Dépôt numérique
RECHERCHER

Caractérisation pétrologique et géochimique des roches mantelliques du terrane de Cache Creek Nord, Cordillère nord-américaine.

Téléchargements

Téléchargements par mois depuis la dernière année

Plus de statistiques...

Corriveau, Anne-Sophie (2019). Caractérisation pétrologique et géochimique des roches mantelliques du terrane de Cache Creek Nord, Cordillère nord-américaine. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 211 p.

[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (22MB) | Prévisualisation

Résumé

Le terrane de Cache Creek Nord (TCCN) s’étend sur plus de 500 km du nord de la Colombie-Britannique au sud du Yukon. Sa nature océanique lui confère un rôle clé dans les modèles tectoniques d’accrétion de la Cordillère nord-américaine. Le TCCN comprend des complexes mafiques et ultramafiques et des assemblages de chert et de carbonates qui ont été interprétés antérieurement comme des composantes de monts sous-marins, d’ophiolites issus de rides océaniques, de complexe d’accrétion et d’arcs océaniques associés à des monts sous-marins. Des massifs souvent plurikilométriques de roches mantelliques variablement serpentinisées sont exposés du nord au sud du TCCN. Le faciès dominant est la tectonite d’harzburgite à spinelle chromifère, pauvre en diopside et présentant souvent un rubannement compositionnel marqué par la variation de la proportion modale des porphyroclastes d’enstatite. Les lentilles de dunite sont communes, alors que les dykes d’orthopyroxénite et de dunite sont moins abondants. Les éléments majeurs des péridotites du TCCN indiquent qu'elles sont appauvries en comparaison avec les estimés du manteau primitif, avec un contenu en MgO élevé (moyenne de 45 %), des concentrations en Al₂O₃ et CaO inférieures à 2,0 % et un très faible contenu en TiO₂ (moyenne de 0,014 %). L’olivine est réfractaire (Fo 89,6 à Fo 92,2 dans l’harzburgite), le spinelle a un Cr # moyen à élevé (moyenne de 47 pour l’harzburgite) et un contenu en TiO₂ très bas (moyenne de 0,028 %). L’orthopyroxène (En 88 à En 91) a un faible contenu en Al₂O₃ (moyenne de 2,4 %) et un Mg # assez élevé (entre 90,7 et 92,7) et le clinopyroxène a un contenu en Al₂O₃ bas (moyenne de 2,6 %) et un contenu en TiO₂ bas (moyenne de 0,055 %). Les températures d'équilibre calculées avec divers géothermomètres varient entre 473 et 1242 °C. L’olivine et le spinelle se rééquilibrent à plus basses températures (660 °C pour le Fe-Mg et 895 °C pour le Cr-Al) que les pyroxènes (1027 °C pour le Fe-Mg entre l’enstatite et le diopside et 1099 °C pour le Ca dans l’orthopyroxène), qui suggèrent un taux de refroidissement plus rapide. La fugacité d'oxygène calculée avec le baromètre olivine-spinelle est en moyenne de ΔQFM -1,0, ce qui suggère un environnement réducteur. Ces caractéristiques géochimiques du manteau impliquent des degrés de fusion partielle moyens à élevés (10 à > 40 %) et les faibles teneurs en TiO₂ des phases et roches totales impliquent la formation du TCCN dans un environnement de zone de subduction. La géochimie des masses lenticulaires de dunite suggère qu’elles sont encore plus appauvries, avec un contenu en TiO₂ très bas (moyenne de 0,006 %), une olivine très réfractaire (Fo 90,7 à 93,8) et un Cr # élevé dans les spinelles (moyenne de 70), ce qui suggère qu’elles sont de nature résiduelle, avec des degrés de fusion partielle plus élevés que les harzburgites. Au mont Barham (Atlin), une harzburgite à dendrites plurimillimétriques d’amphibole (anthophyllite) a une signature géochimique distincte avec des spinelles ayant de faibles valeurs de Mg # et Cr #, en retrait de la tendance générale. L’orthopyroxène a un très faible contenu en Cr₂O₃ (< 0,2 %) et les résultats thermométriques du Ca dans l’orthopyroxène donnent des températures de 471 à 566 °C, suggérant que l’orthopyroxène de l’harzburgite du mont Barham n’est pas résiduel, mais plutôt recristallisé ou formé à moyenne température dans le faciès amphibolitique. La proximité du batholite de Surprise Lake est vraisemblablement à l’origine d’un événement de métamorphisme de contact tardif. Enfin, les données pétrographiques et géochimiques de la roche totale et des phases minérales ne révèlent pas de contacts internes évidents entre les différents secteurs où le manteau a été échantillonné; les roches mantelliques du TCCN pourraient donc provenir d’une seule plaque lithosphérique.

Abstract

The northern Cache Creek Terrane (TCCN) extends for more than 500 km in northern British Columbia and southern Yukon. As an oceanic terrane, it plays a key role in Cordilleran tectonic accretion models. The TCCN comprises mafic and ultramafic complexes and carbonate and chert assemblages that have been interpreted by previous workers as components of accreted seamounts, spreading centers and rifted arc complexes. All along its length, the TCCN exposes multi-kilometer outcrops of variably serpentinized mantle rocks. Foliated Cr-spinel harzburgite tectonite dominates and commonly shows compositional layering marked by the varying proportions of enstatite porphyroclasts. Dunite pods are common whereas orthopyroxenite and dunite dykes are less abundant. The major element geochemistry of TCCN peridotites shows that they are depleted in comparison to the primitive mantle, with high MgO (average of 45 %), low Al₂O₃ and CaO (average lower than 2.0 %) and very low TiO₂ (average of 0.014 %) contents. Olivine is refractory (Fo 89.6 to Fo 92.2 in harzburgite), spinel Cr # is medium to high (average of 47 for harzburgite) and its TiO₂ content is very low (average of 0.028 %). Orthopyroxene (En 88 to En 91) has a low Al₂O₃ content (average of 2.4 %) and a high Mg # (between 90.7 and 92.7) and clinopyroxene Al₂O₃ and TiO₂ contents are low (average of respectively 2.6 and 0.055 %). The equilibrium temperature calculated with four different geothermometers varies between 473 and 1242 °C. Olivine and spinel reequilibrated to lower temperatures (averages of 660 °C for Fe-Mg and 895 °C for Cr-Al exchange reactions) than pyroxenes (averages of 1027 °C for Fe-Mg exchange between enstatite and diopside and 1099 °C for orthopyroxene Ca content); which suggests a fairly rapid cooling rate. The oxygen fugacity calculated with the olivine-spinel barometer averages ΔQFM -1.0, suggesting a reduced environment. The geochemical characteristics of TCCN harzburgites suggest medium to high degrees of partial melting (10 to > 40 %) and the low TiO₂ content in phases and bulk compositions imply the TCCN formed in a subduction zone environment. The chemistry of dunite pods shows that they are even more depleted, with a very low TiO₂ content (average of 0.006 %), refractory olivine (Fo 90.7 to 93.8) and higher spinel Cr # (average of 70), suggesting that the dunite pods are residues from higher degrees of partial melting compared to harzburgites. At mont Barham (Atlin), a harzburgite with large (≤ 1 cm) anthophyllite dendrites has a distinct mineral-chemical signature, with low spinel Mg # and Cr # that plots apart from the general trend of TCCN mantle rocks. Mont Barham orthopyroxene has a very low Cr₂O₃ content (< 0.2 %) and the Ca in orthopyroxene geothermometer gives temperature from 471 to 566 °C, suggesting that orthopyroxene is not residual but was recristallised or formed at the amphibolite facies. The proximity of the Surprise Lake batholith is the probable cause of this late contact metamorphic event. Finally, the petrographic, geochemical and mineral chemical data show that there are no obvious contacts between the different areas sampled in the TCCN mantle rocks; hence the mantle rocks could belong to a single plate.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Bédard, Jean H.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Richer-LaFlèche, Marc
Mots-clés libres: Cordillère nord-américain; terrane; Cache Creek; ophiolite; roche mantellique; pétrogenèse; géochimie en éléments majeurs; harzburgite à spinelle chromifère; North-American Cordillera; mantle rocks; petrogenesis; major elements geochemistry; Cr-spinel harzburgite
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 25 juill. 2019 18:05
Dernière modification: 04 sept. 2019 13:56
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8456

Actions (Identification requise)

Modifier la notice Modifier la notice