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La brèche intrusive de Rivard mise en place, nature et origine d'un lamprophyre ultrapotassique Grenvillien et de ses xénolites ultramafiques, région de Mont-Laurier, Québec.

Morin, David (1998). La brèche intrusive de Rivard mise en place, nature et origine d'un lamprophyre ultrapotassique Grenvillien et de ses xénolites ultramafiques, région de Mont-Laurier, Québec. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 554 p.

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Résumé

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La brèche intrusive de Rivard, avec ses milliers de xénolites exotiques, s'est mise en place à 1.07 Ga, dans la Ceinture métasédimentaire de la Province du Grenville au sud-est de Mont-Laurier au Québec. Les xénolites ont des compositions extrêmement variées et incluent des clinopyroxénites, webstérites, orthopyroxénites, wehrlites, dunites, gabbros, norites, granulites mafiques, roches ca1co-silicatées, gneiss, granitoïdes et quartzites. Plusieurs de ces types lithologiques n'ont pas d'équivalent en affleurement dans la région et représentent ainsi des échantillons uniques des niveaux lithosphériques sous-jacents. Les xénolites et les épontes du dyke renseignent sur les mécanismes de formation des xénolites et de transport des magmas dans la croûte profonde. L'ascension du magma par propagation de dyke a produit une déformation inélastique de l'encaissant qui se traduit sur l'affleurement par une fracturation parallèle au dyke. L'infiltration du magma dans les fractures et l'élargissement progressif des apophyses ainsi formées, entraînent le détachement graduel des fragments d'encaissant et leur dispersion dans le dyke. Le magma avait une viscosité initialement faible (≈40 Pa.s), mais qui s'est accrue considérablement par l'addition continue de xénolites, ce qui a contribué à freiner son ascension. La minette est montée à une vitesse supérieure à ≈ 50 cm.s-1 et s'est mise en place à 17 km de profondeur en plusieurs injections comagmatiques. La minette est composée de phénocristaux de clinopyroxène et de biotite dans une matrice de feldspaths, clinopyroxène, biotite, titanite et apatite. La roche est mafique et ultrapotassique (50% Si02, 8% MgO, 5% K20, K20/Na20 = 2.2) et riche en éléments traces compatibles (500 ppm Cr) et incompatibles (3000 ppm Ba, 44 ppm La) avec un rapport (La/Yb)N de 14. Par son âge et sa composition minéralogique et chimique elle se rapproche des intrusions potassiques de 1.09 - 1.07 Ga présentes dans la Ceinture métasédimentaire, sans toutefois leur être directement associée. Elle proviendrait de la fusion partielle d'une source mantellique qui a été enrichie en éléments traces incompatibles lors d'événements de subduction contemporains ou antérieurs à l'orogénie grenvillienne. Les mégacristaux sont abondants dans le dyke et comprennent plusieurs types de clinopyroxènes, du feldspath potassique et plus rarement de la biotite et de l'apatite. L'assemblage des mégacristaux est comparable à celui du lamprophyre et la composition des clinopyroxènes (1OOMg/(Mg+Fe) = 61 - 83, Al203 = 5 - 11 %, CaO = 16 - 22%) est semblable à celle de mégacristaux observés dans d'autres roches alcalines. Ces similarités suggèrent que les mégacristaux se sont formés à hautes pressions et températures à partir de magmas comparables à la minette, mais à des degrés d'évolution variés. Les mégacristaux et les xénolites de clinopyroxénite micacée montrent des textures de déséquilibre suggérant que des mélanges de magmas, ou des infiltrations de fluides ou de liquides dans des cumulats, ont eu lieu en profondeur. D'autres xénolites ultramafiques, majoritairement des clinopyroxénites, présentent des textures protogranulaire , porphyroclastique ou plus rarement granoblastique, foliée ou de cumulat. Ils ont enregistré différents degrés de métasomatisme qui se traduit par la présence de phlogopite ou d'amphibole, formées avant le transport dans le lamprophyre. La composition et les textures particulières de certains xénolites à olivine suggèrent qu'ils pourraient résulter de la cristallisation d'un magma ayant réagit avec une phase alumineuse. Un groupe de clinopyroxénites montrant des caractéristiques texturales et géochimiques communes, sont interprétées comme des cumulats formés en profondeur à partir de magmas alcalins plus ou moins évolués. La modélisation montre que les liquides en équilibre avec les cumulats étaient généralement enrichis en gros ions lithophiles avec des rapports (La/Yb)N élevés (10 - 27) et des concentrations faibles en P, Nb, Ta et Ti. Les xénolites ultramafiques, de par leur diversité, marquent la présence de plusieurs suites intrusives dans la croûte profonde ou à la limite croûte-manteau. Le fractionnement, le mélange de magmas et l'interaction avec l'encaissant, sont possiblement associés à des épisodes majeurs de sous-plaquage magmatique.

Abstract

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The Rivard minette dyke with its cortege of exotic xenoliths was emplaced at 1.07 Ga and 17 km depth, in the Central Metasedimentary Belt of the Grenville Province, southeast of Mont-Laurier, Québec. The thousands of xenoliths are extremely diversified, comprising clinopyroxenites, websterites, orthopyroxenites, wehrlites, dunites, gabbros, norites, mafic granulites, cale-silicate rocks, gneiss, granitoides and quartzites. Many types of xenoliths have no outcrop equivalent in the area and thus represent unique samples from deeper lithospheric levels. The fragments and dyke-wall structures provide insights on the mechanisms of xenolith formation and magma emplacement at deep crustallevels. Magma ascent via dyke propagation produced inelastic deformation of wall rock, a process expressed in the field by a swarm of dyke-parallel fractures. Magma injection along the fractures forced the walls apart resulting in thin apophyses which, upon widening, led to progressive detachment of wall-rock fragments and their scattering in the dyke. The initially low magma viscosity (≈ 40 Pa•s) increased markedly through the continuous addition of xenoliths, therefore hindering upward progression of the magma. The minette presumably ascended at a velocity greater than ≈ 50 cm•s-1 and was emplaced as successive comagmatic injections. The minette is composed of clinopyroxene and biotite phenocrysts in a fine-grained matrix of feldspars, clinopyroxene, biotite, titanite and apatite. The rock is mafic and ultrapotassic (50% Si02, 8% MgO, 5% K20, K20/Na20 = 2.2) and rich in both compatible and incompatible trace-elements ( 500 ppm Cr, 3000 ppm Ba, 44 ppm La), with (La/Yb)N of 14. The minette is fairly similar in mineralogy and chemistry to the 1.09 - 1.07 Ga K-rich plutons that intruded the Central Metasedimentary Belt, but does not appear to be directly related to them. The minette magma likely resulted from partial melting of a mantle source previously enriched in incompatible elements during subduction events that took place prior to, or in the early stages of the Grenvillian orogeny. Megacrysts are abundant and varied, with a number of compositionally distinct clinopyroxenes, lesser K-feldspar and rare biotite and apatite. The megacryst assemblage is similar to that of the host minette with the clinopyroxene megacryst composition (1OOMg/(Mg+Fe) = 61 - 83, Al203 = 5 - 11 %, CaO = 16 - 22%) akin to that of megacrysts in other alkaline rocks. These similarities suggest that the megacrysts crystallized in high temperature and pressure conditions from liquids comparable to the minette, but at different stages of evolution. Clinopyroxene megacrysts and sorne mica-pyroxenite xenoliths show disequilibrium textures suggesting magma mixing, and/or fluid or melt infiltrations in pyroxene cumulates at depth. Other ultramafic xenoliths, mainly clinopyroxenites, have protogranular, porphyroclastic and more rarely granoblastic, foliated or cumulate textures. They record different degree of metasomatism as evidenced by the presence of various amounts of phlogopite or amphibole that formed before xenolith inclusion in the host minette. The peculiar textures and composition of sorne olivine-bearing xenoliths suggest that they could have crystallized from a magma that reacted with an aluminous phase. A group of clinopyroxenite xenoliths with common texturaI and chernical characteristics are interpreted as deep cumulates from variously fractionated alkaline magmas. Model calculations indicate that many of the liquids in equilibrium with the cumulates were enriched in large ion lithophile elements, with high (La/Yb)N (10 - 27), and low concentrations of P, Nb, Ta and Ti. The wide diversity of ultramafic xenoliths is indicative of the variety of intrusive suites emplaced in the deep crust or at the crust-mantle boundary. Crystal fractionation, magma mixing and reactions with country rock, was possibly related to major magma underplating events.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Corriveau, Louise
Co-directeurs de mémoire/thèse: Hébert, Réjean
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: brèche intrusive; dyke de Rivard; lamprophyre ultrapotassique; xénolites ultramafiques; minette; protérozoïque; Mont-Laurier
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 16:54
Dernière modification: 25 nov. 2015 14:06
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1868

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