Péridotite

Xénolithe péridotitique de San Carlos, dans le sud-ouest des États-Unis. La roche est une péridotite typique riche en olivine, coupée par une couche de pyroxénite noir verdâtre d’une épaisseur d’un centimètre.

La péridotite est une roche ignée dense, à gros grains, constituée principalement des minéraux olivine et pyroxène. Cette roche est dérivée du manteau terrestre. Sa composition varie en fonction de la teneur en minéraux de la roche. En général, elle est riche en magnésium, avec des quantités appréciables de fer, et moins de 45 % de silice. Elle est donc qualifiée d’ultramafique ou d’ultrabasique. La composition de certains nodules de péridotite offre un aperçu des matériaux et des processus qui ont été impliqués dans l’histoire précoce de la Terre.

La péridotite est également recherchée pour sa valeur économique. Une partie de la roche est exploitée pour la pierre ornementale connue sous le nom de péridot, qui est une olivine de qualité gemme. Les minerais sulfurés de nickel et de platine et la forme chromite du chrome sont souvent associés à la péridotite. Lorsqu’elle est hydratée à basse température, la péridotite se transforme en serpentine, qui peut inclure l’amiante chrysotile et le talc.

Diagramme de classification de la péridotite et de la pyroxénite, basé sur les proportions d’olivine et de pyroxène. La zone vert pâle englobe les compositions les plus courantes de la péridotite dans la partie supérieure du manteau terrestre (partiellement adapté de Bodinier et Godard (2004)).

Occurrence

La péridotite est la roche dominante de la partie supérieure du manteau terrestre. Elle est obtenue soit sous forme de blocs et de fragments solides, soit sous forme de cristaux accumulés à partir de magmas formés dans le manteau.

Les compositions des nodules de péridotite trouvés dans certains basaltes et dans les pipes diamantifères (kimberlites) sont d’un intérêt particulier car elles fournissent des échantillons des racines mantelliques des continents, remontés de profondeurs allant d’environ 30 kilomètres (km) à 200 km ou plus. Certains nodules conservent des rapports isotopiques d’osmium et d’autres éléments qui témoignent de processus survenus il y a plus de trois milliards d’années. Ils fournissent ainsi des indices sur la composition du manteau primitif de la Terre et sur la complexité des processus qui se sont déroulés. Par conséquent, elles présentent un intérêt particulier pour les paléogéologues.

Types de péridotite

• Dunite : Constituée de plus de 90 % d’olivine, avec généralement un rapport magnésium/fer d’environ 9:1.
• Harzburgite : Composée principalement d’olivine plus orthopyroxène, et de proportions relativement faibles d’ingrédients basaltiques (le grenat et le clinopyroxène sont des ingrédients mineurs).
• Wehrlite : Composée principalement d’olivine plus clinopyroxène.
• Lherzolite : Composée principalement d’olivine, d’orthopyroxène (communément enstatite), et de clinopyroxène (diopside), et ont des proportions relativement élevées d’ingrédients basaltiques (grenat et clinopyroxène). La fusion partielle de la lherzolite et l’extraction de la fraction fondue peuvent laisser un résidu solide de harzburgite.

Composition

Les péridotites sont riches en magnésium, reflétant les proportions élevées d’olivine riche en magnésium.Les compositions des péridotites provenant de complexes ignés stratifiés varient largement, reflétant les proportions relatives de pyroxènes, de chromite, de plagioclase et d’amphibole. Les minéraux mineurs et les groupes de minéraux dans la péridotite comprennent le plagioclase, le spinelle (généralement le minéral chromite), le grenat (en particulier le minéral pyrope), l’amphibole et la phlogopite. Dans la péridotite, le plagioclase est stable à des pressions relativement faibles (profondeurs crustales), le spinelle alumineux à des pressions plus élevées (jusqu’à des profondeurs d’environ 60 km), et le grenat à des pressions encore plus élevées.

Les pyroxénites sont des roches ultramafiques apparentées, qui sont composées en grande partie d’orthopyroxène et/ou de clinopyroxène ; les minéraux qui peuvent être présents en moindre abondance comprennent l’olivine, le grenat, le plagioclase, l’amphibole et le spinelle.

Origines et distribution

On pense que les péridotites sont nées selon deux modes principaux : (a) En tant que roches du manteau formées pendant l’accrétion et la différenciation de la Terre ; ou (b) en tant que roches cumulées formées par la précipitation d’olivine et de pyroxènes à partir de magmas basaltiques ou ultramafiques. Ces magmas sont finalement dérivés du manteau supérieur par fusion partielle des péridotites du manteau.

La péridotite est la roche dominante du manteau terrestre au-dessus d’une profondeur d’environ 400 km. En dessous de cette profondeur, l’olivine est convertie en un minéral à plus haute pression. Les plaques océaniques sont constituées d’une centaine de kilomètres de péridotite couverte d’une fine croûte. Cette croûte, d’une épaisseur d’environ 6 km, est constituée de basalte, de gabbro et de sédiments mineurs. La péridotite située sous la croûte océanique, la « péridotite abyssale », se trouve sur les parois des rifts dans les grands fonds marins.

Les plaques océaniques sont généralement ramenées dans le manteau par subduction dans les zones de subduction. Cependant, certaines pièces peuvent être mises en place dans la croûte continentale ou poussées sur celle-ci par un processus appelé obduction, plutôt que d’être emportées dans le manteau. La mise en place peut se produire au cours d’orogénies (formation de montagnes), comme lors des collisions d’un continent avec un autre ou avec un arc insulaire. Les morceaux de plaques océaniques mis en place dans la croûte continentale sont appelés ophiolites. Les ophiolites typiques se composent principalement de péridotite avec des roches associées telles que le gabbro, le basalte en coussin, les complexes de diabase et de sill-and-dike, et le chert rouge. D’autres masses de péridotite ont été mises en place dans des ceintures montagneuses sous forme de masses solides mais ne semblent pas liées aux ophiolites, et elles ont été appelées « massifs de péridotite orogénique » et « péridotites alpines ». »

Les péridotites se présentent également sous forme de fragments (xénolites – un fragment de roche qui devient enveloppé dans une roche plus grande lorsque cette dernière se développe et durcit) transportés par des magmas provenant du manteau. Le basalte et la kimberlite sont parmi les roches qui contiennent généralement des xénolites de péridotite. Certaines roches volcaniques, parfois appelées komatiites, sont si riches en olivine et en pyroxène qu’elles peuvent également être qualifiées de péridotites. De petits morceaux de péridotite ont même été trouvés dans des brèches lunaires.

Les roches de la famille des péridotites sont peu communes à la surface et sont très instables, car l’olivine réagit rapidement avec l’eau aux températures typiques de la croûte supérieure et de la surface de la Terre. De nombreux affleurements de surface, sinon la plupart, ont été au moins partiellement altérés en serpentinite, un processus par lequel les pyroxènes et les olivines sont convertis en serpentine verte. Cette réaction d’hydratation implique une augmentation considérable du volume avec une déformation simultanée des textures d’origine. Les serpentinites sont mécaniquement faibles et s’écoulent donc facilement dans la terre. Des communautés végétales distinctes poussent dans les sols développés sur la serpentinite, en raison de la composition inhabituelle de la roche sous-jacente. Un minéral du groupe de la serpentine, le chrysotile, est un type d’amiante.

Morphologie et texture

Certaines péridotites sont stratifiées ou sont elles-mêmes des couches ; d’autres sont massives. De nombreuses péridotites stratifiées se trouvent près de la base des corps des complexes gabbroïques stratifiés. D’autres péridotites stratifiées se rencontrent isolées, mais ont peut-être fait autrefois partie de complexes gabbroïques majeurs.

Les péridotites stratifiées et massives peuvent présenter l’une des trois textures principales suivantes :

1. Cristaux d’olivine bien formés, séparés par d’autres minéraux. Cela reflète probablement le dépôt initial de sédiments d’olivine à partir du magma.
2. Des cristaux équigranulaires avec des limites de grain droites se coupant à environ 120°. Cela peut résulter d’un refroidissement lent par lequel la recristallisation conduit à une minimisation de l’énergie de surface.
3. Les cristaux longs avec des limites curvilignes déchiquetées. Cela résulte probablement d’une déformation interne.

De nombreuses occurrences de péridotites présentent des textures caractéristiques. Par exemple, les péridotites avec des cristaux d’olivine bien formés se présentent principalement sous forme de couches dans les complexes gabbroïques. Les péridotites « alpines » ont généralement des cristaux irréguliers qui se présentent sous forme de lentilles plus ou moins serpentinisées délimitées par des failles dans des ceintures de montagnes plissées comme les régions alpines, les chaînes côtières du Pacifique et le piedmont appalachien. On trouve souvent des nodules de péridotites à textures irrégulières équigranulaires dans les basaltes alcalins et dans les pipes kimberlitiques. Certaines péridotites riches en amphibole ont une structure en couches concentriques et font partie de plutons appelés complexes ultramafiques zonés de type alaskien.

Roche associée

Les komatiites sont l’équivalent volcanique rare de la péridotite.

L’éclogite, une roche similaire au basalte par sa composition, est composée principalement de clinopyroxène sodique et de grenat. L’éclogite est associée à la péridotite dans certaines xénolites et dans des roches métamorphosées à haute pression lors de processus liés à la subduction.

Valeur économique

La péridotite doit son nom à la pierre précieuse péridot, une gemme verte vitreuse exploitée en Asie et en Arizona (Peridot Cove). Une partie de la péridotite est exploitée pour la pierre ornementale.

La péridotite qui a été hydratée à basse température forme de la serpentine, qui peut inclure l’amiante chrysotile (une forme de serpentine) et le talc.

Les intrusions stratifiées avec de la péridotite cumulée sont généralement associées à des minerais de sulfure ou de chromite. Les sulfures associés aux péridotites forment des minerais de nickel et des métaux platinoïdes. La plupart du platine utilisé dans le monde aujourd’hui est extrait du complexe igné du Bushveld en Afrique du Sud et du Great Dyke au Zimbabwe. Les bandes de chromite communément associées aux péridotites sont les principaux minerais de chrome du monde.

Notes

• Blatt, Harvey, et Robert J. Tracy. 1995. Pétrologie : Ignée, sédimentaire et métamorphique, 2e édition. New York : W.H. Freeman. ISBN 0716724383.
• Bodinier, J.-L., et M. Godard. 2004.  » Péridotites orogéniques, ophiolitiques et abyssales « . In The Mantle and Core. Publié par R.W. Carson. Amsterdam : Elsevier Pergamon. ISBN 0080437516.
• Farndon, John. 2006. L’encyclopédie pratique des roches & Minéraux : Comment trouver, identifier, collecter et entretenir les meilleurs spécimens du monde, avec plus de 1000 photographies et œuvres d’art. Londres : Lorenz Books. ISBN 0754815412.
• McBirney, Alexander R. 2006. Pétrologie ignée, 3e édition. Jones & Bartlett. ISBN 0763734489.
• Pellant, Chris. 2002. Les roches et les minéraux. New York : Dorling Kindersley. ISBN 0789491060.
• Shaffer, Paul R., Herbert S. Zim, et Raymond Perlman. 2001. Roches, pierres précieuses et minéraux. New York : St. Martin’s Press. ISBN 1582381321.