Le Massif du Sud de Nouvelle Caledonie

[Tawahi-Kiwi]

Caractérisation géochimique et pétrogénetique du Massif du Sud de Nouvelle Calédonie

La Nouvelle Calédonie est couverte à 41% de nappes ophiolitiques⁽¹⁾. Le Massif du Sud, qui forme la plus grande de ces ophiolites, est également la plus grande surface de manteau⁽²⁾ accessible à la surface de la Terre. Malgré ce superlatif, le massif du Sud est relativement peu etudié car il est contient parmi les péridotites les plus appauvries⁽³⁾ au monde. Pour cette raison, les analyses géochimiques sur ce type de roche sont très limitées et n’ont plus été tentée depuis plus de 30 ans. Cet article fourni une nouvelle base de données pétrologiques et géochimiques obtenus avec du matériel de pointe ainsi que de nouvelles interpretations sur la formation du Massif du Sud, des ophiolites de Nouvelle Calédonie et de la géodynamique du Sud-Ouest Pacifique en général.


Carte geologique simplifiee de la Nouvelle Caledonie. Les zones sont les roches obudctees. Le tiers sud de l'ile est formee par le Massif du Sud. La zone encadree etudiee en detail est donnee dans la figure ci-dessous

Les observations de terrain, l’analyse pétrologique et la géochimie des roches néo-calédoniennes ont montré que l’appauvrissement très important des péridotites est expliqué par une évolution du manteau dans un milieu divergent (ouverture d’un basin marginal) suivi d’une migration vers une série de zones de subduction (2, peut etre 3) entre le Mésozoique et l’Eocène (45 millions d’années). La fusion du manteau qui a produit la croute océanique et ensuite les arcs volcaniques insulaires calédoniens et de la Loyauté a laissé une roche pauvre en elements a l’exception du nickel, du cobalt et du chrome qui font la richesse du sous-sol calédonien.

Le développement de l’arc volcanique calédonien montre que l’ouverture du Sud-Ouest Pacifique et l’éclatement de la marge orientale du Gondwana⁽⁴⁾ est considérablement plus complexe que les modèles présents jusqu’alors. D’anciens bassins océaniques ont été entièrement consomés dans les marges convergentes comme le bassin de la Loyauté qui n’est qu’un résidu d’une mer beaucoup plus vaste. De meme, de nombreux arcs volcaniques ont été fragmentés et servent probablement de socle à des arcs volcaniques plus récents (Loyauté, Vanuatu, Tonga ?).

L’accès direct aux racines d’un ancien arc volcanique dans l’ophiolite montre que la transition entre manteau et croute, classiquement appelée Moho⁽⁵⁾, est une notion abstraite qui ne repose que sur une discontinuité géophysique et n’a pas de réalité pétrogénetique. Cette decouverte est considerable pour l’estimation de la composition des arcs insulaires dont le destin ultime est de former la croute continentale.


Carte geologique simplifiee de la partie sud du Grand massif minier du Sud. En vert sont les peridotites du manteau, en brun les dunites de transitions et en jaune l'ancienne croute qui formait la base d'un arc volcanique. Les roches bleues sont des intrusions de magma egalement liees a des arcs volcaniques tardifs.

(1) Ophiolite : Section de la croute oceanique terrestre qui a ete soulevee et mise en place sur un continent au travers de collision ou d'obduction
___________Obduction : Processus geologique "inverse" de la subduction ou la croute oceanique passe "au-dessus" du continent
(2) Manteau : Compose les 2/3 de la Terre entre la croute terrestre le noyau. Il est compose principalement d'oxydes de Si, Mg, Fe, Ca et Al sous forme d'olivine et de pyroxenes notamment
___________Harzburgite : Olivine & Orthopyroxene (manteau appauvri ou le clinopyroxene est elimine durant la fusion)
___________Dunite : Olivine (manteau extrement appauvri ou les pyroxenes sont entierement elimines durant la fusion)
(3) Appauvrissement : Concept geochimique ou les elements presents dans une roche peuvent en echapper durant la fusion notamment. La roche residuelle qui n'a pas fondu est pauvre en ces elements parti durant la fusion, on la qualifie d'appauvrie.
(4) Gondwana : Supercontinent qui reunissait l'Amerique du Sud, l'Afrique, l'Inde, l'Antarctique, l'Australie, la Nouvelle Zelande et la Nouvelle Caledonie
(5) Moho : Limite entre la croute et le manteau, caracterisee par un saut dans la vitesse de transmission des ondes sismiques au travers de la roche


Reference :

Petrology and Geochemistry of the Crust-Mantle Boundary in a Nascent Arc, Massif du Sud Ophiolite, New Caledonia, SW Pacific
Journal of Petrology 54(7) (2013)

Cassian Pirard^(a,b,c), Jörg Hermann^(b), Hugh O'Neill^(b)
a. James Cook University, SEES, Townsville, Australie
b. Australian National University, RSES, Canberra, Australie
c. Vrije Universiteit VUA, Amsterdam, Pays-Bas

http://petrology.oxfordjournals.org/...gt030.abstract

L’ophiolite du Massif du Sud en Nouvelle Calédonie (S-W Pacifique), est l’un des corps ultramafiques les plus large présent sur Terre. L’ophiolite consiste d’une section mantellique ultra-appauvrie d’harzburgite tectonite, surmontée d’une zone dunitique large, qui est separée des gabbros sommitaux par une zone de transition. Les profils au travers de la stratigraphie de la section mantellique montre des variations pétrologiques et géochimiques complexes. Les harzburgites sont caracterisées par un haut niveau de fusion partielle et présente des preuves d’une évolution complexe d’exhumation mantellique vers un environnement de supra-subduction. Les compositions des olivines et des spinelles suggère que les harzburgites sont résiduelles après l’extraction d’un liquide boninitique à 5-10 kbar. La zone dunitique inférieure est analogue aux canaux dunitiques remplacant la harzburgite et forme par consommation des pyroxenes. Par comparaison, la dunite supérieure à des caractéristiques chimiques et texturales de cumulat d’olivine cristallisé à partir de liquide mafique primitif. La zone dunitique supérieure évolue vers la zone de transition en cumulats pyroxènitiques entrecoupés de sills de gabbronorites. La séquence de cristallisation et les compositions minéralogiques indiquent que les pyroxènites et les gabbros sont formés à partir d’un magma basaltique primitif, hydraté et oxidé à 1250ºC et 2 à 4 kbar. Leurs caractéristiques géochimiques indiquent que ces liquides parentaux sont transitionels entre des boninites et des magmas d’arc primitifs portant une signature géochimique de basaltes d’avant-arc. Le Massif du Sud represente donc une coupe au travers du manteau et de la croute d’un arc volcanique en formation. La transition cryptique qui existe entre les roches résiduelles mantelliques et les cumulats crustaux met bien en evidence les difficultés qui existent concernant les estimations de l’épaisseur et de la composition moyenne de la croute d’arc insulaire au travers de méthodes sismiques.

T-K
-----