Sclences et Médecine
Géothermométrie comparée des Gneiss archéens du secteur
de Biankouma-Touba (Nord-Ouest Côte-d'Ivoire)
DJRO SAGBROU CHÉRUBIN
Université de Cocody, UFR-STRM
22 BP 582 Abidjan 22 - CÔle-d'Ivoire
Fax 225 22 44 35 ()()
Adresses électroniques: djro@ei.refer.org
cdjro@yahoo.fr
1. Introduction
conditions thermodynamiques des épisodes
métamorphiques accompagnant certaines phases
de déformation.
Les gneiss archéens du secteur de Quelques résultats issus de cette méthode, sont
Biankouma-Touba situé sur la dorsale de
comparés à ceux qui sont obtenus avec la
MAN à l'extrémité sud du craton ouest africain
méthode de Berman (1991) qui prennent en
(figures 1a et 1b), enregistrent des déformations
compte l'ensemble des minéraux en équilibre
successives co~spondant à des paragenèses
interne dans les roches.
minérales différentes.
La géothermométrie basée sur l'équilibre
orthopyroxène (OPX) - clinopyroxène (CPX)
(Wells, 1977) a été utilisée pour déterminer les
II. Etude
III. Estimation des variables
tectonométamorph iq ue
intensives
Dès les années 60, une relation a pu être établie
Les analyses microstructurales, sur le terrain,
entre la répartition du Fe2+ et du Mg2+ dans les
permettent de détecter quatre phases de
couples de pyroxènes naturels à l'équilibre et la
déformation qui sont, par ordre chronologique, les
température régnant dans les roches (Kretz, 1963 ;
suivantes (Djro, 1998) :
Wood et Banno, 1977 ; De Dixmude, 1978). C'est
- "aplatissement,
sur ce principe qu'est fondée la thermométrie.
L'équilibre interne n'est atteint que si les relations
- le cisaillement ductile N160 dextre,
entre les rapports des éléments (Fe2+ et Mg2+)
- la transpression,
présents dans les phases minérales considérées
- et le cisaillement fragile N160 semestre.
(OPX-CPX) ne varient que de manière linéaire.
Cette condition a pu être vérifiée en reportant sur
Seules les paragenèses minérales, comportant le
la figure 2a (MgO/MgO+FeOt vs Si02, proportion
couple OPX-CPX, sont décrites par rapport à
moléculaire des roches hôtes) et sur la figure 2b
l'aplatissement et au cisaillement ductile.
(XMg OPX VS XMg CPX.). Les rapports des XMg
définissent une droite bien que les protolithes aient
des compositions chimiques différentes.
Rev. CAMES - Série A, vol. 02, 2003
ScœncesetMédecme
Lé9.endes des ligures
u
N
Ô Figure la : Carte de localisation du secteur Biankouma-Touba
1 ~ Bassins sédimentaires post-Protérozoïques inférieur
2 ~ Massifs essentiellement leucogranitiques" type Ferke "
3 ~ Granitoïdes Indifférenciés
4 ~ Formations volcaniques et sédimentaires métamorphisées
au Protérozoïque inférieur (" Birimien ")
5 ~ Gneiss de haut grade au moins en partie protérozoïque
êll'
6 ~ Matériel archéen rajeuni au Protérozoïque supérieur
(orogenèse panafricaine)
7 ~ Matériel archéen et/ou" dabakalien " repris au
Iii·
Protérozoïque inférieur
g.
r'
8 ~ Matériel archéen non ou peu repris au Protérozoique
•
inférieur
§ .
§ .
a
1
Figure 1b : Carte géologique schématique
1
...:.: ~ ..~
...........
.
~~. L~-.. 1~_' ~
"~ x ~ _
'l. 'y'"~-"""-e::
,
o
lU:.'!'!
t
,
r..""~"'.IIol":J,;
511_.......
);;
'!Uvl
"::-..u&
G. -
_
_ ~
e'
......
-
- -
r_
"";;'n'" .:'., (,
-_ "'
"' ...
_
... 0.._.... , _
_
...
...
... - - - ... -
- - - - - -
...................... ~
Matériel archéen repris au Protérozoïque
[~
Matériel archéen non ou peu repris au Protérozoïque inférieur
• Directionetpendagedelafoliationgénérale
B
Direction et sens de cisaillement.
B
Rev. CAMES - Série A. vol. 02, 2003
8
Sc~ncesetMédeclne
O,S
3,S
.l!
4
cP
A
~
0
,....,
•
A
0
O.'s
.~
••
6
&
0
~ 2.5
,....,
• 0
u
6 0,'
+
2
oS'
bll
A
J.t.. U
::E
-.
0.3S
-.
bll
0
::E 1
bll
' - '
0.3
::E
0.3
' - '
0
0,23
J,3
I,J5
l,'
1.45
1,5
0.9S
1.01
l, JS
J.23
(Mg/Fet)OPX
(SiOJ"",he
a
b
Figure 2 a:
(MgO/MgO + FeO,Lhe vs(Si0 Lhe
2
(ronds vides =gneiss de DANTOMBA et rond plein = gneiss de SOMA (aplatissement),
triangle vide=gneiss de MOYANGO (cisaillement N 160 dextre)
Figure2b:
(Mg/Fe;)
vs(Mg/Fe:)
-
CPX
-
OPX
(ronds vides=OPX·CPX dans le gneiss de DANTOMBA et ronds pleins =OPX·CPX dans le gneiss de SOMA
(aplatissement), triangles vides = OPX·CPX dans le gneiss de MOYANGO (cisaillement N 160 dextre)
Selon De Dixmude (1978), l'influence des autres
En effet, le remplissage des sites tétravalent,
minéraux ferromagnésiens sur les valeurs de Kd
trivalent,
bivalent, pouvant accepter des cations
(coefficient de distribution de Fe2+ et de Mg entre
de valence inférieure en cas de déficit des
OPX et CPX) utilisées dans le thermomètre de
pyroxènes se fait de manière suivante:
Wells (1977) reste négligeable ; de plus, toujours
T = 2 -7 Si4+ -7 A13+ -7 Fe 3+
selon De Dixmude dans les associations de OPX·
CPX avec amphibole et 1 ou biotite, les valeurs du
Kd sont tout à fait comparables à celles qui sont
obtenues pour les roches métamorphiques dont
les pyroxènes sont les seuls minéraux mafiques.
C'est le thermomètre de Wells (1977) qui a été
à l'équilibre on a :
utilisé dans ce travail.
7341
Ce géothermomètre semi-empirique est basé sur
T =
.
/!l'X
(Wells, 1977)
3,355 + 2, 44X/'e - /nK
la répartition de Fe2+ et Mg2+ entre les phases
OPX·CPX de l'enstatite à l'équilibre.
où
(OPX)
(CPX)
(K= constante d'équilibre=Kd, lorsque le mélange
Cet équilibre se traduit par une distribution de Fe2+
du fer et du magnésium dans les phases OPX et
et du Mg2+ dans les sites M1 et M2 de manière
CPX est idéal)
suivante:
2
X OPx - (
Fe +
J
(X=fraction molaire)
(Fe 2+)
+(M2+) ~(M2+)
+ (Fe2+)
Fe
-
F 2+ + M 2+
M2
g
MI
g
M2
MI
e
g
OPX
Rev. CAMES· Série A, vol. 02, 2003
9
Sciences et Médecine
Les résultats obtenus sont présentés sous forme
Les deux premiers tableaux sont obtenus avec les
de trois tableaux suivants.
couples OPX-CPX liés à l'aplatissement (tableaux
1 et 2).
Tableau 1
Roches
SOMA
SOMA
Minéraux
OPX 27
OPXO
OPX 36
CPX 35
OPX 40
C\\'X 41
OPX48
CPX49
Si
1,942
1,929
1,954
1. 949
1.973
1.949
1.963
1,956
AillY
0,058
0,071
0,046
0,051
0,027
0,051
0,037
0,044
0,006
0,019
0,005
0,033
0,024
0,037
0,012
0,025
Ti
0,003
0.007
°
0,006
0
0,004
0,002
0,003
Cr
°
°
°
°
°
0
°
°
Fe3+
0,047
0,081
0,04
0,0041
0,004
0,049
0,03
0,05
Fe2+
0,789
0,253
0,822
0,257
0,855
0,248
0,811
0,246
Mn
0,044
0,006
0,022
0,006
0,017
0,004
0,019
0,004
Mg
1,084
0,711
1,09
0,719
1,084
0,722
1,096
0,749
Ca
0,027
0,88
0,021
0,902
0,016
0,893
0,021
0,886
Na
°
0,041
°
0,034
°
0,042
0,004
0,037
K
0,002
0,002
0,004
°
°
°
°
TOTAL
4
4
4
4
4
3,999
3,999
4
X MGI
0,5463
0,6586
0,5444
0,6777
0,5434
0,6773
0,5494
0,694
X MG2
0,5377
0,0538
0,5456
0,0427
0,5406
0,0454
0,5694
0,055
XFe
0,4212
0,4299
0,4409
0,4253
Kd
0,1207
0,0975
0,1047
0,1263
roc
857
817
825
863
Tableau 2
Roches
SOMA
DANT7
Mineraux
orx 50
CPX 52
OPX 55
crx 56
OPX47
CPX 46
OPX 26
CPX 27
SI
1,965
1.934
1,971
1,943
1,965
1,927
1,959
1,969
AIIV
0,035
0,066
0,029
0,057
0,035
0.073
0,041
0,031
AIIV
0.011
0,027
0,029
0,031
0,019
0,009
0,009
0,052
Ti
0.001
0,007
0,003
0,008
0,005
0,003
0,001
0,009
o
Cr
°
°
°
°
°
°
°
F03+
0,023
0,069
°
0,05
0,011
0,098
0,031
°
Fe2+
0,82
0,285
0,85
0.276
0,819
0,203
0,803
0,297
Mn
0,016
0.01
0,016
0,005
0,02
0,006
0,019
0.01
Mg
1,107
0,704
1,073
0,708
1,093
0,741
1,119
0,716
Ca
0.019
0.853
0,026
0,883
0,029
0,902
0,018
0,915
Na
°
°
°
0,037
0,004
0,039
°
°
K
0,002
°
0,003
0,001
°
°
°
°
Tolal
3,999
3,999
4
3,999
4
4,001
4
3,999
XMGI
0,5544
0,6385
0,5401
0,6555
0,5516
0,6986
0,5583
0,6637
X MG2
0,5544
0,0662
0,5345
0,054
0,5414
0,0416
0,5607
0,053
XFe
0,4255
0,442
0,4283
0,4178
Kd
0,1375
0,1225
0,0973
0,1124
roc
878
851
818
846
Rev. CAMES - Série A, vol. 02, 2003
10
Sc~ncesetMédecme
Pour cette paragenèse liée.au cisaillement ductile
Un troisième tableau est obtenu avec quelques
N 160 dextre la méthode Berman donne PC=750
OPX-CPX du faciès granulite à hornblende et
pour des P=5 à 6 Kb.
almandin liés au cisaillement ductile N160 dextre
(tableau 3).
Tableau 3
Roches
MOYI
MOY2
Minl!:rau;o;
OPX8
CPX9
OPX2
CPX28
OPX3
CPX31
OPX38 CPX39 OPX23 CPX22 OPX5
CPX52
0
0
Si
1.981
1.948
1,98
1,932
1,967
1,955
1,962
1,956
1.959
1,903
1,983
1,955
AIIV
0,019
0,052
0,02
0,068
0,033
0,045
0,038
0,044
0,041
0,097
0,017
0,045
AIIV
0,032
0,031
0,027
0
0,018
0,031
0,019
0,024
0,006
0,002
0,033
0,042
Ti
0.001
0,004
0
0,001
0,001
0.004
0,001
0,003
0,001
0,008
0
0,007
Cr
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Fe2+
0
0,056
0
0,16
0,015
0,042
0,017
0,048
0,033
0,125
0
0,022
Fe2+
0,855
0,243
0,821
0,139
0,828
0.235
0,787
0,218
0,801
0,205
0,83
0,262
Mn
0,017
0,02
0,019
0,01
0.021
0,007
0,018
0,006
0,022
0,009
0,017
0,009
Mg
1,071
0,719
1,117
0,759
1,098
0,724
1,143
0,736
1,123
0.697
1, [06
0,718
Ca
0,024
0,883
0,014
0,906
0,018
0,922
0,014
0,932
0,015
0,908
0,014
0,905
Na
0
o;043
0,002
0,059
0
0.035
0
0,034
0
0,045
0
0,034
K
0
0
0
0,00\\
0,001
0
0
0
0
0,001
0
0
TOTAL
4
3,999
4
4,035
4
4
3,999
4.001
4,001
4
4
3,999
XMGI
0,5377
0,6794
0,5608
0,7091
0,5507
0,6968
0,5703
0,7136
0,5603
0,6684
0,5524
0,6806
XMG2
0,5333
0,0404
0,5562
0.0211
0,5479
0,0272
0,5733
0,0216
0,5621
0,0294
0,5536
0,0381
)(Fe
0,4439
0,4236
0,4299
0,4078
0,4163
0,4287
Kd
0,0956
0,048
0,0628
0,0471
0,0623
0,0848
T'C
809
716
751
718
754
796
IV. Discussion
métamorphiques rétrogrades de l'aplatissement au
cisaillement ductile N 160 dextre.
A l'aplatissement et au cisaillement ductile N 160
Les PC selon la méthode de Berman, dans tous
dextre, dont la chronologie relative a été établie
les cas, légèrement inférieures, évoluent dans le
plus haut, sont reliées respectivement une
sens des transformations métamorphiques comme
paragenèse du sous-far ès granulite à pyroxène
celles obtenues avec la méthode de Wells.
(OPX-CPX-PLAGIO)da~s laquelle il n'y a aucun
ferromagnésien hydra'é et une paragenèse du
V. Conclusion
sous-faciès granulite l hornblende (OPX-CPX-
PLAGIO-HBL-FLUIDE dans laquelle les phases
fluides apparaissent. Ces deux sous faciès sont
A chacune des deux phases de déformation
issus du faciès granulite et sont formés par
(aplatissement et cisaillement N160 ductile dextre)
transition retromorphique obtenue par une chute
est associé un assemblage paragénétique donné
de température sous un régime de pression fluide
comportant des couples OPX-CPX en équilibre.
soutenu.
Ces couples ont servi à quantifier les conditions P-
T correspondant au cas particulier de minimisation
Ainsi les températures estimées par la méthode de
de l'énergie libre du système constitué par les
Wells dans le cas de l'aplatissement sont plus
roches
dans
lesquelles
les
paragénèses
élevées que celles qui sont calculées dans le cas
considérées ont des valeurs de G (énergies libres
du cisaillement ductile N160 dextre. Ces résultats
les plus faibles).
sont
donc
conformes
aux
processus
Rev, CAMES - Série A, vol. 02, 2003
11
Sciences et Médecine
Dans un tel domaine poly métamorphique et poly
DE
DIXMUDE
JACQUES,
1978.
déformé, la quantification précise des conditions
Géothermométrie comparée de roches du
thermodynamiques des épisodes métamorphiques
faciès granulite du Rogaland (Norvège
rattachés aux diverses phases de déformation
méridionale). Bulletin de Minéralogie, 101, 57-
s'avère un moyen précieux pour la caractérisation
65.
des phases de déformation. Elle fournit des
- FRETZ R.,1963. Distribution of magnesium and
contraintes à la détermination du contexte
iron between orthpyroxene and calcique
géodynamique régionale.
pyroxene in natural minerai assemblage.
Journal of Geology, 71, pp. 773-785.
Bibliographie
- WELLS, P.R.A., 1977, Pyroxene thermometry in
- BERMAN, G.R., 1991. Thermobarometry using
simple and complex systems. Contribution of
multi-equilibrium
calculations
: a new
mineralogy and Petrology, 62, pp. 129-140.
techniques, with petrological applications,
- WOOD B.J. and BANNO S., 1977, Garnet-
Canadian Mineralogist, vol. 29, pp. 833-855.
Orthopyroxene
and
Orthopyroxene-
DJROS.C.,1998,
Evolutions
tectono-
Clinopyroxene relationhips in simple and
métamorphiques des gneiss granulitiques
complex systems. Contribution of Mineralogy
archéens du secteur de Biankouma- Touba
and Petrology, 42, pp. 109-124.
(Nord-Ouest Côte d'Ivoire). Thèse d'Etat.
Université de Cocody Abidjan.
Rev. CAMES - Série A, vol. 02, 2003
12
ScœncesetMédecme
'CI)
Dans les gneiss granulitiques archéens poly
E métamorphiques et poly déformés, la
:J
géothermométrie basée sur l'équilibre
,~ orthopyroxène (OPX-elinopyroxène (CPX), a
a: été effectuée.
Les résultats obtenus, sont conformes aux
différents degrés du métamorphisme qui
sont exprimés par les paragenèses
minérales correspondantes.
Rev. CAMES - Série A, vol. 02. 2003
13