Chelsea : dykes et brèches de calcite

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard (17 juin 2000).

1. Dyke ou brèche de calcite large de plusieurs mètres recoupant un gneiss gris. Une calcite claire repousse une calcite «sale», les deux variétés portant de multiples xénolites anguleux. Carbonatite ou marbre (deux fois) mobilisé ? Voir cet ancien billet (à une époque, je numérotais les photos de ce blogue, quelle patience j'avais...)
Les xénolithes, anguleux, ne doivent pas provenir de bien loin, en particulier celui, fragile, de forme allongée et effilée. Il a quand même disposé du loisir de développer une bordure micacée noire en réaction à son bain de calcite.

Moment de liesse pour ce blogue.

Enfin, après presque 20 ans de patience et de recherches, je dispose d'un début d'explication sur un phénomène géologique pourtant très courant au nord de Gatineau. Jusqu'ici, j'avais dû me contenter d'informations indirectes ou d'inférences toutes personnelles. (Voir mes billets à ce sujet ; lien et lien.)

Je parle des filons, dykes et brèches de calcite rose à orangée qui recoupent les métasédiments et les orthogneiss de l'autoroute 5 à Chelsea.

(Note. – Ce billet a subi de multiples retouches depuis sa mise en ligne.)


Calcite ubiquiste
Ces intrusions de calcite, omniprésentes, sont les orphelines de la géologie locale. J'avais avancé à l'époque 3 hypothèses (qui ne s'excluaient pas) sur leur nature (ce billet) :

• 1) Marbre mobilisé. Le marbre, abondant dans la région, et constitué de… calcite, est une bonne source de… calcite ! Par fluage, en réponse aux contraintes tectoniques, il est arrivé que le marbre se soit injecté dans les formations voisines moins ductiles en plissant et disloquant les pans et fragments de roc qu’il emportait. Il s'agit de mobilisations locales. Voir, par exemple, ce marbre à xénolithes dans cet ancien billet : à comparer avec la photo no 1 du présent billet ;
• 2) Skarns, omniprésents dans la région, résultats de l’interaction de marbres dolomitiques (magnésiens) avec les paragneiss silicieux voisins. Bref, du métasomatisme, ou influences mutuelles locales entre roches adjaçantes, supposant peu ou pas du tout d’apports extérieurs. Voir ce billet ;
• 3) Carbonatites, rares, mais comme il en existe au lac Meech et au lac McGregor (Hogarth, 1997) ou à Buckingham (Hogarth, 2003). Cristallisation d’un magma composé de carbonates (calcite et/ou dolomie). Dans ce cas, il s’agit d’une roche d’origine lointaine, et même profonde, les fluides magmatiques, contaminés ou non par les marbres qu’ils auront traversés, provenant des couches inférieures de l’écorce terrestre. Voir ce billet, déjà mentionné.

Les marbres mobilisés (hypothèse no 1), habituellement gris, à grain plus modeste que les intrusions de calcite rose, souvent très grossières (cristaux de calcite de plus de 3 à 4 cm ; photos 3A et 3B), ne semblent décidément pas de bons candidats pour ce qui nous intéresse. Les skarns et les carbonatites (hypothèses 2 et 3), se manifestent souvent sur le terrain par la coexistence de calcite rose grossière à très grossière et de minéraux verts (diopside, amphiboles), résultat de l'interaction des carbonates avec les minéraux silicieux des roches encaissantes.

Easton (2012) : syénites de la région de Brudenell (Ontario)..

2. Photos tirées de Easton (2012), légendes adaptées.
A) Filon de calcite grossière rose pâle recoupant une syénite rouge. B) Agrégat de calcite grossière pâle et de feldspath potassique dans la même syénite rouge. C et D) Filon boudiné de calcite recoupant une syénite grise et fragment isolé de feldspath rose dans la même syénite. 
Comparez les photos A et B avec les photos 3A et3B, prises sur le bord de l'autoroute 5. (Voir ce billet.) Comparez aussi les photos C et D avec les photos 5 et 6.
Easton relie des carbonatites et des syénites associées de la région de Brudenell aux carbonatites-fénites étudiées à Chelsea par Martin et Sinai (2012). À juger d'après les photos, les ressemblances sont pour le moins évocatrices... 

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard (7 octobre 2012).

3A. Filon de calcite-quartz-pyrite recoupant un granite à tourmaline qui, lui-même, recoupe la syénite-diorite de Wakelfield.

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard (7 octobre 2012).

3B. Filon de calcite-quartz-pyrite recoupant le même granite qu'en 3A.

Travaux récents
Entre roches présentant un indéniable air de famille (hypothèses 2 et 3), il n'est pas toujours simple de savoir à quoi on a affaire...

Or, voici que je découvre les travaux de deux chercheurs de l'Université McGill sur les «fénites-carbonatites*» de Old Chelsea. Peut-être y verra-t-on enfin clair ?

«We focus here on an unexpected discovery of evidence of fenitization of the regionally developed quartzofeldspathic gray gneiss. This transformation occurs near dikes of orange calcite, which typically have a selvage of tiny euhedral diopside crystals and apatite granules.» (Martin et Sinai ; 2012)

Fénitisation, dyke de calcite orangée, diopside... Avouez que c'est évocateur.

Selon Martin et Sinai (2012), la calcite de ces dyke est intermédiaire entre celle des (abondants) marbres régionaux et des carbonatites d'origine mantellique. Le marbre local aurait réagi (métasomatisme) avec des fluides alcalins pour produire des carbonatites. Dans une perspective plus large, un processus de délamination crustale (vers 1040 Ma**) aurait entraîné la formation de magmas syénitique, granitique et carbonatitique par remontée concomitante du manteau terrestre, plus chaud. On pourrait se demander si le batholite de Wakefield (ce billet) ne ferait pas partie de cette suite magmatique reconnue plus à l'ouest en Ontario par Easton (2012).

À cette étape de l'exposé, il serait inexcusable de ne pas mentionner la suite volcano-plutonique potassique de Robitaille, à Buckingham (Hogarth, 2003), à un peu plus de 30 km à l'est de Chelsea. Les roches de la suite incluent justement des syénites/trachytes*** et une calciocarbonatite. Les analyses datent la suite du Mésoprotérozoïque (1060 Ma).

* Fénite : roche hôte modifiée par diffusion ou imprégnation (métasomatisme) par l'introduction d'une roche ignée alcaline ou d'une carbonatite.
** Ma : million d'années.
*** Trachyte : version effusive (lave) de la syénite.

Échantillon ca 1998, autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard.

4. Calcite (et/ou dolomite) de teintes variées avec hématite spéculaire. Échantillon provenant d'une poche de calcite large d'environ 1 m installée dans un paragneiss. L'intrusion, en partie lessivée, était bordée de cristaux de quartz idiomorphes de quelques mm pointant vers l'intérieur. Des filons minces de quartz-calcite-pyrite recoupaient le paragneiss hôte.

Skarns ou carbonatites ?
Maintenant que la question de la présence ou non de carbonatites sur les bords de l'autoroute 5 a trouvé une réponse positive, le problème de les distinguer des skarns, tout aussi avérés et répandus à travers une plus vaste région, n'a toujours pas de résolution...

Skarns ou carbonatite, la question a toujours sa raison d'être.

Un billet à venir fera le point sur la question.

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo HenriLessard (29 octobre 1999).

 5. Intrusion de calcite à phlogopite et fluorite verte recoupant un orthogneiss. Skarn ou carbonatite ?

RÉFÉRENCES

• Easton, R.M., «Project Unit 11-004. Geology and Mineral Potential of the Brudenell Area, Northeastern Central Metasedimentary Belt, Grenville Province, with an Emphasis on the Syenitic Rocks», Summary of Field Work and Other Activities 2012, Ontario Geological Survey, Open File Report 6280, p.12-1 to 12-17.
• Hogarth, D.D., Rocks of the Mason - Buckingham - Mayo Area, with emphasis on Mesoproterozoic igneous types. MRNF, Québec, GM 63238, 2003, 28 p., 1 carte (1/20 000) (31G11).
• Hogarth, D.D., «Carbonatites, fenites and associated phenomena near Ottawa», GAC/MAC, Joint Annual Meeting, Ottawa, Field Trip Guidebook A4, 1997, 21 p.
• Martin, R.F. and Sinai, F. 2012. «Rheomorphic fenite and crustal carbonatites: new complications in the Grenville crust, Old Chelsea area, Quebec», abstract in Geological Association of Canada–Mineralogical Association of Canada, St. John’s 2012, Program with Abstracts, v.35, p.85. (Disponible (PDF) par Internet.)

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard (27 mai 2000).

6. Filon de calcite dans un gneiss.

Autoroute 5, Chelsea (Québec) ; photo Henri Lessard (octobre 2008).

7. Skarn, pendant les travaux de prolongement de l'autoroute 5, contenant de la calcite rose et recoupé par un granite rouge brique (à gauche). Voir ce billet.