BUREAU DE RECHERCHESGÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

B.R.G.M.

AGENCE FRANÇAISEPOUR LA MAITRISE DE L'ÉNERGIE

A.F.M.E.

MINERALISATIONS HYDROTHERMALESET BILAN GÉOCHIMIQUE

DE CHAMPS GÉOTHERMIQUES FOSSILES :APPROCHES PRÉLIMINAIRES

SUR DEUX SITES DE MARTINIQUE, PETITES ANTILLES

INSTITUT MIXTE DE RECHERCHES GÉOTHERMIQUES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Rapport du B . R . G . M .

84 SGN 149 IRG

BUREAU DE RECHERCHESGÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

B.R.G.M.

B.P. 600945060 ORLÉANS

AGENCE FRANÇAISEPOUR LA MAITRISE DE L'ÉNERGIE

A.F.M.E.

27, Rue Louis-Vicat75737 PARIS

MINERALISATIONS HYDROTHERMALESET BILAN GÉOCHIMIQUE

DE CHAMPS GÉOTHERMIQUES FOSSILES :APPROCHES PRÉLIMINAIRES

SUR DEUX SITES DE MARTINIQUE, PETITES ANTILLES

par

M.ESCALAN

INSTITUT MIXTE DE RECHERCHES GÉOTHERMIQUES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

Rapport du B . R . G . M .

84 SGN 149 IRG

Réalisation : Département Applications Graphiques

RESUME

Une étude des transformations minéralogiques et géochimiques subies

par les roches au niveau d'un réservoir géothermique fossile a été réalisée

sur deux zones sélectionnées de la chaîne volcanique de Vauclin-Pitault en

Martinique : les secteurs du François et du Morne Flambeau. Ces deux zones

avaient déjà fait l'objet d'études détaillées, portant sur la reconnaissance

générale des minéraux hydrothermaux et la définition d'une zonéographie

minérale, basée en particulier sur les paragenèses zéolitiques.

Dans chacun de ces 2 secteurs, trois faciès d'altération croissante

ainsi qu'un faciès de roche fraîche originelle ont été prélevés et comparés

au point de vue transformations de la texture, de la minéralogie et de la

composition chimique des roches. Les différents travaux analytiques réalisés

sur ces échantillons peuvent se décomposer de la façon suivante :

1) L'étude macroscopique (loupe binoculaire) révèle que l'altéra-

tion hydrothermale procède d'abord par oxydation de la roche dans un premier

temps, et se poursuit par la déstabilisation progressive des phénocristaux et

de la mésostase et leur remplacement par des minéraux néoformés (argiles,

zeolites...). Parallèlement, on assiste à un développement de la porosité

vacuolaire ou fissurale, et à un colmatage par les produits hydrothermaux,

ceci se traduisant par un aspect de plus en plus friable et argileux des

roches.

2) L'étude microscopique (lame mince) a permis de préciser l'ordre

d'altération des différents minéraux primaires et mésostase. Dans les deux

secteurs, l'ordre d'altération est le suivant : verre résiduel de la mésos-

tase en premier, puis mésostase entière (microlites plus verre) olivine,

plagioclase »les pyroxenes et les oxydes ferro-titanés quant à eux ne présen-

tent pas ou très peu de traces de déstabilisation (en ne tenant compte que

des échantillons les moins altérés).

Couplée aux diffractions R.X. et à la microsonde, elle a permis

également de reconnaître les minéraux hydrothermaux néoformes ou apparaissant

en remplacement spécifique des différents minéraux primaires altérés.

3) Les analyses minéralogiques ponctuelles (microsonde électroni-

que) des minéraux primaires révèlent peu ou pas de variation dans la composi-

tion chimique des pyroxenes et des oxydes ferro titanes au cours de l'altéra-

tion (les olivines et plagioclases déstabilisés n'ont pu être analysées).

Par contre, au niveau des verres résiduels de la mésostase, elles

font apparaître une diminution importante des teneurs en silice et en alcalin

(Na2O,K2O) attribuable à un lessivage par les fluides hydrothermaux.

4) Les analyses chimiques globales des roches fraîches et altérées

ont permis de quantifier les pertes et gains d'ions lors de l'altération.

Pour le secteur du François, le bilan chimique fait apparaître une perte3+

d'ions d'autant plus importante que la roche est altérée. Seul Fe augmente

traduisant l'oxydation importante des roches.

Pour le secteur du Morne Flambeau, le bilan chimique de l'altéra-3 +

tion fait aussi apparaître un gain en ions Fe , et une perte globale d'ions

importante, sauf pour les

croissant de l'altération.

importante, sauf pour les ions Na et K qui augmentent en fonction du degré

Ces changements de composition chimique trahissent un lessivage

intense par les fluides hydrothermaux. Dans le cas de Morne Flambeau, l'enri-

chissement sélectif en K et Na suggère un lessivage par des fluides riches en

alcalins.

La confrontation de ces données fournies par les diverses techni-

ques analytiques, et leur comparaison avec les données provenant d'autres

aires hydrothermales nous ont permis d'estimer un certain nombre de paramè-

tres caractérisant ce réservoir géothermique fossile :

- stade et intensité d'altération des laves (élevé),

- température des fluides hydrothermaux (supérieure à 180°C),

- nature des fluides hydrothermaux (riches en SiO2 alcalins),

- degré de circulation des fluides important, d'après l'intensité

du lessivage.

Notre objectif est maintenant de transposer ce type d'approche à

l'étude des champs géothermiques actifs.

SOMMAIRE

PAGES

RESUME

AVANT-PROPOS 1

I - INTRODUCTION 2

1.1 - SITUATION GEOGRAPHIQUE DE L'ILE DE LA

MARTINIQUE 2

1.2 - APERCU GEOLOGIQUE 3

1.3- REPARTITION DES ZEOLITES EN MARTINIQUE . . 4

1.3.1 - BUT DU PRESENT TRAVAIL 6

1.3.2 - BASES DE L'ETUDE 6

1.3.3 - METHODES ANALYTIQUES 7

II - LE CHAMP GEOTHERMIQUE DU FRANCOIS 8

II. 1 - PRESENTATION 8

II. 2 - ETUDE MACROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS ... 8

II. 3 - ETUDE MICROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS ... 9

II. 4 - ETUDE AUX R. X 10

PAGES

II. 5 - COMPOSITION CHIMIQUE DES MINERAUX PRI-

MAIRES ET SECONDAIRES 10

II. 5.1 - CARACTERES PETROGRAPHIQUES GENE-

RAUX DES LAVES NON ALTEREES DU

MORNE PITAULT 10

II.5. 2 - GEOCHIMIE DES MINERAUX PRIMAIRES

DES LAVES HYDROTHERMALISEES 10

II.5. 3 - GEOCHIMIE DES MINERAUX SECONDAI-

RES 15

II. 5.4 - RECAPITULATIF 15

II. 6 - ORDRE D'ALTERATION DES MINERAUX PRIMAI-

RES 15

II. 7 - STADE ET INTENSITE D'ALTERATION 16

II. 8 - VARIATIONS DANS LA COMPOSITION CHIMIQUE

DES ROCHES AU COURS DE L'ALTERATION 17

II. 9 - GAINS ET PERTES D'IONS AU NIVEAU DES AN-

DESITES 20

II. 10 - CONCLUSION 22

III - LE CHAMP GEOTHERMIQUE DU MORNE FLAMBEAU 24

III. 1 - PRESENTATION 24

III. 2 - ETUDE MACROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS . . 24

PAGES

III. 3 - ETUDE MICROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS . . 25

III. 4 - ETUDE AUX R. X 27

III. 5 - COMPOSITION CHIMIQUE DES MINERAUX PRI-

MAIRES ET SECONDAIRES 28

III.5.1 - CARACTERES PETROGRAPHIQUES GENE-

RAUX DES LAVES NON ALTERES DU

MORNE FLAMBEAU 28

III. 5.2 - GEOCHIMIE DES MINERAUX PRIMAI-

RES 28

III. 5. 3 - GEOCHIMIE DES MINERAUX SECONDAI-

RES 29

III. 6 - TYPE D'ALTERATION ET ORDRE DE CRISTAL-

LISATION 30

III. 7 - VARIATIONS DE LA COMPOSITION CHIMIQUE

DES ROCHES AU COURS DE L'ALTERATION ... 30

III. 8 - GAINS ET PERTES D'IONS AU NIVEAU DES

ROCHES ALTEREES 33

III. 9 - STADE ET INTENSITE D'ALTERATION 33

III.10 - TEMPERATURE DES FLUIDES HYDROTHER-

MAUX 35

III. 11 - NATURE DES FLUIDES HYDROTHERMAUX 36

III.12 - CONCLUSION 37

PAGES

IV - COMPARAISON ENTRE LES SITES DU FRANCOIS ET DU

MORNE FLAMBEAU 39

V - ETUDES A EFFECTUER ULTERIEUREMENT 40

LISTE DES FIGURES

Fig. 1 : Carte des Petites Antilles

Fig. 2 : Géologie de la Martinique

Fig. 3 : Distribution des zeolites en Martinique, d'après WESTERCAMP (1981)

Fig. 4 : Zonéographie définie par les zeolites en Martinique, d'après

WESTERCAMP (1978)

Fig. 5 : Zonéographie définie par les zeolites dans la région du François

Fig. 6 : Composition des pyroxenes des laves de la chaîne Vauclin-Pitault

Fig. 7 : Composition des pyroxenes des laves altérées du Morne Pitault

Fig. 8 : Evolution des teneurs en MnO, MgO, AI2O3 des minéraux opaques des

laves non altérées du Morne Pitault

Fig. 9 : Evolution des teneurs en MgO, MnO, A12O3 des minéraux opaques des

laves altérées du Morne Pitault

Fig. 10 : Evolution des teneurs en MgO, TiO2, A12O3 des opaques des laves

non altérées du Morne Pitault

Fig. 11 : Evolution des teneurs en MgO, TiO2, A12O3 des opaques des laves

altérées du Morne Pitault

Fig. 12 : Composition des pyroxenes des laves de la chaîne Vauclin-Pitault

Fig. 13 : Composition des pyroxenes des laves altérées du Morne Flambeau

Fig. 14 : Composition des plagioclases des laves fraîches de Vauclin-Pitault

Fig. 15 : Composition des plagioclases de la lave altérée (26587) du Morne

Flambeau

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Les ensembles volcano-structuraux de la Martinique

Tableau 2 : Zonéographie définie par les zeolites en Martinique, et les

minéraux hydrothermaux courantl qui leur sont associés

Tableau 3 : Zonéographie définie par les zeolites de la région du François

Tableau 4 : Minéralogie des laves de la chaîne Vauclin-Pitault

Tableau 5 : Analyses représentatives des pyroxenes des laves altérées

Tableau 6 : Analyses représentatives des minéraux opaques des faciès frais

de Vauclin-Pitault (joint en annexe A)

Tableau 7 : Analyses représentatives des minéraux opaques des laves

altérées (joint en annexe A)

Tableau 8 : Analyses représentatives de laumontite à la microsonde (joint

en annexe A)

Tableau 9 : Caractéristiques des trois stades d'altération définies à

Wairakei (Nile Zélande)

Tableau 10 : Analyses chimiques des roches altérées du Morne-Pitault

Tableau 11 : Analyses chimiques des basaltes de la chaîne Vauclin-Pitault

(joint en annexe A)

Tableau 12 : Quantités d'ions perdus ou gagnés par la roche fraîche au cours

de l'altération

Tableau 13 : Pertes et gains d'ions en % de la roche originelle au cours de

1 ' altération

Tableau 14 : Analyses représentatives de pyroxenes à la microsonde (joint en

annexe B)

Tableau 15 : Analyses représentatives des pyroxenes (joint en annexe B)

Tableau 16 : Analyses représentatives des pyroxenes (joint en annexe B)

Tableau 17 : Analyses représentatives des plagioclases (joint en annexe B)

Tableau 18 : Analyses représentatives des plagioclases (joint en annexe B)

Tableau 19 : Analyses représentatives des minéraux opaques des laves saines

de Vauclin-Pitault (joint en annexe B)

Tableau 20 : Analyses représentatives des minéraux opaques (joint en annexe

B)

Tableau 21 : Analyses représentatives des minéraux opaques (joint en annexe

B)

Tableau 22 : Analyses représentatives de la thomsonite (joint en annexe B)

Tableau 23 : Analyses représentatives du mésotype (joint en annexe B)

Tableau 24 : Analyses représentatives de l'analcime (joint en annexe B)

Tableau 25 : Analyses représentatives de l'adulaire (joint en annexe B)

Tableau 26 : Analyses chimiques des roches altérées du Morne Flambeau

Tableau 27 : Quantités d'ions perdus ou gagnés par rapport à la roche

fraîche au cours de l'altération

Tableau 28 : Gains et pertes d'ions en % de la roche originelle au cours de

1'altération

LISTE DES DIAGRAMMES

Diagramme 1 : Evolution de la teneur en oxydes (en log gram par 1 000 ce de

roche) au cours de l'altération hydrothermale

Diagramme 2 : Evolution de la teneur en oxydes (en log gram par 1 000 ce de

roche) au cours de l'altération hydrothermale

ANNEXE A : Tableaux 6, 7, 8, 10

ANNEXE B : Tableaux 14 à 25

AVANT-PROPOS

Ce travail doit être considéré comme une approche préliminaire des

processus de l'altération hydrothermale au niveau d'un champ géothermique

fossile en Martinique. Il a été réalisé à l'IMRG, lors du stage de M.

ESCALAN, dans le cadre d'une collaboration entre le groupe VOLCANOLOGIE et le

département PETROLOGIE de l'Université St Jérôme - Marseille (Prof. C.

COULON). Il constitue le point de départ d'un important programme d'études en

cours (1984 - 1985) et devant associer les deux organismes : "Bilan hydrother-

mal et zéolitisation de réservoirs géothermiques fossiles de haute énergie en

contexte volcanique. Application à l'exploitation des champs actifs".

Effectué sur un échantillonnage restreint, ce travail était avant

tout à caractère méthodologique et visait à développer les méthodes et

techniques de recherche applicables à l'étude des zones d'altération hydro-

thermale. Il a permis d'appliquer différentes techniques analytiques et de

développer l'interprétation des données acquises.

En plus de l'obtention de données sur les conditions de l'altéra-

tion au niveau d'un réservoir géothermique fossile, cette approche méthodolo-

gique préliminaire a donc surtout été l'occasion d'acquérir un "savoir-faire"

dans l'étude de l'altération hydrothermale profonde, transposable à l'étude

des champs géothermiques actif sy. et elle constitue une base de départ pour la

poursuite du programme.

I - INTRODUCTION

I.I- SITUATION GEOGRAPHIQUE DE L'ILE DE LA MARTINIQUE

L'arc insulaire des Petites Antilles, qui matérialise la limite est

de la plaque Caraïbe, représente la partie émergée d'une vaste structure

volcanotectonique qui joint le NE de l'Amérique du Sud à Porto Rico.

Il est constitué d'une vingtaine d'îles qui s'échelonnent sur

900 km, avec en son centre, l'île de la Martinique, entre la Dominique et Ste

Lucie (Fig. 1).

SM Ci0.1

M E R

C A R A Ï B E

200Km

Anauillo . • . - . .g - - ^

0 OSI Borthlltmy \

JjBorlwdo \

» - SIKilll \

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AMonlMrrol

G U A D E L O U P\J Q M o n e Galonlt

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P \ DOMINIQUE

V T MARTINIQUE

ôSI« LUQE

TORTUGA

OBLANOUILLA

MARGARITA

¿JGRENADE

TOBAGO

VENEZUELA

O

Fig. 1 : Carte des Petites Antilles.

1.2 - APERCU GEOLOGIQUE

La Martinique est la plus grande des îles de l'archipel. Elle regroupe

les témoins des trois arcs successifs qui ont édifié l'arc des Petites

Antilles. L'activité magmatique y est donc ininterrompue depuis l'Oligocène

jusqu'à l'époque actuelle.

Les différents cycles volcaniques, leurs zones d'affleurement et

leurs caractères magmatiques principaux, sont résumés en Figure 2 et Tableau

1 (WESTERCAMP, 1980).

Le Lorrain

Presqu'île de la Caravelle

Le Vauclin

S«e Anne

Figure 2 : Géologie de la Martinique.

.structures

sériesvolcaniques

Laves

calco-alcaline

(5-5.)

Andésites àdeux pyroxenes

Tholeiitesd'arc

Arc actuel

Volcan actif dela Montagne Pelée

Volcans explosifsrécents et leursdômes

Grands volcansi

Arc intermédiaire Arc ancien

de Ste LuceSwjffilafime du Gros ilet

Jacob

Volcanismesous-marin

Grands volcansu r u a s vyiv-ttuo •—• . • w» —•»—-

Ifissuraux du morne VV/ifissuraux de Ducos etde Pavillon

3Chaîne sous-marineSvauclin / Pitault

Volcanisme de SteAnne et de la Caravelle

Tableau 1 : Les ensembles volcano-structuraux de la Martinique

1.3- REPARTITION DES ZEOLITES EN MARTINIQUE

Les phénomènes hydrothermaux sont variés en Martinique. Ils sont

essentiellement développés au Sud des grands volcans récents des Pitons du

Carbet, du morne Jacob et de la Montagne Pelée.

D'après les travaux de A. LACROIX (1896), H. GRUNEVALD (1965), B.

PELLETIER (1976), on a pu identifier douze espèces différentes de zeolites.

Elles apparaissent soit en remplissage de fractures et de vacuoles, soit en

remplacement de certains minéraux de la roche hôte.

Elles se répartissent en une dizaine de secteurs géographiques plus

ou moins séparés les uns des autres (Fig. 3).

PrtfSQit UM ríe is Catavette

Fig. 3 : Distribution des zeolites en Martinique (d'après WESTERCAMP, 1981).

Légende : 1 = Laumontite, 2 = Stilbite, 3 = Thomsonite et/ou

analcime, 4 = Heulandite ou clinoptilolite, 5 = Mordenite,

6 = Chabasite, 7 = Hésolite, 8 = Undetermined zeolite, 9 = Limite

des aires zéolitisées (1 = Savane des Pétrifications, 2 = Crève-

Coeur, 3 = Morne Flambeau, U - Morne. Vent, 5 = Montagne du Vauclin,

6 = François - Sud Morne Pitault, 7 = Nord Morne Pitault, 8 = Bois

Polhau, 9 = Trois Ilets, 10 = Trinité.

Les principales espèces rencontrées sont : 1'heulandite, la stil-

bite, le clinoptilolite, la laumontite, l'analcime, le mésotype,... Il faut

citer la présence d'autres minéraux d'origine hydrothermale, tels que la

silice, les minéraux des argiles, la calcite, la barytine...

Les paragenèses hydrothermales produites dépendent essentiellement

de la température puisque les autres facteurs pouvant intervenir sont "fixés"

(WESTERCAMP, 1981). En effet :

- Le facteur roche mère intervient peu étant donné que la composi-

tion des formations volcaniques des zones en question est grossièrement

constante ; c'est celle d'une andésite (s.l).

- Les pressions lithostatiques sont faibles du fait que les forma-

tions affectées sont liées à des phases volcaniques de surface (P<0,5 kb).

- Les fluides hydrothermaux sont enrichis en Nacl du fait de

l'origine sous-marine de ces formations volcaniques.

D'après les observations sur le terrain et les résultats expérimen-

taux portant sur la stabilité des zeolites sous faible pression et en présen-

ce de Nacl, D. WESTERCAMP (1981) a établi des températures limites entre les

4 zones de zeolites définies en Martinique :

< zone I < 14O°C < zone II < 150°C < zone III < 180 < zone IV < 200°C

Chaque secteur hydrothermalisé est caractérisé par une ou plusieurs

paragenèses qui s'inscrivent dans des auréoles arrondies ou elliptiques,

emboîtées les unes dans les autres (Fig. 4, tableau 2).

Les auréoles d'anchimétamorphisme se superposent précisément à des

centres volcaniques particulièrement importants, à des failles majeures

cisaillantes, à des anomalies magnétiques positives. Ceci induit à conclure

que les phénomènes hydrothermaux en Martinique, s'expliquent dans une hypothè-

se de "dômes de chaleur" ponctuels (WESTERCAMP, op. cit.).

Ces dômes de chaleur peuvent résulter :

- d'une mise en place d'intrusion magmatique,

and Attocxttd mîïr**^^^

Chabintt

Hiulandilt

Clinopl ilolite

Mord tm l t

Mvsolttt

An*lc im t

Thomioni te

SlilbiU

Liumont » t •

Silica

Monlmerii'onil*

Htmil.lt

Calcita

I1

1

• 1

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1 1IT

-

-

U IV

-

STE MAHItPresqu ¡lu de ta Caravelle

f \ " M A ./3I\ TRINITE

Piesqu ¡le

des Trois - llets

LEVAUCLIN

U SANSES 0 ARtETS

10 k m

Fig. 4 : Zonéographie définie par les zeolites en Martinique, d'après

WESTERCAMP (1978)

- de l'activité d'une chambre magmatique et de ses fissures d'alimen-

tation,

- d'une zone de faille qui permettrait aux fluides hydrothermaux de

circuler facilement vers la surface.

1.3.1 - BUT DU PRESENT TRAVAIL

Le but du présent travail est d'étudier la minéralogie et la

géochimie des faciès laviques primaires, plus ou moins modifiés, dans deux

zones hydrothermalisées de la chaîne sous-marine Vauclin-Pitault (secteur 3

et secteur 6, fig. 3) afin d'établir un premier bilan géochimique qualitatif

et quantitatif de l'altération hydrothermale de matériel volcanique.

Ce rapport a pour but également, de présenter quelques techniques

de recherche et de proposer des modes de raisonnement afin de mieux compren-

dre les processus d'altération des laves sur des aires hydrothermales fossi-

les.

1.3.2 - BASES DE L'ETUDE

Cette étude est basée :

- sur une bonne connaissance de la zonéographie et du contrôle

structural des paragenèses zéolitiques, surimposées à la lithologie de chaque

site,

- sur une étude minéralogique et chimique des zeolites du S.E

Martiniquais, en particulier dans la région du François-Robert (PELLETIER,

1974, 1976),

- sur une bonne connaissance des caractères pétrochimiques, minéralo-

giques et géochimiques des laves de la chaîne Vauclin-Pitault (ESCALAN,

rapport D.E.A, juin 83).

1.3.3 - METHODES ANALYTIQUES

On s'est en premier lieu livré à une description détaillée des

échantillons, à l'échelle macroscopique (loupe binoculaire) et à l'échelle

microscopique (lames minces). Les analyses chimiques ont été effectuées sur

roche totale. L'identification des minéraux hydrothermaux isolés ou en

associations complexes, a nécessité deux méthodes de diffraction des R.X. :

la méthode de DEBYE et SCHERRER (rayonnement Cu, K et filtré Ni, chambre

240 mm), et la diffractométrie. La chimie des minéraux a été définie au moyen

de la microsonde CAMEBAX.

Il - LE CHAMP GEOTHERMIQUE DU FRANCOIS

II. 1 - PRESENTATION

La région du François représente un secteur zéolitisé important.

Cette région a fait l'objet d'une étude hydrothermale détaillée (PELLETIER,

1974, 1976) et a permis de mettre en évidence les espèces suivantes : le

mésotype, la chabazite, l'analcime, l'heulandite, la mordénite, la stilbite

et la laumontite.

Ces minéraux hydrothermaux et quelques autres (smectites, calcédoi-

ne, -..) sont distribués suivant des zones concentriques restreintes qui

correspondent à un paléodôme de chaleur (PELLETIER, 1974).

Au coeur de ce secteur hydrothermalisé, les andésites sont large-

ment transformées en laumontite et en quartz (Fig. 5, tableau 3).

II. 2 - ETUDE MACROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS

L'étude porte sur 3 échantillons montrant différents degrés d'al-

tération. Ce sont les échantillons 26590, 26591, 26592.

* La lave la moins altérée est massive, de couleur violet sombre,

sans fissuration apparente (26591).

A la loupe binoculaire, la coloration bordeaux de la lave traduit

la présence abondante d'oxydes de fer. On note quelques rares phénocristaux

peu reconnaissables et qui sont en majorité altérés en phases argileuses

marron-jaunâtres.

Les vacuoles sont partiellement ou complètement remplies de cris-

taux aciculaires de laumontite, de couleur ivoire. Certaines présentent des

dépôts mamelonnaires jaunâtres, associées à des encroûtements dendritiques ou

en granules de pyrite.

* L'échantillon 26590 est visiblement plus affecté par 1'hydrother-

malisme. Il présente une couleur gris verdâtre localement violacée, qui

: • • . • " . • " . •

•

A

•

LavmimtUt *i*trti

Cf}J»màr*U i»é<ir¿*

Tulj i tmibnáiU

Br*u*itt

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Smrtt é* t* FrijtU (SfCj

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^ - fss: \:.&&r¡- ̂ \. "' ' « f e ,'O

Fig. 5 : Zonéographie définie par les zeolites dans la région du François,

d'après B . PELLETIER (1976).

Tableau 3 : Zonéographie des zeolites de la région du François, d'après

B . PELLETIER (1976) .

Zones

Localités types

Chahuite

Apophyllitc

Analcime

Mordcnite

Hculandite

Stil bite

Laumontite

Quartz, calcédoine

Interstratifié C M .et chlorite

Montmorillonite

Hématite

Braunitc

CaCO3 Néofonne

1

à chabazite

llet Frégate

Aragon i le

2

à heulandtte

QuartierBeauregard

3

des conghtné*rais indurés

verdâlres

HabitationDesroses,

MornePitault

•t

4

àfthnnetsde stilbite

et laumontite

Quartierla Chopotte

(E)

Calcite spathique

5

à iaumorMuet quartz

Quartier¡a Monnerot

(S)

7

" Noter que les zones définies par B . PELLETIER (1976), ont été regroupées

par D . WESTERCAMP (1981) de la façon suivante :

- zone 1 et 2 (Pelletier) = zone I- zone 3 ( " ) = zone III- zone 4 ( " ) = zone IV

traduit la présence plus abondante de minéraux des argiles (montmorillonite).

La porosité de la roche est bien soulignée par le remplissage des minéraux

hydrothermaux.

* Sur l'échantillon le plus affecté (26592), la texture de la lave

est méconnaissable, ce qui rend sa description plus difficile. Les dépôts

vacuolaires sont très nombreux, certaines vacuoles ayant un diamètre entre

3 et 5 mm. Les argiles donnent un aspect luisant à la lave.

Il est important de noter également un aspect moins compact et plus

friable de la roche.

II.3 - ETUDE MICROSCOPIQUE

Cette étude est basée sur deux lames minces des échantillons les

moins altérés, à savoir 26591 et 26590.

Les laves présentent toutes les deux les mêmes textures microliti-

ques totalement recristallisées en minéraux hydrothermaux. On n'observe pas

de porosité développée. Les phases minérales primaires sont rares, et consis-

tent en microcristaux de pyroxenes largement craquelés et fragmentés, en

cristaux de plagioclase largement recristallisés en laumontite et qui ne sont

le plus souvent reconnaissables qu'à leurs contours, en minéraux opaques

fréquents et automorphes ne présentant pas de trace d'altération ni de

déstabilisation.

La mésostase est essentiellement vitreuse et complètement oxydée.

Le verre est assombri par l'abondance des granules d'oxyde de fer ; on

observe quelques plages argilisées ou recristallisées en laumontite.

Les minéraux secondaires sont :

- la laumontite en cristaux aciculaires isolés ou en agrégats,

- quelques plages cristallines fibroradiées d'une autre zéolite,

difficilement identifiables au microscope.

10

II. 4 - ETUDE AUX R. X

Cette étude, réalisée sur l'échantillon le plus altéré (26592),

confirme la présence de laumontite en grande quantité. Le plagioclase est

fréquent à abondant. Il faut noter la présence du mésotype et du quartz (en

traces).

Le mésotype correspond aux plages légèrement fibroradiées décrites

dans le paragraphe précédent.

Les smectites sont peu abondantes et surtout représentées par la

montmorillonite. A noter la présence d'orientite (que l'on considère comme

une épidote du type zoïzite) qui provient de l'altération des plagioclases.

D'après les paragenèses minérales précédemment définies, l'altéra-

tion des laves du Morne Pitault est de type hypogène.

II.5 - COMPOSITION CHIMIQUE DES MINERAUX PRIMAIRES ET

SECONDAIRES

II.5.1 - CARACTERES PETROGRAPHIQUES GENERAUX DES LAVES NON ALTERES

DU MORNE PITAULT

La majorité des laves de la chaîne Vauclin-Pitault (basaltes et

andésites) sont porphyriques (20 à 50 % de phénocristaux).

Les phénocristaux sont essentiellement du plagioclase (20 %)

toujours prédominant, dont la composition chimique varie de An 8 5 à An50. Il

est associé au clinopyroxène de type augite et aux oxydes de ferrotitane.

L'olivine est peu abondante et 1'orthopyroxène fréquent. Ces mêmes minéraux

se retrouvent au niveau de la mésostase (tableau 4).

17.5.2 - GEOCHIMIE DES MINERAUX PRIMAIRES DES LAVES HYDRO-

THERMALISEES

Les minéraux primaires sont peu abondants dans les laves altérées.

AUX

JOCR

IST

PHEh

FASE

LOoCOLü

PHENOCRISTAUX

Plagioclase

Orthopyroxène

Clinopyroxène

Titanomagnétite

Plagioclase

01ivine

Orthopyroxène

Cl i notîvroxfTip

Titanomagnétite

BASALTES

Porphriques Aphyriques

61-42 %

39-42 % An90 - An80

21 % Ca44 FelO Mg46

Ca35 Fe24 Mg4l

Fo73 Fo63

Ca8 Fe32 Mg40

10-5 %

8-5 %

i. la- —

0,3 %

(pigeonite)

Basiques

34-26 %

ANDESITES

21-24 % An85 - An50

-8-3 % Ca4

Ca4

2-1 % Ca40

Ca39

An70

Ctft

Ca8

Fe37 Mg59—

Fe30 Mg66

Fe20 Mg40

Fe34 Mg31

An fiO

Fe30 Mg66

Fe30 Mg40

Fe32 Mg40

Acides

12 %

10 %

_ _ _

Ca38 Fe26

Mg35

Ca32 Fe26

Mg42

•AnftO AnSO

Fo*i7-Fo48—

Ca32 Fe26

Mg42

Ca7 Fe37

Mg66

DACITES

7 %

5,5 % An50-

An40

1,5 % Ca8

Fe52 Mg40

A 65 A 30

CalO Fe60

Mg30

Cal4 Fe52

Mg34

TABLEAU 4 : MINERALOGIE DES LAVES DE LA CHAINE VAUCLIN-PITAULT (d'après ESCALAN, 1983)

12

Les pyroxenes, pour la plupart en fragments, ont une composition de

type augite. D'une lame à l'autre, il n'apparaît pas de variation de la

composition chimique, ni même par rapport à la composition chimique moyenne

des pyroxenes des laves non altérées (Fig. 6,7, tableau 5, tableau 5' annexe

A).

Ces minéraux, malgré un degré d'altération croissant des laves,

conservent une composition chimique stable.

La composition chimique des plagioclases n'a pu être déterminée à

la microsonde étant donné qu'ils sont pour la plupart recristallisés en

laumontite.

Cependant il apparaît clairement que la déstabilisation des plagio-

clases et leur recristallisation en laumontite, caractérisent un degré avancé

d'altération.

Les minéraux opaques, fréquents et automorphes, sont représentés

par de la magnetite et de la titanomagnétite (tableaux 6, 7 en annexe A).

Il est délicat de les comparer avec les minéraux opaques des roches

fraîches, étant donné le peu d'analyses en notre possession.

La comparaison des compositions de la titonomagnétite fait apparaî-

tre une augmentation en AI2O3 par rapport au MgO. Cette apparente augmenta-

tion est simplement liée aux faibles teneurs en T1O2 et MgO des opaques des

roches altérées qui tend à surévaluer les teneurs en A12O3 (Figures 8, 9, 10,

H).

La variation de TiO2 au sein des minéraux opaques ne semble pas

être liée à une altération hydrothermale du fait que les cristaux ne présen-

tent pas de traces d'altération, ni de déstabilisation.

La mésostase est essentiellement vitreuse et déjà altérée en

argiles ferrifères.

Par rapport à la composition chimique globale des verres des roches

non altérées, on note :

SiO2

Fe total

Na2O

CaO

A1 2O 3

MnO

HgO

G 2O 3

K20

FiO2

TOTAL

Si

Fe

Na

Ca

Al

Mn

Mg

Ci

K

Fi

TOTAL

129

50.50

7.69

0.15

19.05

«.07

0.17

15.48

0.18

0.01

0.69

98.01

1.8976

0.2418

0.0112

0.7670

0.1803

0.0055

0.8671

0.0053

0.0005

0.0195

3.9956

Lame n°26591

125

51.97

9.03

0.18

17.53

1.91

0.30

16.50

0.09

0.02

0.42

97.96

1.9556

0.2841

0.0130

0.7069

0.0848

0.0097

0.9256

0.0027

0.0010

0.0118

3.9954

122

52.38

9.06

0.16

16.97

1.95

0.22

17.22

0.00

0.00

0.45

98.41

1.9560

0.2830

0.0117

0.6790

0.0859

0.0069

0.3586

0.0001

0.0000

0.0126

3.9938

128

52.45

7.30

0.12

17.68

1.74

0.34

17.81

0.11

0.00

0.39

97.93

1.9583

0.2279

0.0087

0.7073

0.0765

0.0106

0.9910

0.0034

0.0000

0.0110

3.9947

104

49.77

8.69

0.21

18.64

4.18

0.20

16.08

0.24

0.00

0.78

98.77

1.8668

0.2725

0.0156

0.7490

0.1848

0.0063

0.8988

0.0070

0.0000

0.0220

4.0227

Lame

109

50.02

7.84

0.27

19.20

3.99

0.13

15.65

0.20

0.02

0.70

98.03

1.8846

0.2470

0.0199

0.7750

0.1773

0.0043

0.8791

0.0061

0.0009

0.0198

4.0139

n°26590

103

52.69

8.55

0.19

18.07

1.63

0.29

16.85

0.00

0.00

0.41

98.68

1.9643

0.2665

0.0139

0.7217

0.0717

0.0092

0.9364

0.0000

0.0000

0.0114

3.9951

108

52.98

7.73

0. 13

18.55

1.82

0.25

17.52

0.09

0.00

0.30

99.37

1.9558

0.2387

0.0096

0.7335

0.0793

0.0079

0.9639

0.0025

0.0000

0.0083

3.9994

TABLEAU 5 : ANALYSES REPRESENTATIVES DE PYROXENES DES LAVES ALTEREES

Fig

Fig.

/

F„/

6

/

Fn/

7

/

/

Wn

' /

/

26591

W n

/ / ¿t • •

/ / * " ***

V"

• Phénocristal \+ Mi crol i te \

Wo Wn

Ci / /

F

/ /

/ /

26590

Fig. 6 : Composition'des pyroxenes des laves de la chaîne Vauclin-Pitault

Fig. 7 : Composition des pyroxenes des laves altérées du Morne Pitault.

VtnO

• basane

o ondésne MnO

* opoque (26591-26590)

MgO

Fig. 8 Evolution des teneurs en

MnO, MgO, AI2O3 des minéraux

opaques des laves non altérées

du morne Pitault.AI2°3

Fig.

• basalle

e andésite

9 : Evolution des teneurs

en MgO, MnO, A12O3 des

minéraux opaques des

laves altérées du morne

Pitault.

. 0 coques (2S59I-2690)

MgO

Fig. 10 : Evolution des teneurs en MgO

TiO¿., AI2O3 des opaques des

laves non altérées du morne

Pitault.

TiO, MgO

Fig. 11 : Evolution des teneurs

en MgO, F±£>2, A1 2O 3

des opaques d,es laves

altérées du

Pitault.

15

- une diminution de la teneur en SÍO2 allant de 20 à 30 %,

- " " " en Na20 " 20 à 3 1,

- une diminution de la teneur en K20 allant de 3 à 5 %,

- une augmentation de la teneur en FeO allant de 5 à 8 %,

- " " " " CaO " 3 à 5 %.

La diminution des alcalins et de la silice traduit un lessivage du

verre par les fluides hydrothermaux ; les ions Na, K sont en effet très

mobiles lors des processus d'altération.

II.5.3 - GEOCHIMIE DES MINERAUX SECONDAIRES

Les seuls minéraux hydrothermaux dont l'analyse à la microsonde a

été possible, ont été les cristaux de laumontite dont la composition chimique

ne varie guère d'une lame à l'autre si ce n'est une légère augmentation de Na

par rapport à Ca (tableau 8, annexe A).

II.5.4 - RECAPITULATIF

En fonction du degré d'altération croissant, on n'observe pas de

variations importantes de la composition chimique des principaux minéraux

primaires entre les lames 26591 et 26590.

Les comparaisons de ces compositions, avec les compositions chimi-

ques globales des roches non altérées, font apparaître

- un lessivage important au niveau de la mésostase avec une diminu-

tion de la silice et des alcalins,

- une déstabilisation des plagioclases. avec une recristallisation

en laumontite,

- une bonne stabilité physique et chimique des minéraux opaques,

- aucune variation dans la composition des pyroxenes.

II.6 - ORDRE D'ALTERATION DES MINERAUX PRIMAIRES

Lors de l'altération hydrothermale, quand la roche se trouve en

présence d'un fluide hydrothermal, les minéraux primaires se déstabilisent et

16

sont altérés selon un ordre bien défini gouverné par la différence entre les

conditions magmatiques de cristallisation et l'environnement géothermique.

Dans l'aire hydrothermale du François, ce sont les verres siliceux

volcaniques qui sont les premiers à être oxydés et lessivés. Puis c'est toute

la mésostase qui est altérée. Simultanément les plagioclases se déstabilisent

et recristallisent en minéraux hydrothermaux, tandis que les pyroxenes et les

minéraux opaques restent sains.

Cet ordre, caractéristique de la région du François, peut s'avérer

différent dans d'autres aires hydrothermales. C'est ainsi qu'à Wairakei

(Nouvelle Zélande) l'ordre d'altération des minéraux est inverse de celui de

leur cristallisation (STEINER, 1977).

Il serait intéressant d'étendre et d'affiner cette étude aux zones

I, II, III du François afin de vérifier et d'établir de façon plus précise

l'ordre d'altération des minéraux primaires, et de définir également les

minéraux d'altération caractéristiques de chaque minéral primaire. Cette

étude pourrait aussi porter sur les autres aires hydrothermales de la

Martinique, de manière à établir un modèle général d'altération.

II. 7 - STADE ET INTENSITE D'ALTERATION

Le terme de stade d'altération suggère un assemblage bien défini de

minéraux hydrothermaux associés plus ou moins à des minéraux primaires non

altérés, sans tenir compte si cet assemblage est en équilibre ou non avec les

pressions et les températures correspondant à l'aire hydrothermalisée.

L'intensité d'altération correspond au degré de transformation de

la roche et de la texture originale de la mésostase.

Ainsi l'altération hydrothermale est définie à la fois par le stade

et l'intensité d'altération.

Dans l'aire hydrothermale du François, une zonéographie de l'alté-

ration hydrothermale a été définie par les zeolites, en fonction de leur

température de stabilité. Or aucune étude poussée n'a été réalisée afin

17

d'établir plusieurs stades et intensités d'altération à partir des roches

volcaniques altérées, et de définir ainsi un assemblage bien précis de

minéraux hydrothermaux associés à des minéraux primaires, pour chaque stade

d' altération.

A Wairekei (Nouvelle Zélande) une substitution progressive des

assemblages de minéraux primaires et du verre de la roche fraîche a pu être

établie. Elle progresse selon 3 stades d'altération (tableau 9).

Il est intéressant d'envisager une comparaison des paragenèses

minérales des laves de la zone IV du François avec les différentes paragenè-

ses définies à Wairekei pour chaque type d'altération, ceci afin d'estimer le

stade d'altération des laves de la région du François. Bien sur cette comparai-

son est délicate du fait que les contextes volcaniques et hydrothermaux sont

différents, cependant elle reste intéressante du point de vue méthodologique.

Ainsi dans les laves altérées du François :

- la déstabilisation du verre, son oxydation et sa transformation

locale en montmorillonite,

- la cristallisation de laumontite dans les pores et cavités,

- la recristallisation partielle ou totale des plagioclases en

laumontite,

permettent de rapprocher le stade d'altération de ces laves au

stade de "faible altération" défini à Wairekei.

II. 8 - VARIATIONS DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES ROCHES

AU COURS DE L'ALTERATION

Le tableau 10 regroupe la composition chimique des trois roches

altérées (26591, 26590, 26592) classées respectivement par degré croissant

d'altération. La quatrième colonne correspond à la composition moyenne d'une

lave originelle de la région du morne Pitault. Cette composition a été

obtenue à partir de cinq analyses chimiques de roches fraîches (104 c, 138 c,

96 c, 95 c, 97 c, voir en annexe A, tableau 11).

STADE DE FAIBLE ALTERATION STADE D'ALTERATION MOYENNE STADE DE HAUTE ALTERATION

Formation de montmorillonite à partirdu verre siliceux.

Conversion progressive de la montmoril-lonite en illite-montmorillonite.

Remplacement des ferromagnésiens (horn-blende, hyperstène) par de la chloritede 1'apatite, des carbonates et de lapyrite.

Stabilité des plagioclases calco-sodiquesou leur remplacement par de la montmoril-lonite, de la calcite et ou des argilesmicacées riches en montmorillonite.

T = 230°C

Stabilité des plagioclases calco sodiquesqui ont résistés au stade de faiblealtération.

Remplacement des plagioclases calco-sodiques, par de la wairakite et ou del'albite qui sont souvent accompagnées decalcite, et ou épidote, et ou argilesmicacées.

La mésostase est partiellement remplacéepar la wairakite, l'épidote, le quartz,les argiles chloriteuses et les argilesmicacées.

T = 240° C

Présence de feldspath potassiquehydrothermal (adulaire) et dequartz.

Remplacement des plagioclases calco-sodiques par du quartz et de 1'adulaire

La mésostase est plus ou moins silici-fiée et partiellement remplacée par descristaux rhomboedriques d'adulaires,tandis que l'illite et la chlorite sontrares.

T = 240°C - 260°C

TABLEAU 9 : CARACTERISTIQUES DES TROIS STADES D'ALTERATION DEFINIES A WAIRAKEI (NLLE ZELANDE) (d'après STEINER, 1977).

19

TABLEAU 10 : ANALYSES CHIMIQUES DES ROCHES ALTEREES DU MORNE PITAULT

SiO2

A12O3

Fe203

FeO

CaO

MgO

Na20

K20

MnO

FiO2

P 20 5

PF

TOTAL

DENSITE

26591

50.68

18.05

5.45

4.02

10.82

4.08

2.44

0.16

0.18

0.94

0.09

2.55

99.55

2.32

26590

47.40

15.70

11.20

<0.20

8.00

2.60

1.45

0.33

0.13

1.14

0.19

11.45

99.79

2.08

26592

49.20

16.30

10.90

0.39

6.45

2.20

2.20

0.31

0.11

1.20

0.12

10.70

100.08

1.90

1 *

50.37

17.75

1.71

8.72

9.94

4.26

2.48

0.45

0.22

1.44

0.25

0

98.85

2.77

1* : Composition chimique moyenne des laves non altérées du morne Pitault

(basée sur la moyenne de 5 laves).

Diagramme 1 : Evolution de la teneur en oxyde (log gram par 1000 ce de

roche) au cours de l'altération hydrothermale du Morne

Pitault.

S

3DOo

m 2 ,

m3)mm

o s¡ o,

D

+

EX

IS

AI 2 O 3

Fe nre0p\j -

CoO

No2O

MgO

K«O

TiO2

MnO

FeO

P2°5

log grom

ROCHE FRAICHE

20

Toutes ces roches appartiennent à la troisième phase volcanique de

la chaîne Vauclin-Pitault définie comme appartenant à une série de tholeiites

d'arc.

Les variations de composition chimique entre la roche non altérée

et les roches altérées sont représentées dans le diagramme 1. Elles sont

obtenues en calculant la quantité d'oxydes (en g pour 1 000 cm3 de roche)

contenue dans chaque roche.

Ce diagramme permet donc de mettre en évidence les pertes et gains

par rapport aux roches originelles pour chaque oxyde. Tous les éléments qui

se situent au dessus de la droite médiatrice, sont gagnés au cours de l'alté-

ration, tandis que ceux qui se situent en dessous de la droite sont perdus par

la roche originelle.

Interprétation : on remarque une nette diminution des teneurs en

oxydes dans les roches altérées, à l'exception de Fe2Û3 qui augmente, au

dépend du FeO (oxydation du fer bivalent en fer trivalent).. A noter que les

oxydes SiO2 et A12O3 ne présentent pas de grandes variations.

II. 9 - GAINS ET PERTES D'IONS (EN G/CM3 DE ROCHE X102) AU

NIVEAU DES ANDESITES

II serait possible de quantifier les gains et pertes à partir des

quantités d'oxydes, cependant il est plus correct, au niveau d'une altération

hydrothermale, de parler de gains et pertes d'ions.

Les quantités d'ions sont calculées à partir des analyses chimiques

et en fonction de la densité de chaque roche. Elles seront exprimées en g

pour 1 cm3 de roche (= ions poids % x d).

Les gains et pertes d'ions sont calculées en comparant la quantité

d'ions de la roche fraîche avec celle de la roche altérée (tableau 12).

1°1°1°

- 26591- 26590- 26592

Si

-10.-19.-21.

261352

-1-4-4

Al

.93

.37

.81

Fe

+2.+6.+5.

3+

764858

Fe

-11-18-18

2+

.50

.49

.16

Fe

- 8-12-12

tot.

.74

.01

.58

Ca

- 1.- 7.-10.

748030

Mg

-1.42-3.89-4.63

Na

-0-3-4

448963

K

-0.-0.-0.

372428

Mn

-0-0-0

152631

-1-0-1

Ti

.08

.96

.02

-0-0-0

P

.11

.07

.10

Totalions

-26.23-50.16-57.14

Tableau 12 : Quantités d'ions perdus ou gagnés par la roche fraîche au cours de l'altération.

SiAlFe 3 +

Ca +

MgNaKMnTiPTotal d'ions

15,714,8

61,502017,54535,54043

Perte d'ions (en %)

- 33 %- 37 %

- 98,5 %- 55 %- 64,5 %- 56 %- 70 %- 65,5 %- 45 %- 70 %

20 - 40 %

Gains d'ions (%)

62,5 - 79,5 %

Tableau 13 : Pertes et gains d'ions en %de la roche originelle au cours de l'altération.

22

Les tableaux 12 et 13 révèlent une perte d'ions non négligeable

allant de 20 % à 40 % entre la roche originelle et les roches altérées. Cette

perte d'ions est d'autant plus importante que la roche est altérée.

Les teneurs en ions Si et Al diminuent de 15 à 35 % en moyenne.

Pour le Fe20 , les teneurs augmentent en fonction du degré d'altération jusqu'à

80 % environ alors que corrélativement les teneurs en FeO diminuent de 60 à

98 %.

Pour les autres ions, on note une perte sensible allant de 25 à

60 % en moyenne.

Le bilan chimique de l'altération hydrothermale des laves du

François révèle une oxydation importante de la roche, et se résume en une

perte d'ions non négligeable. Ce qui suggère que l'altération se traduit par

un lessivage important des andésites par les solutions hydrothermales.

A Wairekei, l'altération hydrothermale sur des laves de même

nature, se traduit également par un lessivage intense des ions par les

fluides hydrothermaux.

II.10 - CONCLUSION

L'altération hydrothermale des laves du François se traduit par des

modifications importantes de la texture et de la composition minéralogique

des laves. C'est ainsi que dans un premier temps, cette altération se carac-

térise par une oxydation, une porosité croissante et une cristallisation de

minéraux hydrothermaux. Ces derniers, tels que la laumontite, les smectites

et le quartz cristallisent au dépend de la mésostase et des plagioclases et

caractérisent une altération de type hypogène.

Le bilan géochimique révèle peu de variation dans la composition

chimique des minéraux primaires au cours de l'altération, si ce n'est un

lessivage en silice et en alcalins au niveau de ceux de la mésostase. L'al-

tération tend plutôt à déstabiliser l'olivine et le plagioclase tandis que

les minéraux opaques et les pyroxenes ne sont pour ainsi dire pas affectés.

23

Au niveau des roches totales, les changements chimiques traduisent

un lessivage intense des ions par les fluides, qui peut aller jusqu'à 40 % du

total des ions dans un domaine de température estimée à 180°C - 200°C (cf

paragraphe 1.3).

La nature de ces fluides n'a pu être définie à ce niveau d'étude ;

à noter cependant que ces fluides sont riches en SiO2, en Nacl et qu'ilsC02

présentent un rapport rr-r- faible, étant donné la prédominance des zeolites

sur les produits carbonates.

24

III - LE CHAMP GEOTHERMIQUE DU MORNE FLAMBEAU (voir fig. 3, 4, tableau 2)

III. 1 - PRESENTATION

L'aire hydrothermale du morne Flambeau, située à l'extrémité SE de

la chaîne Vauclin-Pitault, constitue une zone concentrique unique à thomsoni-

te, analcime, heulandite et chabazite.

L'auréole de zéolitisation jalonne la partie S d'une fracture NW-SE

soulignée de dykes.

Les échantillons sur lesquels se base notre étude, sont au nombre

de trois et proviennent du même gisement (26587 - 26588 - 26589 par ordre

croissant d'altération).

III. 2 - ETUDE MACROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS

Sur le faciès le plus frais (26587) la lave de couleur grise

devient au cours de l'altération beaucoup plus sombre et présente une couleur

violet-brun due aux oxydations.

On observe quelques phénocristaux en grande partie altérés par des

argiles ferrugineuses rouilles, assez friables. Il n'y a pas de porosité

apparente.

Les minéraux hydrothermaux très finement cristallisés, apparaissent

en plages blanches peu étendues.

L'échantillon 26588 est beaucoup plus altéré. La porosité est bien

développée et partiellement colmatée par les minéraux hydrothermaux donnant

ainsi à la roche un aspect tacheté.

Les vacuoles sont remplies des minéraux hydrothermaux de nature

variée. On reconnaît du mésotype en agrégats aciculaires bien conservés, de

1'analcime en éléments trapus, des cristaux de chabazite millimétriques

25

transparents (la reconnaissance de ces minéraux s'est faite parallèlement aux

résultats de l'étude aux R.X.).

Le tapissage de certaines vacuoles se fait par des encroûtements

mamelonnaires bleutés sur lesquels se développent de la pyrite en fines

dendrites.

L'échantillon le plus altéré (26589) présente à l'oeil nu, le même

faciès que précédemment avec cependant une porosité très développée et

totalement colmatée par les minéraux hydrothermaux. Ces minéralisations

blanchâtres, jaunâtres sont identiques à celles précédemment décrites. On

remarque toutefois l'apparition d'une phase minérale blanche d'aspect pou-

dreux, qui se dépose en couches épaisses dans les cavités et les discontinui-

tés de la lave ; c'est de la phillipsite.

L'étude comparée de ces trois échantillons fait donc apparaître en

fonction du degré croissant d'altération, une porosité de plus en plus élevée

qui est, dans l'échantillon le plus altéré, totalement colmatée par des

minéraux hydrothermaux variés.

Malgré une oxydation importante de la roche qui se traduit par une

coloration violette de plus en plus soutenue, la lave s'éclaircit considéra-

blement par l'abondance des zeolites blanches.

A noter le développement d'une fissuration sans qu'il y ait colma-

tage.

III.3 - ETUDE MICROSCOPIQUE DES ECHANTILLONS

Cette étude se base sur les deux laves les moins hydrothermalisées

26587 et 26588.

* La lame 26587 présente une texture porphyrique dépourvue de

porosité, avec cependant une légère fissuration colmatée par des argiles et

des encroûtements ferrifères. La plupart des phénocristaux sont craquelés et

altérés :

26

* les olivines automorphes sont très craquelées, totalement idding-

sitisées à la périphérie, et serpentinisées au coeur,

* les pyroxenes se présentent généralement en microphénocristaux

automorphes, isolés ou en agrégats, craquelés, avec quelques petites inclu-

sions périphériques. Ils ne présentent pas de traces d'altération.

* les plagioclases sont en phénocristaux automorphes, isolés ou en

agrégats. ILs présentent de nombreuses inclusions vitreuses au centre et à la

périphérie, ainsi que quelques inclusions de minéraux phylliteux, d'oxydes de

fer et de minéraux opaques. On remarque un début de séricitisation.

La même paragenèse minérale se retrouve au niveau de la mésostase :

* les olivines en granules abondants sont totalement serpentini-

sées ,

* les pyroxenes, les plagioclases et les minéraux opaques ne sont

pas altérés,

* les minéraux phylliteux s'observent souvent en développement

botrioïdal, en couches alternant avec des oxydes de fer,

* aucune zéolite n'a été observée.

* La lame 26588 présente une porosité nette et très développée qui

masque en grande partie la texture porphyrique originelle de la roche. Cette

porosité se développe au dépens de la mésostase et des minéraux primaires,

dont le degré d'altération est très avancé. En effet, la plupart des minéraux

primaires ont subi une transformation presque totale en minéraux hydrother-

maux, ne conservant plus que leurs contours. Au niveau de la mésostase, les

vacuoles sont colmatées et remplies de zeolites :

* les olivines, en phénocristaux et cristaux automorphes, sont

craquelées et complètement iddingsitisées,

* les pyroxenes se présentent en phénocristaux automorphes non

altérés,

* les plagioclases sont partiellement à totalement altérés et

recristallisés en minéraux hydrothermaux,

* les minéraux opaques sont rares et peu automorphes.

27

La mésostase présente la même paragenèse minérale. Elle est sombre

du fait de son degré d'oxydation et de ferruginisation avancé. La phase

vitreuse est peu abondante et généralement recristallisée en minéraux argi-

leux et en zeolites.

Les minéraux secondaires ont cristallisé dans tous les pores de la

roche. Les formes cristallines sont variées et difficilement identifiables.

On reconnaît toutefois l'analcime et le mésotype en cristaux

fibreux très fins, associés en groupements fibroradiés.

La plupart de ces vacuoles sont tapissées par une phase argileuse

non identifiée.

* Conclusion : l'étude microscopique confirme le développement

d'une porosité au cours de l'altération, qui s'accompagne de la cristallisa-

tion de nombreux minéraux hydrothermaux.

L'oxydation apparaît d'abord au niveau du verre résiduel et des

olivines, puis gagne toute la mésostase.

On observe l'altération croissante de certains minéraux primaires

tels que l'olivine et les plagioclases tandis que les pyroxenes et les

minéraux opaques ne présentent pas de traces de déstabilisation.

III. 4 - ETUDE AUX R. X

Cette étude porte sur l'échantillon le plus altéré (26588). Elle

révèle la présence abondante de l'analcime sous forme massive ou en petits

éléments anguleux et de mésotype en agrégats fibroradiés.

Par prélèvements individuels, on met en évidence la chabazite

associée très souvent à la phillipsite abondante et mélangée à de la parago-

nite.

A noter également l'existence de smectites en faible quantité.

28

III. 5 - COMPOSITION CHIMIQUE DES MINERAUX PRIMAIRES ET

SECONDAIRES

III.5.1 - CARACTERES PETROGRAPHIQUES GENERAUX DES LAVES NON ALTE-

REES DU MORNE FLAMBEAU

Les caractères pétrographiques de ces laves sont identiques à ceux

précédemment définis sur les laves de la chaîne Vauclin-Pitault (cf. tableau

A, 1ère partie).

III.5.2 - GEOCHIMIE DES MINERAUX PRIMAIRES

Les minéraux primaires reconnaissables sont abondants dans les

laves hydrothermales du morne Flambeau :

- les olivines présentent des compositions chimiques très différen-

tes de celles des laves saines. Elles apparaissent en effet totalement

altérées et recristallisées en assemblages de montmorillonite, d'iddingsite

et de serpentine. Il n'est donc pas possible de comparer leurs compositions

chimiques avec celles des olivines non altérées,

- les pyroxenes, très peu altérés dans ces laves, ont une composi-

tion de type augite pour la plupart (Fig. 13).

La lame 26587 présente une grande variété de pyroxenes : augite -

augite subcalcique - pigeonite. La présence de pigeonite est une caractéris-

tique des laves de la chaîne Vauclin-Pitault.

La lame 26588 ne présente que de 1'augite.

On n'observe pas de variations dans la composition de ces pyroxe-

nes, d'une lame à l'autre. Cette composition est identique à celle des

pyroxenes des laves fraîches, ce qui confirme le caractère non altéré de ces

pyroxenes (Fig. 12, 13, tableaux 14, 15, 16 annexe B).

I i g > 1 2 : ComP°sition des oyroxènes des laves de la chaîne Vauclin-Pi•Pitault.

2 6 587

• phénocristoux

+ microlites

26 5B6

F j - 8 -: Composition des pyroxenes des laves altérées du Morne Flambeau.

o coeur P X» phériphérie P X+ microlites

14 Composition des pla-giolcases des laves"fraîches" de VauclinPitault.

Composition des pla-gioclases de la lavealtérée (26587) duMorne Flambeau.

29

- Les plagioclases : étant donné que les plagioclases de la lame

26588 ont été totalement altérés et recristallisés, il ne sera pas possible

d'observer une éventuelle variation de composition.

Cependant il est intéressant de remarquer que les plagioclases de

la lame 26587 ont la même composition que les plagioclases des basaltes et

andésites des laves "fraîches" de Vauclin-Pitault (Fig. 14, 15, tableaux 17,

18). Il n'apparaît donc pas de variations notables de leur composition

chimique au cours de l'altération.

- Les minéraux opaques sont représentés par de la titanomagnétite.

On n'observe pas de variations de composition chimique entre la lame 26587 et

26588, ni même avec les analyses représentatives des minéraux opaques des

laves saines de la chaîne Vauclin-Pitault (tableaux 19, 20, 21, annexe B).

Ainsi, malgré le degré important d'altération, ce type de minéral n'est ni

altéré, ni déstabilisé.

- La mésostase est totalement recristallisée. Les quelques plages

vitreuses observables, sont déjà altérées en argiles ferrifères-difficilement

identifiables.

III.5.3 - GEOCHIMIE DES MINERAUX SECONDAIRES

Cette étude a porté essentiellement sur la lame 26588 étant donné

qu'elle est la seule à présenter des minéraux hydrothermaux.

Ces minéraux d'altération sont nombreux et l'analyse sonde révèle

la présence de thomsonite et d'adulaire et confirme l'existence de l'analcime

et du mésotype (tableaux 22, 23, 24, 25, annexe B).

Conclusion : cette étude révèle que les caractères pétrographiques

des laves du morne Flambeau sont conservés. Malgré le degré croissant d'altéra-

tion, les compositions chimiques des différents minéraux restent stables et

identiques à celles des roches fraîches.

30

III. 6 - TYPE D'ALTERATION ET ORDRE DE CRISTALLISATION

Ces différentes études nous ont permis de définir une paragenèse

minérale typique d'une altération hypogène.

Au morne Flambeau, les premières phases minérales qui sont affec-

tées par cette altération, sont l'olivine et le verre résiduel de la mésos-

tase.

L'olivine présente une altération ferrugineuse sous forme d'idding-

site en bordure du minéral et une altération serpentineuse avec cristallisa-

tion concomitante de magnetite à la périphérie.

Le verre résiduel s'altère très rapidement en argiles ferrifères et

en paragonite, puis c'est la mésostase proprement dite qui se déstabilise,

s'oxyde et recristallise en minéraux hydrothermaux (zeolites, argiles).

Ensuite l'altération se développe au niveau des plagioclases par

une damouritisation, suivie par une altération progressive puis totale, avec

cristallisation de zeolites (thomsonite, analcime, adulaire) ; les pyroxenes

et les minéraux opaques restent sains.

L'altération des phénocristaux et de la mésostase semble favoriser

le développement de la porosité qui se traduit par de grandes vacuoles

cristallisées en zeolites et qui transforme considérablement la texture

originelle de la lave.

On remarque que cet ordre d'altération est identique à celui décrit

au François.

III. 7 - VARIATIONS DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES

ROCHES AU COURS DE L'ALTERATION

La composition chimique des 3 laves altérées du morne Flambeau est

représentée dans le tableau 26. L'étude des variations d'ions se fera entre

la lave fraîche représentative de Vauclin-Pitault (1*) et ces trois échantil-

lons .

31

Le diagramme 2 fait apparaître peu de variations pour les oxydes

SÍO2 et AI2O3. On observe par contre un net enrichissement en Fe203 au dépens

du FeO, une augmentation de la teneur en K20 (assez importante) et en Na20

(plus faible).

Tous les autres oxydes sont en quantité moindre que dans la roche

originelle.

TABLEAU 26 : ANALYSES CHIMIQUES DES ROCHES ALTEREES DU MORNE FLAMBEAU

SiO2

A12O3

Fe203

FeO

CaO

MgO

Na20

K20

MnO

TiO2

P2O5

PF

Total

Densité

26587

50.99

19.02

6.02

2.80

10.16

4.03

2.51

0.82

0.16

0.75

0.07

1.69

99.02

2.96

26588

45.60

18.91

8.88

0.00

5.65

3.29

4.08

1.43

0.11

0.77

0.07

11.41

100.20

2.12

26589

49.00

18.60

6.80

0.65

5.10

3.10

4.20

0.81

0.14

0.62

<0.05

10.80

99.86

1.93

1*

50.37

17.75

1.71

8.72

9.94

4.26

2.48

0.45

0.22

1.44

0.25

-

98.85

2.77

1* : Composition chimique moyenne des laves non altérées du morne Pitault

(calculée sur la moyenne de 5 analyses de laves).

32

Diagramme 2 : Evolution de la teneur en oxyde (log gram par 1000 ce de roche)

au cours de l'altération hydrothermale du Morne Flambeau.

log gramROCHE FRAICHE

33

III. 8 - GAINS ET PERTES D'IONS AU NIVEAU DES ROCHES ALTE-

REES

Les quantités d'ions sont calculées de la même manière que précé-

demment et exprimées en g pour 1 cm3 de roche.

Les tableaux 27 et 28 font apparaître une perte d'ions légèrement

plus importante ici qu'au François, allant de 35 à 40 %.

Les teneurs en Si et Al diminuent de 30 % environ. Pour le Fe203,

les teneurs augmentent en fonction du degré croissant d'altération jusqu'à

75 %, tandis que les teneurs en FeO décroissent de 65 à 100 %.

On remarque une augmentation du sodium de 7 à 20 % et une augmenta-

tion plus importante en K20 de 20 à 60 %.

Tous les autres ions présentent une diminution de leur teneur

variant de 40 à 65 % en moyenne.

Conclusion : l'altération hydrothermale des laves du morne Flambeau

se caractérise par une oxydation aussi importante que celle des laves du

François et se résume en une perte d'ions importante. Cependant, il apparaît

au cours de l'altération un apport d'ions K et Na en provenance des fluides

hydrothermaux, contrairement aux laves altérées du François qui enregistrent

une décroissance en alcalins.

III. 9 - STADE ET INTENSITE D'ALTERATION

L'étude minéralogique révèle des laves en grande partie oxydées,

transformées et recristallisées en minéraux hydrothermaux (zeolites, felds-

path potassique, minéraux des argiles).

Le bilan chimique révèle un lessivage des ions de la roche qui

atteint 35 à 40 %.

Ceci nous permet d'estimer que le stade d'altération des laves du

morne Flambeau est élevé.

1°1°1°

- 26587- 26588- 26589

Si

+ 5.-20.-21.

330301

+ 1-2-3

Al

.89

.4

.51

Fe

+4.+4.+2.

3+

579293

Fe

-12.-18.-17.

2+

37376

Fe

- 7-13-14

tot.

.73

.81

.83

Ca

+ 1.-11.-12.

821366

Mg

+0.10-2.93-3.54

Na

+0.+0.+0.

216646

K

+0.49+0.74+ 0.13

-0-0-0

Mn

.11

.29

.26

-1-1-1

Ti

.05

.41

.67

P

-0.-0.-0.

111214

Totalions

+ 1-50-56

213364

TABLEAU 27 : QUANTITES D'IONS PERDUS OU GAGNES PAR LES ROCHES AU COURS DE L'ALTERATION

SiAlFe3

Fe 2Ca +

MgNaKMnTiPTotal

Perte

30.7 -18.5 -

65.7 -56.5 -41

22.5 -44.3 -70

d'ions

d'ions (en %)

32 %26.5 %

100 %64 %49 %

61.5 %70 %89.6 %35 - 40 %

Gain

64

7520.3

d'ions

- 74.8

- 20.5- 59

(en %)

%

%%

TABLEAU 28 : GAINS ET PERTES D'IONS EN % AUCOURS DE L'ALTERATION

35

Cette estimation peut être appuyée par une étude comparative avec

d'autres aires hydrothermales telles que celles de Wairakei (Nouvelle

Zélande) et celle d'Otake (Japon).

Ainsi on note quelques analogies avec le 3e stade d'altération

défini à Wairakei (cf. tableau 9) :

- recristallisation des plagiocalses en zeolites et en adulaire,

- transformation de la mésostase en argiles ferrifères (montmoril-

lonite, serpentine...) et en oxydes de fer,

A Otake, M. HAYASHI (1973) définit dans l'aire hydrothermale, cinq

types d'altération à partir des minéraux d'altération et du Ph des solutions

circulantes.

Ainsi, le type V est-il caractérisé par la formation d'alumino-

silicates tels que les zeolites calciques et sodiques et le feldspath potas-

sique (adulaire), toujours accompagnés de minéraux des argiles et d'oxydes de

fer. Sur le plan géochimique, l'étude des variations de composition chimique

des roches du type V, montre que le K2/% ^ n „ 2« ¿.J ~I • *. -'* ' H ^0 et le Na^O sont des elements tres

mobiles tandis que les autres éléments tels que Fe203, CaO, MgO et A12O3 sont

relativement stables. La ressemblance avec le site du Morne Flambeau semble

importante.

D'après M. HAYASHI (op. cit), ce type de paragenèse minérale et la

mobilité des alcalins seraient liés à l'action de fluides hydrothermaux à Ph

neutre ou légèrement alcalin.

La présence d'adulaire en remplacement des plagioclases, la recris-

tallisation et la transformation presque totale de la lave, les analogies

avec d'autres aires hydrothermalisées (Wairakei, Otake) nous amène à conclure

que le stade d'altération des laves du morne Flambeau est élevé.

III.10 - TEMPERATURE DES FLUIDES HYDROTHERMAUX

A Otake, la présence d'adulaire correspond à des températures de

230°Ç environ.

36

A Wairakei, la température correspondant au stade d'altération

élevé couvre un domaine de température allant de 240 à 260°C.

De plus, les smectites sont stables jusqu'à 200°C environ puis sont

remplacées par les argiles interstratifiées.

Par comparaison avec ces intervalles de températures, la tempéra-

ture des fluides hydrothermaux circulant au morne Flambeau pourrait être

comprise entre 200 et 250°C.

Si la présence de Nacl des fluides a effectivement tendance à

diminuer les températures minimum d'apparition de nombreux minéraux hydro-

thermaux (J.G. LIOU, 1971, b ) , il est difficile d'estimer dans quelle propor-

tion.

Cependant, étant donné le degré d'altération avancé des roches, la

température des fluides doit être plus élevée que celle proposée par D.

WESTERCAMP (1981) pour l'association analcime-thompsonite (14O-15O°C) ; elle

est probablement supérieure à 18O°C.

III.11 - NATURE DES FLUIDES HYDROTHERMAUX

II est classique au cours de 1'altération hydrothermale, d'observer

le remplacement des plagioclases calco-sodiques par des feldspaths alcalins

ou potassiques. Il s'effectue par des échanges ioniques associés à une

addition de silice.

Les zeolites résultent d'une hydratation, l'addition d'H20 est

couplée aux échanges ioniques.

L'existence de ces minéraux non argileux peut résulter directement

de la précipitation à partir des fluides géothermiques.

Dans les laves du morne Flambeau, le remplacement progressif des

plagioclases calco-sodiques par un feldspath potassique (adulaire), l'appari-

tion de zeolites potassiques (chabazite-phillipsite) et l'augmentation du K2O

dans la composition chimique globale des roches altérées (diagramme 2,

tableaux 27, 28) peut s'expliquer par un apport extérieur de K20 à partir des

37

solutions hydrothermales. En conclusion, on défini pour ces solutions un. K+ ,.. ,

rapport — eleve.n+

De plus, la faible abondance des carbonates par rapport aux zéoli-, . . activité C02 ... .- -i., -, ,-, . , ,-, .̂

tes traduirait un rapport :—:—, „„.. tres faible des fluides hydrothermauxr activité H20

(P. ROCHER, 1983).

III.12 - CONCLUSION

L'intensité croissante de l'altération hydrothermale, au sein des

laves du morne Flambeau, se traduit par une oxydation importante et progres-

sive qui se fait parallèlement au développement d'une porosité qui, dans

l'échantillon le plus altéré, est totalement colmatée par des minéraux

hydrothermaux variés.

Les principales zeolites caractérisant cette altération sont

l'analcime, la thomsonite, ainsi que le mésotype, la chabazite et la phillip-

site.

Cette altération se traduit au sein des laves par la transformation

de certains minéraux primaires comme l'olivine et les plagioclases qui

recristallisent en assemblages de minéraux secondaires (zeolites, minéraux

des argiles ; feldspath potassique). La mésostase semble la première à être

déstabilisée et oxydée. D'autres minéraux primaires, comme le pyroxene et les

minéraux opaques, ne présentent pas de transformations notables.

Ces principaux caractères physiques, chimiques et minéralogiques

traduisent un stade avancé d'altération.

Du point de vue géochimique, bien que les minéraux primaires

présentent une composition stable et identique à celle des minéraux des laves

fraîches de la chaîne volcanique Vauclin-Pitault, l'étude des variations de

la composition chimique globale des laves altérées fait apparaître un lessi-

vage de plus en plus important des ions, en fonction du degré croissant

d'altération. Il faut cependant noter un enrichissement en Fe203 et en

alcalins.

38

Cette déperdition d'ions de 35 à 40 % confirme le degré avancé

d'altération des laves.

La présence de certains minéraux hydrothermaux, bons marqueurs

d'une zonation thermique suggère que la température des fluides hydrothermaux

était supérieure à 180°C.

Ces fluides apparaissent comme riches en SiO2, Nacl, et en alca-na ^ K+ ,n _. aC02 , .,. . . ,lins, avec un rapport rr— eleve, un rapport faible, ainsi qu un rapportvr n T ailzun— faible, du fait de la présence de l'adulaire et des zeolites riches en K.

39

IV - COMPARAISON ENTRE LES SITES DU FRANCOIS ET DU MORNE

FLAMBEAU

Les laves altérées du François présentent de nombreuses analogies

avec celles du morne Flambeau.

En effet, dans les deux cas, l'altération hydrothermale se caracté-

rise par le développement de minéraux hydrothermaux variés au dépens des

minéraux primaires et du verre des laves.

Les premières phases minérales susceptibles d'être affectées par

l'altération sont en premier : le verre résiduel de la mésostase qui se

déstabilise et recristallise en minéraux hydrothermaux et en argiles ferri-

fères ; puis c'est la mésostase toute entière qui s'oxyde et se transforme en

paragonite et en minéraux des argiles. Ensuite ce sont les plagioclases et

l'olivine qui se déstabilisent. Les plagioclases recristallisent en zeolites

de nature variée et en feldspath potassique.

L'olivine présente une altération classique en iddingsite et

serpentine.

Les pyroxenes et les minéraux opaques résistent beaucoup mieux à

1'altération.

Le bilan chimique global sur l'altération des andésites révèle une

perte d'ions qui va jusqu'à 40 % du total des ions, ce qui suggère un lessiva-

ge important par les fluides hydrothermaux. L'oxydation des laves se traduit

par une augmentation de la teneur en Fe 20 3 de 75 à 80 %.

Les fluides hydrothermaux riches en SiO2 et Nacl, pourraient

également être riches en potassium, étant donné l'enrichissement en K20 et

Na20, qui se marque notamment par la cristallisation d'adulaire.

Ces fluides auraient un rapport — élevé et — faible. Par ail-n+ K

leurs, la prédominance des zeolites aux carbonates dans l'île de la

Martinique, suggère un rapport „„_ faible.

40

V - ETUDES A EFFECTUER ULTERIEUREMENT

Ce travail est avant tout une approche des différentes méthodolo-

gies et techniques de recherche pouvant être appliquées à l'étude d'une aire

hydrothermalisée active ou fossile.

Au cours de sa réalisation, il est apparu de nombreuses incertitu-

des qui dans les recherches futures, pourront être éludées. Pour cela, il

paraît nécessaire d'effectuer un échantillonnage complet et le plus fin

possible, sur les différentes aires hydrothermales de la chaîne Vauclin-

Pitault pour chaque zone concentrique de zeolites.

Ceci, afin d'étudier l'évolution progressive de l'altération depuis

la périphérie jusqu'au coeur de la zone hydrothermale.

La définition dans le détail des paragenèses hydrothermales asso-

ciées à ces laves nécessite des études macroscopiques et microscopiques des

laves, suivies d'une étude aux R.X. de tous les minéraux hydrothermaux (les

zeolites, les minéraux des argiles, les feldspaths (K, Na), les amphiboles)

susceptibles d'être de bons marqueurs thermiques.

On pourra, à partir de là, établir un profil thermique détaillé,

d'après la distribution des paragenèses hydrothermales sur le terrain. Les

températures pourront être calées par l'étude thermométrique sur platine

chauffante des inclusions fluides contenues dans les minéraux de la calcite

et du quartz associés.

Une étude géochimique, sur roches totales et sur les minéraux

primaires et secondaires, doit être effectuée afin de définir qualitativement

et quantitativement les changements chimiques intervenus au cours de l'altéra-

tion des andésites. Les variations chimiques aideront à caractériser la

nature des fluides hydrothermaux circulant au sein des roches. Ainsi, il

serait intéressant dans le cas de la Martinique, de quantifier l'intervention

de l'eau de mer dans la composition des fluides, ce qui sous-entend une étude

qualitative et isotopique des fluides piégés dans les inclusions des miné-

raux.

Les comparaisons avec d'autres aires hydrothermales actives ou

fossiles déjà étudiées dans différentes régions du monde, notamment en

41

domaine d'arc insulaire, devront être poussées plus avant. Elles permettront

d'établir un modèle d'altération d'une chaîne volcanique sous-marine en

milieu d'arc insulaire, par des fluides hydrothermaux.

BIBLIOGRAPHIE

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hydrothermal syntheses. Geochim. Cosmochim. Acta, vol. 17, p

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ANNEXE A : MORNE PITAULT

Tableau 6 : Analyses représentatives des minéraux opaques des faciès frais

de Vauclin-Pitault (joint en annexe A)

Tableau 7 : Analyses représentatives des minéraux opaques des laves

altérées (joint en annexe A)

Tableau 8 : Analyses représentatives de laumontite à la microsonde (joint

en annexe A)

Tableau 11 : Analyses chimiques des basaltes de la chaîne Vauclin-Pitault

(joint en annexe A)

Tableau

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Tableau 7 - Analyses représentativesdes minéraux opaques deslaves altérées

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Tableau 8 - Analyses représentatives de la laumontite par la microsonde

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Tableau 11 - Analyses chimiques représentatives des basaltes dela chaîne Vauclin-Pitault

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* Normes calculées avec analyses sans eau et Fe3/Fe3+Fe2=.20

ANNEXE B : MORNE FLAMBEAU

Tableau 14 : Analyses représentatives de pyroxenes à la microsonde (joint en

annexe B)

Tableau 15 : Analyses représentatives des pyroxenes (joint en annexe B)

Tableau 16 : Analyses représentatives des pyroxenes (joint en annexe B)

Tableau 17 : Analyses représentatives des plagioclases (joint en annexe B)

Tableau 18 : Analyses représentatives des plagioclases (joint en annexe B)

Tableau 19 : Analyses représentatives des minéraux opaques des laves saines

de Vauclin-Pitault (joint en annexe B)

Tableau 20 : Analyses représentatives des minéraux opaques (joint en annexe

B)

Tableau 21 : Analyses représentatives des minéraux opaques (joint en annexe

B)

Tableau 22 : Analyses représentatives de la thomsonite (joint en annexe B)

Tableau 23 : Analyses représentatives du mésotype (joint en annexe B)

Tableau 24 : Analyses représentatives de l'analcime (joint en annexe B)

Tableau 25 : Analyses représentatives de l'adulaire (joint en annexe B)

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ñNRLYSE

SI02TI02RL203FEOti NOMGOCRONR20K20CR203

TOTRL

FORMULI

SIRL4RL6TI6FE2MNMGCRNRKCr

TOTRL

Z"

FmMoEnFs

;s

32

50.90.591.9514. 12.5215.0316.37.310.000.08

99.79

STRUCTURRI

1.9242.0758.0169.0167.4448.0166.8523.6630.02270.00000.0000

4.02712.0000

35. 1233.5443. 1123.34

ES

42

51.90.472.2011.84.3617.3115. 19.200.000.00

99.47

CRLCULEE

1.9343.0657.0307.0131.3677.0113.9677.6066.01440.00000.0000

4.01162.0800

28. 1531.0549.5419.41

47

49.68.693.759. 13.2415.3318.59.310.00. 18

97.90

SUR LR BRS

1.8836.1164.0509.0196.2885.0077.8718.7552.02270.0000.0054

4.02182.0000

25.3639.2745.3315.40

38

53.32.21.6821.38.3420.903.85.090.000.00

100.69

DE N= 6

1.9778.0222.0075.0058.6584.01071.1629. 1530.00650.00000.0000

4.00472.0000

36.527.7158.5833.71

0

18

51.27.532.6212.74.2816. 1815.84. 18.01.05

99.70

S STRUCTURE

1.9191.0809.0345.0149.3974.0089.9085.6353.0130.0005.0015

4.01432.0000

3O.9032.5846.5920.83

ES

22

52.00.592. 1414.52.3818.6512. 15.250.00. 12

100.80

CRLCULEE

1.9205.0795.0135.0163.4469.01191.0332.4808.01790.0000.0035

4.02392.0000

30.7524.3752.3723.25

29

51.41.452.897.49. 1515.9020. 18. 130.00.04

98.64

SUR LR BRS

1.9206.0794.0476.0126.2332.0047.8910.8077.00940.0000.0012

4.00742.0000

21.0741.7146.0112.28

30

50.41.563.588.29.2315.7819.23.250.00. 18

98.51

DE N = 6

1.8926. 1074.0508.0158.2594.0073.8887.7736.01820.0000.0053

4.01892.0000

23.0840. 1046.0713.82

o:

31

50.35.614.058.98.1115.5819.22.27.010.00

99. 18

IYGENES

1.8814. 1186.0595.0171.2796.0035.8733.7695.0195.00050.0000

4.02242.0000

24.4839.9645.3414.70

Tableau 15 - Analyses representatives de pyroxenes

Tableau 16 - Analyses représentatives de pyroxenes

fINflLYSE

SI02TI 02RL203FEOMNOMGOCñONR20K20CR203

TOTflL

FORMULI

SIñL4flL6TI6FE2MNHGcñNñKCr

TOTfiL

Z"

FmWoEnFs

S

60

51.80.441.839.69.2015.2618.59.280.00.82

98. 11

STRUCTURA

1.9567.8433.8381.8125.3858.8064.8647.7524.02050.0000.0006

4.00012.8800

26.4839.0144.8416. 15

ES

61

52.29.431.809.57.3615.0319.02.280.00.07

98.85

CñLCULEE

1.9614.0386.0488.0121.2991.0114.8457.7644.82330.0000.0021

3.99592.0000

26.8639.8044.8316. 17

T

78

51.05.483.818.25.2315.8119.18.238.88.12

98.28

SUR Lfl BFlSI

1.9189.8811.8528.8113.2584.8873.8914.7692.81670.8808.8836

4.88992.0000

22.9639.9346.2713.79

81

52.83.422. 147.53. 1816.5619.88. 18.62. 15

99.81

DE N« 6

1.9455.8545.8382.8116.2311.8831.9147.7844.8128.0889.8844

4.80132.8880

20.3848.5747.3112. 11

0

81

52.83.422.147.53.1016.5619.88.18.02.15

99.81

YGENES

1.9455.0545.0382.8116.2311.8831.9147.7844.0128.0089.8044

4.00132.0000

20.3840.5747.3112.11

Tableau

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1.4212• • • « 2

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• . M M.44(9.49(4. •12«

4.9C9«4 . • • • •

1.3231.934«. 76

43

P

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192.31

SUR LA SflS

I.4S9I. • 1 3 4. • • 2 8

• . M M• . M M.4349.3192. M S 2

4.99384.88SS

.633 2 . 9 7

4 6 . 4 «

126

fl

3 2 . 0 0

0 . 0 8

2 9 . 9 8

.988 . 9 89 . 8 81 4 . 1 0

3 . 3 7

.22

.01

1 0 0 . 6 8

S U P L f l S A S

2 . 3 6 1 0

1 . 3 9 6 1

. 0 3 7 3

9 . 9 9 8 9

9 . 9 9 0 0

0 . 0 0 9 0

9 . 9 9 9 9

. 6 9 3 9

. 3 1 3 7

. 9 1 2 3

3 . 8 8 7 0

1 . 2 6

er. 73

71

n

39.49.062«. 58.610 . 0 00 .08S . « 26.41.23.«3

188.97

DE H - 8 0

I.3S3S.8144• S IS!.8828S.88M• . M M. 4 1 * 3

. 3 3 1 3

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4 . 9 8 7 2

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124

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99 .73

DE H * 9 0

2.4844

1.4732

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9 .8S8S

S . 8888

9 . 8 8 8 8

9 .8888,3787

.4887

.8239

4 .9937

2 .37

5 7 . 6 9

91

fl

68 .63

.3222 .18

1.7«

.S3

.S33.(9

7 . 7 3

.788 . 8 8

99. 11

VCENES

1.1828.96»«. 9«37

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. 2 7 6 3

. « 7 9 9. 9 4 9 3

3 . S I 3 94 . • • • •

4 . 8 6

M . 2127.72

RNRLYSE

SI02TI02RL203FEOMNOMGOCflONR20K20CR203

TOTñL

FORMUL

SIRLFE3FE2TIMNMGCflNRK

TOTRLZ-

ORRBRN

S

2

44.400.0934.93.530.00. 1419. 11.59

e.ee0.00

99.70

STRUCTURE

2.06351.9098.02260.00000.00000.0000.0098.9516.05310.0000

5.01023.9958

0.005.2894.72

ES

3

44.30.0134.95.490.08.0719.83.56.03.03

99.47

CRLCULEE

2.86301.9148.82090.0088.80838.0000.8049.9495.8505.0018

5.00573.9987

. 185.8494.78

4

48.24.8131.35.740.00.8915.762.55.188.88

98.84

S U R L R B f l S

2.24391.7156.83168.8800.88838.8800.0863.7854.2296.0059

5.01863.9910

.5822.4976.93

>

8

54.68.0627.911 .88.01. 1811.774.55.208.80

100.44

STRUCTURR

2.47111.4839.04470.8088.0020.0004.0122.5699.3980.8115

4.9938 .3.9997

1. 1840.6358. 19

ES

10

53.94.0728.64.96.01.0812.864.26.248.88

188.26

CRLCULEE

2.44281.5259.8313.0077.0024.0084.0834.5852.3734.0139

4.98834.8008

1.4338.4060. 18

13

46. 188.0033.43.648.88.8517.431.39.878.00

9 9 . 1 1

SUR LR BRS

2.14581.8307.0235.00358.88008.8800.8835.8693.1252.8842

5.08564.8888

.4212.5487.84

14

58.45. 1038. 12.920.00.0913.743.22.078.08

98.71

DE N= 8

2.33311.6388.8281.0098.08358.8888.8862.6808.2882.8041

4.99274.0000

.4229.6269.96

0

28

49.67.0138.61.78.03. 1214.843.24.89.84

98.63

YGENES

2.38341.6780.8266.8859.8003.0012.0083.6976.2988.8053

5.00954.0000

.5429.2670.28

7

47.55.8132.95.94.82.0617.211.81.66.84

188.65

! STRUCTURRL

2.18081.7779.83950.8008.8003.8808.8041.8457. 1687.0835

5.81343.9983

.3515.9183.74

Tableau 18 - Analyses représentatives des feldspaths de l'échantillon 26587

NIlrtL, ̂ E

inMO;M L ; '• :-

r E ; o :•

111,11

r soMH;I.>

' F . O -

r o i H L

Ft ".

MM

TOTftL

3

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19. r*

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0.00.020.00

*6.4S

,;o?3. 94Ç9Ç.4I431 1 . 1270

.1396

.5293

0.0000

21

.4619.97

2.31

26.91

43.93

.431.96.03.03.060.00

94.97

.83936.209011.2867

. 1 174

.9Í80

.8163

.629?

29

2.4117.832.412«. 36

- 42.87.471.82.118.68.828.66

96.44

.7217

.84906.481118.6973

.1189

.8173

.83939.9688.6876

12

222

9.6682.53

29

6.886.86.878.66

99.22

. 1491

.73819.8191

.1363

. 3«ee8.68888.8968.8278

16

1.4121.172.3121.11

.391.399.996.86.14.93

94.31

.4396

.8 3974.8922

.1436

.63968.98688.8888.8952

Jo

97

.3122.161.3425.96

.61

.71

.81

.696.888.88

168.51

.6919

.46749.9721

.1928

.3157

.8632

.69166.6888

38

.3422.291.4124.87

.65

.969.969.66.87.64'

168.46

. 1666

.49685.3183

.1623

.42686.99989.8689.6264

23.9662

99

.2726.941.4826.61

.71

.36

.61

.97

.939.66

98.84

.6889

.939«9.8632

3.1433.1966.2732.6933.9444.9299

23.9973

99

1.3821.67.6924.86

1.98.16.996.86.946.89

99. 24

.4 136

.23973.5873

4.8765.3614.6719.82896.0088.0153

23.8188

a113

4.0121.483.3821.86

"i2.4^. 1 1. 1 1.06.65

98.70

1.14441.10884.5878

4.3977.67721.8483.63 36.8688

11

.5718.213.4432.69

.463.290.60.66O.OO.64

182.31

.16141.14596.9418

3.8669.69571.197 38.9968.63298.9888

12

1.1218.932,97J9.48

. 33

2.41

. 18

8.60.61.64

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.99136.4919

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124

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9.000. 00

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0. 00

0. 00

0.0000

0.00000.00000.O00Ô0,00000.$0000.0000

Û.0000

Tableau 19 - Analyses représentatives des minéraux opaques des faciès "frais" de Vauclin-Pitault

RNRLYSE

SI02TI02RL203FE203FEOMNOMGOCRONR2OK20CR203

TOTRL

FORMUL

SIRLFE3FE2TIMHMGCflNflK

TOTflL

S

39

.9611.581.4942.0239.58.98. 13.24. 12.040.00

97. 14

STRUCTURR

.2965

.54149.735210.18752.6826.2558.0602.0794.0717.0158

23.9263

ES

40

.1314.50.8838.8043. 10.20.51. 120.000.00.09

98.33

CRLCULEE

.0399

.31768.927811.02023.3366.0519.2347.03940.00000.0000

23.9899

S

46

.0545.890.0013.4538.40.771. 18. 180.000.000.00

99.91

STRUCTURfi

.00250.0000.51001.61771.7401.0329.0895.00980.00000.0000

4.0024

RNflLYSE

SIO2TIO2RL203FE203FEOMNOMGOCfiO

NR20K20CR203

TOTfiL

FORMUL

SIRLFE3FE2TIMNMGCRHflY.

TOTRL

S

82

. 1637.28. 1826.8828.83.662.33.090.000.000.00

96.33

STRUCTURR

.0084

.00611.05331.25531.4610.0291. 1826.00500.00000.0000

4.0009

ES

84

.0631.33.0335.8724.20.881.75. 160.00.030.00

94.31

CRLCULEE!

.0032

.00191.45101.08761.2673.0401.1416.00920.0000.0021

4.0040

85

.0436.270.0028.4628. 10.742. 12.05.02.03.06

95.90

SUR LR BflS

.00210.00001.12451.23381.4331.0329. 1675.0028.0020.0020

4.0034

86

.0342.38.0814.5333.53.832. 16. 110.000.000.00

93.64

DE N = 6

.0016

.0050

.58311.49521.7011.0375. 1734.00630.00000.0000

4.0032

0

83

0.0017.71.3630.3642.73. 111.66. 100.000.00.07

93. 10

S STRUCTURfll

0.0000. 13597.305611.42444.2618.0298.7989.03440.00000.0000

24.0086

Tableau 20 - Analyses représentatives desminéraux opaques

Tableau 21 - Analyses représentatives des minérauxopaques

Echantillon

Analyse

SiO2

Fe total

Na2O

CaO

A12O,

MnO

MgO

G20,

K20

TiO2

Total

Si

Fe

Na

Ca

Al

Mn

Mg

G

K

Ti

Total

53

38.75

0.00

3.42

11.72

30.14

0.00

0.03

0.00

0.00

0.00

84.06

0.5282

0.0000

0.0905

0.1712

0.4842

0.0000

0.0006

0.0000

0.0000

0.0000

1.2748

48

38.86

0.13

2.45

11.22

28.17

0.00

0.02

0.01

0.00

0.00

80.86

0.5470

0.0016

0.0669

0.1693

0.4674

0.0000

0.0005

0.0001

0.0000

0.0000

1.2526

49

39.16

0.13

2.27

11.01

28.54

0.00

0.00

0.00

0.01

0.00

81.13

0.5481

0.0016

0.0616

0.1651

0.4708

0.0000

0.0000

0.0000

0.0002

0.0000

1.2473

26588

52

39.17

0.00

3.99

11.41

29.19

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

83.75

0.5364

0.0000

0.1058

0.1674

0.4712

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

1.2808

50

39.65

0.41

1.69

10.65

26.04

0.01

1.73

0.05

0.00

0.00

80.23

0.5609

0.0048

0.0464

0.1614

0.4341

0.0001

0.0365

0.0006

0.0001

0.0000

1.2449

51

40.78

0.33

4.20

10.08

28.02

0.00

0.08

0.00

0.02

0.00

83.71

0.5559

0.0038

0.1110

0.1472

0.4533

0.0000

0.0015

0.0000

0.0003

0.0000

1.2730

57

42.32

0.93

1.97

10.54

27.51

0.00

2.57

0.00

0.04

0.00

85.87

0.5601

0.0103

0.0504

0.1494

0.4292

0.0000

0.0508

0.0000

0.0006

0.0000

1.2508

54

44.11

1.67

1.77

8.74

24.72

0.03

4.82

0.02

0.05

0.02

85.96

0.5815

0.0184

0.0452

0.1234

0.3841

0.0003

0.0948

0.0003

0.0009

0.0002

1.2491

Tableau 22 - Analyses représentatives de la Thompsonite

Echantillon

Analyse

SiO2

Fe total

Na20

CaO

A12O,

MnO

MgO

G20,

K20

TiO2

Total

Si

Fe

Na

Ca

Al

Mn

Mg

G

K

Ti

Total

73

43.73

0.00

9.67

5.41

27.39

0.00

0.05

0.08

0.03

0.00

86.41

0.5781

0.0000

0.2479

0.0766

0.4268

0.0000

0.0009

0.0009

0.0014

0.0000

1.3326

64

45.77

0.02

8.93

3.58

28.95

0.04

0.00

0.00

0.00

0.02

87.31

0.5894

0.0002

0.2230

0.0494

0.4394

0.0004

0.0000

0.0000

0.0000

0.0002

1.3021

26588

55

46.02

0.05

10.68

3.54

29.10

0.00

0.02

0.00

0.01

0.00

89.42

0.5836

0.0005

0.2627

0.0481

0.4349

0.0000

0.0004

0.0000

0.0002

0.0000

1.3303

74

46.48

0.17

10.63

2.05

29.36

0.03

0.03

0.04

0.02

0.00

88.82

0.5897

0.0018

0.2614

0.0279

0.4390

0.0003

0.0005

0.0004

0.0004

0.0000

1.3214

56

47.38

0.21

7.19

4.87

29.28

0.00

0.05

0.00

0.02

0.00

88.98

0.5961

0.0022

0.1753

0.0656

0.4342

0.0000

0.0009

0.0000

0.0003

0.0000

1.2745

63

48.02

0.00

10.61

1.35

28.51

0.00

0.03

0.07

0.00

0.00

88.59

0.6067

0.0000

0.2599

0.0182

0.4244

0.0000

0.0006

0.0007

0.0000

0.0000

1.3106

Tableau 23 - Analyses représentatives du mésotype

Echantillon

Analyse

SiO2

Fe total

Na2O

CaO

Ala0,

MnO

MgO

G20,

K20

TiO2

Total

Si

Fe

Na

Ca

Al

Mn

Mg

G

K

Ti

Total

92

49.11

0.09

10.11

0.66

28.67

0.00

0.00

0.00

0.04

0.00

88.68

0.6157

0.0010

0.2457

0.0089

0.4237

0.0000

0.0000

0.0000

0.0006

0.0000

1.2955

91

49.48

0.05

10.18

0.41

29.19

0.00

0.06

0.03

0.05

0.04

89.49

0.6141

0.0005

0.2450

0.0055

0.4270

0.0000

0.0012

0.0003

0.0008

0.0004

1.2946

26588

93

50.70

0.00

4.00

6.59

22.64

0.00

0.02

0.00

0.54

0.02

84.51

0.6637

0.0000

0.1016

0.0924

0.3493

0.0000

0.0004

0.0000

0.0090

0.0002

1.2167

69

51.17

0.01

3.66

6.29

21.13

0.00

0.42

0.00

0.73

0.00

83.41

0.6774

0.0002

0.0938

0.0892

0.3297

0.0000

0.0082

0.0000

0.0123

0.0000

1.2107

58

51.50

0.30

10.17

0.50

28.40

0.00

0.00

0.00

0.05

0.00

90.92

0.6284

0.0030

0.2406

0.0066

0.4084

• o.oooo0.0001

0.0000

0.0008

0.0000

1.2879

TabLeau 24 - Analyses représentatives de l'analcime

Echantillon

Analyse

5iO2

Fe total

Na20

CaO

A12O,

MnO

MgO

G20,

K20

TiO2

Total

Si

Fe

Na

Ca

Al

Mn

Mg

G

K

Ti

Total

94

64.39

0.00

0.03

0.00

18.02

0.00

0.03

0.00

15.34

0.01

•97.88

-0.7550

0.0000

0.0020

0.0000

0.2491

0.0000

0.0005

0.0000

0.2295

0.0001

1.2361

26588

90

64.62

0.14

2.95

0.21

18.67

0.00

0.00

0.02

11.81

0.00

98.43

0.7469

0.0014

0.0662

0.0026

0.2543

0.0000

0.0000

0.0002

0.1742

0.0000

1.2459

96

64.71

0.04

1.80

0.07

18.46

0.01

0.00

0.00

13.08

0.00

98.17

0.7513

0.0004

0.0405

0.0009

0.2526

0.0001

0.0000

0.0000

0.1937

0.0000

1.2394

Tableau 25 - Analyses représentatives de l1Adulaire