Pétrologie et géochimie des roches magmatiques de la structure de Gara Djebilet (Eglab, Dorsale Réguibat, SW algérien)

Abstract

La dorsale Réguibat est située dans la partie septentrionale du craton ouest africain. Elle correspond à un ensemble cristallin et cristallophyllien, d’âge Archéen à Paléo- Protérozoïque, recouvert au Nord et au Sud respectivement par les formations sédimentaires néo-protérozoïques à paléozoïques des bassins de Tindouf et de Taoudeni. La partie occidentale de cette dorsale, formée par des événements successifs entre 3,5 et 3,45 Ga, est principalement constituée de formations métamorphiques d’âge Archéen. La partie centrale et orientale, où dominent des roches éburnéennes d’âge Protérozoïque à Paléo-Protérozoïque, comprend les massifs du Yetti à l’Ouest et des Eglab à l’Est. C’est un ensemble plus jeune, 2,5 à 1,6 Ga, comprenant des séries métamorphiques associées à des plutonites et des volcanites. Dans le domaine Eglab et près de la zone de jointure Yetti-Eglab, affleurent des stocks magmatiques de morphologie globalement circulaire, variés et complexes tant par leurs structures que par leurs compositions pétrographiques. Azzouni-Sekkal (1976) y a décrit des plutons, de moins de 1 km de diamètre, jalonnant la zone de la jointure Yetti-Eglab. Ceux-ci sont formés le plus souvent de micro-gabbros, de gabbros ou de diorites d’affinité tholéïtique ou calco-alcaline. Plus à l’Est, la structure circulaire de Bled M’dena (Tabeliouna, 2009), atteignant près de 6 km de diamètre, correspond à un complexe magmatique plus diversifié associant des plutonites (gabbros, monzodiorites et granodiorites) et des volcanites (basaltes, trachyandésites, andésites et dacites). La géochimie de la structure de Bled M’dena montre la cohabitation de deux séries magmatiques, l’une tholéïtique, représentée par les faciès périphériques, et l’autre calco-alcaline occupant le centre de la structure. La structure magmatique de Gara Djebilet est de forme ovoïde et son grand axe atteint environ 1,5 km. Elle est encaissée dans des syénites de la série de Chegga et comprend trois ensembles pétrographiques bien distincts : (i) des clinopyroxénites à néphéline associées à des malignites et des syénites pyroxéniques, (ii) une dolèrite et (iii) des leuco-anorthosites. Le premier ensemble constitue la grosse masse de la structure et est formé de deux enveloppes principales révélant une évolution centripète de leurs compositions minéralogiques depuis des clinopyroxénites à néphéline jusqu’à des malignites. La zone centrale de la structure, formée de malignites, est également recoupée par des filons de syénites pyroxéniques qui semblent représenter des faciès beaucoup plus différenciés. Toutes ces roches forment un ensemble pétrographique relativement évolué depuis des clinopyroxénites et des malignites, moyennement alcalines, et jusqu’à des syénites pyroxéniques sub-alcalines. Cette évolution traduit également des mécanismes de cristallisation fractionnée probablement influencés par ‘un effet amphibole’. La précipitation d’amphibole et de mica noir au détriment du clinopyroxène provoque une saturation des liquides résiduels favorisant la cristallisation du feldspath alcalin qui accompagne la néphéline dans les malignites et ensuite se substitue totalement à celle-ci dans les syénites. L’affinité sub-alcaline acquise par les syénites, et faisant suite à celle alcaline des clinopyroxénites et des malignites, pourrait également refléter des processus d’interactions avec l’encaissant et/ou avec d’autres liquides ou fluides ayant favorisé l’enrichissement en silice, alumine, fer et alcalins. Le second ensemble pétrographique de la structure étudiée est représenté par l’affleurement de dolèrite, à sa limite WNW, et dont les relations spatiales avec la grosse masse de la structure ne sont pas clairement établies. Cette roche, plagioclasique et riche en clinopyroxène, se caractérise également par une affinité tholéïtique nettement différente de celle des roches formant la grosse masse de la structure. Il apparait donc évident que la dolèrite ne peut être, d’une façon ou d’une autre, liée génétiquement à l’évolution minéralogique et chimique de la structure de Gara Djebilet. Nous proposons ainsi que cette roche soit plutôt rattachée aux évènements magmatiques responsables de la mise en place des grands filons doléritiques sub-méridiens qui parcourent la jointure Yetti-Eglab et qui s’étaient déjà mis en place bien avant la venue du magma ayant généré la cristallisation des clinopyroxénites à néphéline et des faciès associés. Les filons de leuco-anorthosites recoupent la structure étudiée dans sa partie centrale occupée par des malignites. Ces roches, très plagioclasiques, sur-saturées et riches en potassium, montrent également des caractéristiques pétrographiques et chimiques très différentes de celles de tous les autres faciès affleurant dans la zone d’étude. Par leurs relations géométriques avec leur encaissant, ces leuco-anorthosites résulteraient donc d’une pétrogenèse différente de celle ayant généré les clinopyroxénites à néphéline et faciès associés et refléteraient ainsi un évènement hypo-volcanique postérieur à la mise en place de la grosse masse de la structure magmatique de Gara Djebilet. Ainsi, les trois ensembles pétrographiques affleurant dans la structure magmatique de Gara Djebilet paraissent correspondre à au moins trois évènements magmatiques espacés dans le temps et n’ayant aucun lien de parenté entre eux. La grosse masse de la structure formée de clinopyroxénites à néphéline, de malignites et de syénites pyroxéniques représente une arrivée magmatique, particulière par ses caractéristiques pétrographiques et chimiques, postérieure à la mise en place des venues filoniennes doléritiques jalonnant la jointure Yetti- Eglab mais précédant les manifestations hypo-volcaniques ayant généré la formation des leuco-anorthosites. Par ailleurs, par ses faciès magmatiques particuliers représentés par des clinopyroxénites à néphéline, des malignites et des syénites pyroxéniques, la structure de Gara Djebilet montre de fortes similitudes avec d’autres gisements comparables tels le pluton de Zippa Mountain, situé en Colombie britannique (Coulson et al., 1999), et le complexe de Pariquera dans le Sud du Brésil (Morbidelli et al., 2000). Dans ces deux gisements, des clinopyroxénites à néphéline sont associées à des malignites et à des syénites plus ou moins riches en néphéline. Ces ensembles magmatiques sont également sous-saturés et d’affinité alcaline. Ils sont globalement interprétés comme le résultat d’une pulsion magmatique unique, mise en place à un niveau crustal peu profond, ayant inter-réagi avec l’encaissant et ayant été également probablement affectée par des circulations de liquides ou de fluides de nature carbonatitique. Nous envisageons des mécanismes pétrogénétiques comparables pour expliquer l’évolution constatée dans les roches formant la grosse masse de la structure de Gara Djebilet. Nous proposons également un modèle de mise en place s’inspirant de la théorie de la subsidence en chaudron telle que développée par Anderson. L’absence de caldeira et de roches volcaniques en surface dans et aux environs immédiats de la structure de Gara Djebilet semblent constituer des arguments militant en faveur de cette théorie. La mise en place de la structure magmatique de Gara Djebilet se serait ainsi déroulée en plusieurs étapes schématisées dans la Fig.33. La première étape correspond à l’injection forcée d’un magma primaire d’origine mantellique à un niveau crustal relativement superficiel et jalonnant un filon doléritique subméridien représenté par l’affleurement de dolèrite (échant. EG 46). Le magma injecté est sous-saturé en silice et d’affinité alcaline. L’injection forcée provoque une importante fissuration de l’encaissant et le détachement d’un bloc central qui a tendance à s’enfoncer vers le bas. Le bloc subsident, plus froid, plus lourd et plus visqueux, s’enfonce par simple gravité dans un magma chaud, moins dense et plus fluide. L’espace périphérique ainsi libéré favorise la cristallisation des clinopyroxénites à néphéline comprenant un sous-faciès à grain relativement fin en contact avec l’encaissant et un sous-faciès à grain plus grossier vers l’intérieur (Fig.33a). La seconde étape voit un enfoncement plus important du bloc subsident qui se fissure largement suite à une forte décompression. Un autre espace plus central se crée et il est alors occupé par le liquide restant après la précipitation des clinopyroxénites à néphéline et dont la cristallisation partielle forme ainsi l’enveloppe interne de malignites (Fig.33b). Jusque là nous assistons à des processus de différenciation magmatique par simple cristallisation fractionnée centripète d’un magma alcalin. Au cours de la troisième étape, la fissuration du bloc subsident aboutit à son débit en feuillets coniques. Les espaces interfoliaires sont envahis de liquide résiduel qui interréagit largement avec les roches du bloc subsident. Ces interactions seraient ainsi en partie responsables du changement d’affinité du magma résiduel qui devient alors sub-alcalin et qui cristallise alors sous forme de filons de syénites pyroxéniques (Fig.33c). Il n’est pas à exclure, au cours de ces trois premières étapes principales de la pétrogenèse de la structure de Gara Djebilet, l’intervention d’autres liquides ou fluides probablement carbonatitiques qui ont pu également provoquer des interactions avec le liquide parental responsable de la cristallisation des clinopyroxénites, des malignites et des syénites. L’évolution géochimique constatée, depuis l’affinité alcaline jusqu’à une affinité sub-alcaline dans les roches étudiées, ne pourrait s’expliquer que par des processus de contamination et/ou par des interactions avec d’autres liquides ou fluides ayant des caractéristiques physiques et chimiques différentes. La quatrième étape est tardive et concerne la mise en place du réseau filonien des leucoanorthosites le long de fissures subsistant bien après la cristallisation de la grosse masse de la structure magmatique de Gara Djebilet (Fig.33d). Cette mise en place traduit des venues hypo-volcaniques extrusives très différenciées ne semblant avoir aucun lien avec celui responsable de la cristallisation des clinopyroxénites et des faciès associés.