SYÉNITES ET SYÉNITES NÉPHÉLINIQUES


SYÉNITES ET SYÉNITES NÉPHÉLINIQUES
SYÉNITES ET SYÉNITES NÉPHÉLINIQUES

Le mot «syénite» désignait, du temps de Pline, les roches de Syène (Assouan), en Haute-Égypte. Il fut appliqué par A. G. Werner (1788) à des roches à amphibole (hornblende) de la région de Dresde, qui se sont révélées plus tard pratiquement dépourvues de quartz, donc différentes de celles de Syène (qui sont en fait des granites à hornblende). Le sens donné par Werner a cependant persisté, fixé définitivement par H. Rosenbusch (1877), lequel définissait les syénites comme des roches à orthose, mais sans quartz. Le terme syénite est devenu représentatif d’une famille de roches éruptives plutoniques dont les formes volcaniques correspondent aux trachytes. Cependant certaines roches caractérisées aussi par les feldspaths alcalins renferment, en plus, des feldspathoïdes, notamment de la néphéline: on leur a donné le nom de syénites néphéliniques ; leurs équivalents volcaniques sont les phonolites. La formation de ces roches, qui s’inscrit dans le problème des roches alcalines et hyperalcalines, donne lieu à diverses interprétations dont les principales font appel à des phénomènes de différenciation ou de contamination de magmas basaltiques.

Caractères

Les syénites sont des roches holocristallines grenues, à grain moyen ou grossier, de couleur grise, violacée ou rougeâtre. Elles sont essentiellement constituées par des feldspaths alcalins (orthose ou microcline et plagioclase sodique, généralement en associations micro- ou cryptoperthitiques), formant des cristaux hypautomorphes ayant tendance à un développement tabulaire et orienté. Parmi les minéraux colorés, la hornblende est le plus courant, mais on peut aussi y trouver de la biotite, des amphiboles sodiques, du diopside, de l’aegyrine, et parfois même de l’olivine. Les minéraux accessoires les plus fréquents sont l’apatite, le sphène, la magnétite, l’ilménite, le zircon, etc. Les syénites ne renferment, en principe, ni quartz ni feldspathoïdes: ce sont des roches saturées , contenant juste assez de silice pour former des feldspaths, avec l’alumine et les alcalins (cf. tableau). Il est rare cependant que cette condition soit rigoureusement réalisée, et il existe en général une petite quantité de quartz ou de néphéline.

Dans les syénites néphéliniques, par contre, les feldspathoïdes prennent une grande importance, toujours associés aux feldspaths alcalins ou plagioclases sodiques. Il s’agit surtout de la néphéline, mais aussi de noséane, de sodalite, d’analcime, etc. (la leucite, instable aux fortes pressions, n’apparaît que dans les formes volcaniques). Cela traduit le caractère sous-saturé fondamental de ces roches. En même temps, leur caractère alcalin et surtout sodique, déjà manifeste dans certaines syénites, se signale non seulement par la prédominance de l’albite et de la néphéline, mais aussi par celle des métasilicates sodiques: aegyrine, riébeckite, arfvedsonite, barkévicite, etc. De plus, ces minéraux sont riches en fer ferrique, comme l’est aussi le mica, typiquement du lépidomélane; les orthopyroxènes sont toujours absents. Enfin, on observe généralement une teneur élevée en fer, chlore, phosphore, zirconium, titane et lanthanides, d’où un grand nombre de minéraux rares (eudyalite, mosandrite, lavenite, etc.), et souvent un grand développement du zircon et de l’apatite, surtout dans les pegmatites (cf. PEGMATITES.)

Classification

Il est nécessaire de fixer des limites précises aux compositions correspondant aux divers groupes de roches, limites variables suivant les systèmes de classification. La figure 1 indique la classification de A. L. Streckeisen (1967), à partir de la composition modale (cf. roches MAGMATIQUES). Les syénites appartiennent ainsi à l’ordre III (roches feldspathiques), groupes 6 et 7; les syénites néphéliniques appartiennent à l’ordre IV (roches feldspathiques et feldspathoïdiques), groupes 11 et 12.

Syénites

Dans les syénites, la plupart des auteurs distinguent ainsi deux groupes, selon qu’il existe ou non des plagioclases individualisés.

Les syénites calco-alcalines (groupe 7) sont caractérisées par la présence de plagioclases sodiques (albite à oligoclase), mais en quantité inférieure à celle des feldspaths alcalins; la hornblende y domine, souvent associée à la biotite. Lorsque la quantité de quartz dépasse 5 p. 100, on parle de syénites quartziques. L’augmentation de la quantité de plagioclase conduit aux monzonites, fréquemment rattachées aux syénites. Tel est le cas des plauénites (à hornblende), des kentallénites (à olivine), des larvikites (à feldspath chatoyant, formé par une antiperthite d’oligoclase et microcline sodique, et à augite sodique et titanifère).

Les syénites alcalines (groupe 6) ont pour constituant principal une orthose sodique ou un microcline fortement perthitique. Les minéraux mafiques peuvent être: biotite rouge brun (lépidomélane), hornblende, diopside, ou amphiboles et pyroxènes sodiques. Le quartz interstitiel est présent dans la nordmarkite , à microperthite et métasilicates sodiques. Par contre, la pulaskite renferme de la néphéline et est un terme de passage aux syénites néphéliniques. La lusitanite est mélanocrate, riche en riébeckite et aegyrine. Il existe aussi des syénites à corindon , fortement alumineuses. Enfin, à ce groupe appartient la mangérite , à mésoperthite, diallage, hypersthène et olivine, associée aux séries charnockitiques.

Syénites néphéliniques

Dans les syénites néphéliniques, il existe un très grand nombre de types de roches, nommés selon des particularités de composition et de texture, et les subdivisions n’ont pas grande signification par suite de la variabilité des types dans un même gisement. En revanche, il est intéressant de distinguer deux tendances qui apparaissent déjà dans les syénites:

– La tendance miaskitique est riche en K2O, avec K2O + Na2O 麗 Al23 et 麗 1/6 Si2: feldspaths et feldspathoïdes cristallisent normalement après les minéraux mafiques, car il y a assez d’alumine pour qu’ils absorbent la totalité des alcalins en fin de cristallisation.

– La tendance agpaïtique est riche en Na2O, pauvre en CaO et MgO, avec Fe3+ 礪 Fe2+, et K2O + Na2O 礪 Al23: ici, l’ordre de cristallisation est différent; tout l’aluminium disponible entre dans les feldspaths et feldspathoïdes, mais il reste un excès d’alcalins qui se fixe dans les pyroxènes et amphiboles en fin de cristallisation; les pegmatites complexes abondent, riches en Zr et minéraux rares.

Gisements

Sur le terrain, les syénites ne présentent aucune unité. À l’échelle de l’affleurement, elles ont généralement une structure planaire (bien marquée par les feldspaths) et une allure hétérogène (présence de schlierens, de zones bréchoïdes, etc.) qui suggèrent un écoulement magmatique; de plus, il y a des passages fréquents, et sur de courtes distances, à des monzonites (ou des roches plus basiques) ou à des syénites néphéliniques.

Les mêmes caractères se retrouvent dans les syénites néphéliniques, associées à des syénites alcalines, à des mafitites et même à des carbonatites. Les textures sont aussi extrêmement variables, grenues dans la ditroïte , doléritiques et orientées dans la foyaïte sensu stricto (texture foyaïtique); les minéraux sont souvent zonés, avec bordure alcaline dans les types agpaïtiques, où les métasilicates sodiques se développent en gerbes en fin de cristallisation.

Les modes de gisement sont très variés. Les syénites peuvent constituer des corps indépendants (fossé d’Oslo), mais, la plupart du temps, elles sont liées à des massifs de roches éruptives diverses. Tantôt elles apparaissent en bordure de grands corps granitiques, soit en position marginale (Meissen, près de Dresde, Saxe), soit sous forme de dykes, sills et coupoles au voisinage (batholite de Vermilion, Minnesota-Ontario); tantôt elles constituent les faciès marginaux d’intrusions foyaïtiques (Fen, Norvège); tantôt elles appartiennent à des complexes annulaires (Alnö, Suède), sub- ou cryptovolcaniques. Les syénites néphéliniques se présentent en massifs autonomes, ordinairement de dimensions réduites, mais elles sont presque toujours associées à des syénites alcalines, des foïdites, des mafitites, des carbonatites, etc., suivant les cas; certains massifs ont une allure migmatitique, mais la plupart sont des complexes plus ou moins annulaires. Très généralement, en bordure, on observe d’intenses transformations de l’encaissant, par métasomatose alcaline [cf. MÉTASOMATOSE ET SPILITISATION] aboutissant à des syénites alcalines ou néphéliniques: c’est la fénitisation .

Pétrogenèse

Il est probable qu’il n’existe pas un mode unique de formation pour les syénites, mais on ne peut guère douter, actuellement, de l’existence de magmas syénitiques (ou trachytiques). Pour R. A. Daly (1933), ils pourraient résulter de la désilication de magmas granitiques, par contamination au contact de roches éruptives basiques ou d’anciens sédiments soit argileux (par formation de feldspaths alcalins), soit calcaires (par formation de pyroxènes et séparation d’un liquide résiduel appauvri en silice). T. W. F. Barth (1954, 1962) envisage, dans la région d’Oslo, des phénomènes d’anatexie [cf. ANATEXIE] avec introduction d’éléments alcalins. Mais les magmas trachytiques apparaissent aussi dans des zones «océaniques», et leur origine ne peut guère se trouver que dans les magmas basaltiques. D. K. Bailey et J. F. Schairer (1966), reprenant les idées de S. J. Shand, font intervenir les éléments volatils qui se concentrent à un certain stade de l’évolution des magmas basaltiques alcalins (soit lors de la cristallisation, soit lors de la fusion partielle) et abaissent la viscosité suffisamment pour que le liquide existant puisse se séparer et évoluer indépendamment: cet optimum correspondrait à une composition syénitique.

La formation des magmas sous-saturés a été interprétée par R. A. Daly et S. J. Shand comme due à la contamination d’un magma basaltique par des calcaires; A. Rittmann a appliqué avec succès cette idée aux laves leucitiques du Vésuve. Mais l’explication ne saurait être générale, et l’origine des syénites néphéliniques s’inscrit dans le problème des roches hyperalcalines; elles peuvent être le produit de la différenciation de magmas basaltiques alcalins, par séparation des plagioclases («plagioclase effect» de N. L. Bowen, 1945) ou d’autres minéraux alumineux, mais aussi représenter le produit de la fusion partielle d’un matériel syénitique.

D. K. Bailey et J. F. Schairer (1966) ont montré que le système Na2O-Al23-Fe23-Si2 correspond, pour une part, à un modèle pour les roches hyperalcalines si l’on suppose que l’albite représente les feldspaths alcalins (K2O s’y fixe en quasi-totalité). Il y existe plusieurs points quaternaires invariants vers lesquels tendent les compositions des divers liquides lors de la cristallisation; mais certains d’entre eux sont péritectiques, correspondant à des réactions qui peuvent ne pas se faire, et l’évolution continue alors jusqu’à des points eutectiques (fig. 2); c’est la fusion incongruente de l’acmite (Na2O.Fe23.4Si2) qui commande ces réactions. Dans le domaine sursaturé, la plupart des liquides tendent vers le point péritectique D, où cristallisent tridymite + albite + acmite + hématite; mais si l’équilibre n’est pas maintenu, la cristallisation finale se fait à l’eutectique B, qui a la composition d’un granite alcalin; il se situe cependant dans une région sous-saturée en silice, de sorte qu’au contact d’un matériel alumineux la néphéline peut se former, ce qui explique les bordures de syénites néphéliniques de certains granites alcalins. Dans le domaine sous-saturé, la plupart des liquides tendent vers le point péritectique E, dont la composition est celle d’une ijolite (roche feldspathoïdique où domine la néphéline), et c’est le cas des liquides syénitiques. Si la réaction en E est incomplète, le liquide résiduel poursuit son évolution jusqu’à l’eutectique A (où aboutissent directement des liquides d’autres compositions), qui correspond à la composition des syénites néphéliniques. Cependant, de faibles perturbations dans l’équilibre des liquides de composition voisine de E peuvent conduire à un autre eutectique, F, qui est melteigitique (la melteigite est une ijolite riche en minéraux mafiques).

Inversement, la fusion différentielle de basaltes alcalins peut produire des quantités importantes de magma syénitique dont l’évolution aboutirait, suivant les cas, soit à des granites alcalins, soit à des syénites néphéliniques, soit à des ijolites. Il est probable que de telles fusions s’opèrent à des profondeurs considérables, dans le manteau supérieur, ce qui expliquerait l’association fréquente avec les ultramafites, certaines analogies avec les kimberlites et la présence de carbonatites (représentant une fraction riche en C2 extrayant le calcium du manteau), mais à travers une histoire extrêmement complexe.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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