Qu'est-ce qu'une ophiolite en géologie ?
Un morceau de croûte océanique
Les ophiolites sont des fragments d'anciens fonds océaniques qui ont été déplacés et accrochés aux continents lors du processus géologique appelé "obduction". L'obduction se produit lorsque des roches de la croûte océanique sont forcées de glisser sur un continent ou une autre plaque tectonique, souvent à la suite de collisions entre plaques. Ce phénomène intervient principalement lors de la rencontre d'un continent avec un arc insulaire ou entre deux plaques continentales. Les ophiolites résultent de ces événements et offrent un aperçu précieux des mécanismes de la dynamique des plaques tectoniques et de l'évolution de la croûte terrestre.
Le concept de complexe ophiolitique :
Le terme "ophiolite" est souvent remplacé par "complexe ophiolitique" afin de souligner la complexité et la diversité des ensembles rocheux qui les composent. En effet, les ophiolites ne se limitent pas à une seule roche, mais sont constituées d'une série de formations géologiques provenant principalement de la croûte océanique et du manteau supérieur. Ces complexes peuvent atteindre une épaisseur de 4 à 5 km, parfois jusqu’à 15 km, et sont généralement divisés en plusieurs unités géologiques distinctes qui, ensemble, reflètent la structure d’un ancien plancher océanique.
Schéma : Série ophiolititique - Figure scientique sur ResearchGate
Structure typique d'un complexe ophiolitique :
- Péridotites foliées (Harzburgites) et chromite
La couche la plus profonde d'un complexe ophiolitique est constituée de péridotites foliées, en particulier des harzburgites, qui sont riches en olivine et pyroxène. Ces roches forment la partie supérieure du manteau terrestre et témoignent des conditions de pression et de température élevées existant dans les zones de subduction. En fonction de la géologie locale, des amas de chromite peuvent également être présents, témoignant de processus de différenciation du manteau. - Gabbros et péridotites litées à cumulats
Au-dessus des péridotites, on trouve des gabbros, des roches riches en plagioclase et en pyroxène. Ces derniers se forment à partir du magma qui a cristallisé à des profondeurs modérées. La transition entre gabbros et péridotites litées à cumulats, telles que les dunites et lherzolites, est également courante dans les complexes ophiolitiques. Ces roches sont le résultat de la cristallisation fractionnée du magma océanique et permettent de retracer les processus magmatiques ayant eu lieu dans la croûte océanique. - Basaltes et couche sédimentaire
Les couches supérieures des complexes ophiolitiques sont dominées par des basaltes, filoniens tout d'abord puis en coussins (ou "pillow lavas"). Ces formations sont caractéristiques des éruptions volcaniques sous-marines, où le magma, lorsqu'il entre en contact avec l'eau de mer, se solidifie rapidement en formations sphériques ou en coussins. Les basaltes en coussin représentent la couche la plus superficielle de la croûte océanique. Par-dessus, on retrouve une fine couche de sédiments océaniques, qui peuvent être constitués de diverses roches sédimentaires comme des argiles, des carbonates et des silts, témoignant des conditions de dépôt dans des environnements océaniques peu profonds.
Le métamorphisme des ophiolites
Le métamorphisme de la série ophiolitique correspond aux transformations minéralogiques et structurales subies par les roches océaniques lorsqu'elles sont incorporées dans des contextes tectoniques variés, notamment lors des processus de subduction et d'obduction. Une séquence ophiolitique classique, composée de basaltes en coussins, de gabbros et de péridotites mantelliques, peut être soumise à des conditions métamorphiques allant du faciès des schistes verts à celui des éclogites, en fonction de la pression et de la température atteintes.
À faible degré métamorphique, les basaltes sont transformés en schistes verts, caractérisés par l’apparition de chlorite, d'actinote et d'épidote. Lorsque la pression et la température augmentent, on observe un passage au faciès des amphibolites, marqué par la recristallisation en hornblende et plagioclase, tandis que les péridotites peuvent évoluer en serpentinites sous l'effet de l'hydratation.
Dans un contexte de subduction profonde, les ophiolites peuvent atteindre le faciès des éclogites, où les gabbros et basaltes métamorphisés présentent des grenats et de la jadéite, indiquant des conditions de haute pression. Les péridotites peuvent quant à elles évoluer en roches à grenat et olivine.
Enfin, lors du processus d'obduction, où les ophiolites sont empilées sur la croûte continentale, une rétromorphose peut survenir, réhydratant partiellement les minéraux et favorisant la recristallisation en schistes bleus voire en schistes verts, selon l'intensité du rééquilibrage métamorphique. Ces transformations permettent de retracer l’histoire tectonique des ophiolites et leur migration depuis le plancher océanique jusqu’aux chaînes de montagnes actuelles.
À faible degré métamorphique, les basaltes sont transformés en schistes verts, caractérisés par l’apparition de chlorite, d'actinote et d'épidote. Lorsque la pression et la température augmentent, on observe un passage au faciès des amphibolites, marqué par la recristallisation en hornblende et plagioclase, tandis que les péridotites peuvent évoluer en serpentinites sous l'effet de l'hydratation.
Dans un contexte de subduction profonde, les ophiolites peuvent atteindre le faciès des éclogites, où les gabbros et basaltes métamorphisés présentent des grenats et de la jadéite, indiquant des conditions de haute pression. Les péridotites peuvent quant à elles évoluer en roches à grenat et olivine.
Enfin, lors du processus d'obduction, où les ophiolites sont empilées sur la croûte continentale, une rétromorphose peut survenir, réhydratant partiellement les minéraux et favorisant la recristallisation en schistes bleus voire en schistes verts, selon l'intensité du rééquilibrage métamorphique. Ces transformations permettent de retracer l’histoire tectonique des ophiolites et leur migration depuis le plancher océanique jusqu’aux chaînes de montagnes actuelles.