LA GEOLOGIE DE L'ÎLE DE GROIX (« L'île aux grenats »)

LA GEOLOGIE DE L’ÎLE DE GROIX (« L’île aux grenats »)
(D’après Pour la Science N°305 Mars 2003)
L’île de Groix se trouve sur la côte méridionale de la Bretagne. Sa géologie est originale, en particulier par
l’absence de granite alors que celui-ci abonde sur le continent.
1- Un échantillonnage de roches sur les côtes de l’île montre des micaschistes (métapélites) à muscovite et
souvent du grenat dans lesquels s’observent parfois des métabasaltes en forme de lentilles, ou disposées en
couches, dont la couleur dominante est soit verte soit bleue ponctuée de grenats. Plus rarement se
rencontrent des métaradiolarites. Des niveaux présentent en abondance du fer et surtout du manganèse.
a) Donner les caractères d’une pélite, d’un basalte et d’une radiolarite puis classer sommairement
ces roches.
b) Schématiser, annoter et nommer la texture (structure minéralogique) d’un basalte.
c) De cette diversité lithologique, dégager le contexte probable de la formation de ces roches avant
métamorphisme.
2- Différentes paragenèses ont été identifiées dans les micaschistes et les métabasaltes. Quelques-unes des
roches étudiées sont proposées à l’observation.
Paragenèses des
métabasaltes
Paragenèses des
métapélites
N°1 N°2 N°3
Grenat
Pyroxène
Grenat
Glaucophane
Epidote, 2% d’eau
Actinote, Chlorite
Epidote, Albite
Forte hydratation
N°1 N°2 N°3
Mica blanc
Grenat
Disthène
Mica blanc
Grenat
Chloritoïde
Mica blanc
Chlorite
a) Etudier les roches proposées et les associer à une des paragenèses fournies.
b) Ranger les différentes paragenèses en fonction des conditions de pression et de température puis
donner les faciès métamorphiques correspondants.
3- Les grenats s’échantillonnent sans difficultés sur l’île de Groix. Ils sont le plus souvent partiellement
chloritisés.
a) Comment un minéral formé en profondeur, peut-il s’observer dans des conditions de surface ?
Leur composition chimique étudiée grâce à une microsonde électronique montre un appauvrissement en
manganèse du cœur vers la périphérie et un enrichissement en fer et magnésium.
b) Comment expliquer une telle hétérogénéité chimique ?
On calcule, d’après les propriétés thermodynamiques des minéraux, leurs conditions de cristallisation. On
montre que la croissance des grenats de l’île a débuté à 0,8 Ga et 400°C et s’est achevée à 1,6 Ga et 500°C.
c) Calculer le gradient thermique de la région, le comparer au gradient moyen terrestre et en
déduire le contexte géodynamique de l’époque.
d) Le comparer au contexte actuel des côtes bretonnes.
4- La datation très précise du métamorphisme correspondant aux paragenèses N°2 et N°3 a été réalisée. Les
âges respectifs sont de 370 et de 345 Ma.
En quoi ces deux datations précisent-elles l’histoire de la région ?

Barème de correction
a) pélite roche sédimentaire détritique à grains fins riches en minéraux argileux et
quartz, pouvant présenter des lamines (stratifications fines) et un granoclassement en
général.
Basalte : roche magmatique volcanique sombre riche en feldspaths, pyroxène et
éventuellement olivine souvent avec enclaves de roches d’origine plus profonde
(péridotites)
Radiolarite : roche sédimentaire siliceuse souvent rougeâtre (feIII) issue de tests de
radiolaires dont la silice a été le plus souvent dissoute puis recristallisée lors de la
diagenèse (peu de tests visibles donc)
b) Texture microlit(h)ique : schéma avec phénocristaux, microlit(h)es, verre traduisant
une cristallisation progressive des minéraux lors de la remontée du magma mais toujours
rapide (refroidissement final en surface).
c) ensemble de roches traduisant les processus volcaniques et sédimentaires ayant lieu
dans un océan étroit (vu la richesse en sédiments détritiques), sous de basse latitude et
en profondeur (présence de radiolaires), avec minéralisation hydrothermale associée au
magmatisme.
(certains auteurs proposent aussi un fragment de prisme d’accrétion incorporant
fragments de croûte océanique et sédiments continentaux)
2a) Relation échantillons / paragenèses
b)N° 3 BT MP faciès schistes verts, N°2 BT HP faciès schistes bleus, N°1 MT & HT
HP faciès éclogite
N.B. la déshydratation associée au processus métamorphique…
3a) Métastabilité des minéraux vu la lenteur des réactions du métamorphisme, l’absence
de fluides nécessaires à certaines réactions, la décroissance de la température lors de la
remontée qui ralentit encore la cinétique des réactions… début de métamorphisme
rétrograde possible mais réaction incomplète d’où coronitisation fréquente… (ici
chloritisation signalée cf. œil autour du grenat)
b) La chimie d’un minéral peut varier avec les conditions de pression et de température
d’où une évolution possible du cœur (première partie du minéral formée) vers la
périphérie (dernière partie formée) si la cristallisation s’accompagne d’une évolution
prograde ou rétrograde…
c) Soit la relation profondeur pression est connue (10 8 Pa = 1Kbar correspondant à
environ 4 km de profondeur). La formation des grenats se fait entre 30 et 60 km
environ… avec une variation de 100 °C seulement. D’où un gradient de 3°C environ par
kilomètre, soit 10 fois moins que le gradient moyen !!! D’où un contexte de BT HP
caractéristique des zones de subduction.
d) Contexte totalement différent puisqu’actuellement les côtes de Bretagne constituent la
marge passive orientale de l’Océan Atlantique.
4) Le faciès schistes verts a succédé au faciès schistes bleus d’où atteint lors de la
remontée des matériaux avec maintien d’une certaine température associée à une baisse
de pression. (Donc subduction au dévonien supérieur et exhumation au carbonifère
inférieur (orogenèse hercynienne)