (plis, foliation) et microstructures (forme, taille et orientation des minéraux) qui existaient dans le protolithe ne sont généralement pas préservées dans les produits de fusion partielle: s’intercalent alors des lits de minéraux néoformés sans orientation et plus gros, rappelant les roches magmatiques. Cette texture rubanée peut être associée à une texture oeillée (les lits interrompus par des porphyroblastes de quartz et feldspaths) ou rhéomorphique (sous l’effet de l’augmentation de la température et donc de la plasticité, les lits sont affectés de petits plis serrés et irréguliers).
4) nature et séparation des minéraux: le liquide formé a une composition granitique enrichie en quartz feldspaths. Le résidu (restite) est composé de biotites et cordiérites. Dans les migmatites, la séparation liquide/résidu est faible dans le mésosome ou au contraire plus complète entre le mésosome et le mélanosome réfractaire.
5) types de réactions mises en jeu (voir grille):
Par
augmentation de pression/T°C, les minéraux hydratés (muscovite, biotite) subissent une deshydratation progressive selon des réactions du type: H (minéraux hydratés) –> A (minéraux anhydres) + V (vapeur) puis H+V –> M (magma): la fusion limitée par la quantité de vapeur disponible s’arrête rapidement.
Si la T°C augmente encore, la réaction de fusion-deshydratation du type H –> A + M est franchie dans le faciès granulite. La fusion n’est plus limitée par la disponibilité de la phase fluide, il se forme de grands volumes de granite d’anatexie séparés de la source migmatitique.

proposition de chemin PT

Extrait du BO n°8 du 13 octobre 2011 (programme de TS)

Dans la région de Gavarnie-Héas-la Géla, le socle se présente sous la forme d’un cortège de roches métamorphiques associées à une roche magmatique (granite d’anatexie).

Scénario possible pour montrer que les roches de socle, formées au cours de l’orogène hercynienne, témoignent d’une augmentation de pression et/ou de température consécutive à l’épaississement de la croûte continentale :

1) Observer les roches de socle proposées  : composition minéralogique, texture.

2) En utilisant le diagramme PT, déduire les conditions de pressions et de températures ainsi que les transformations (métamorphiques et magmatiques) subies par ces roches: on caractérisera ainsi leur évolution thermodynamique (trajet P-T-t) qui a conduit jusqu’à l’anatexie (fusion partielle).

  • notice de la carte géologique de Vielle-Aure (1:50000)
  • DAHMANI: Formations métamorphiques et anactectiques d’origine sédimentaire du complexe Gavarnie-Héas-Barroude-Plan de Larri, 1987, thèse
  • NICOLLET C: Métamorphisme et géodynamique, éditions Dunod
  • SAWYER EW and BROWN M: Working with Migmatites, short course series vol 38
  • Synthèse Géologique et Géophysique des Pyrénées – Tome 1 – Cycle Hercynien, Chapitre: Le Métamorphisme Hercynien, éditions BRGM – ITGE

ANNEXES