Qu’est-ce qu’une roche ophiolitique ?

Les premiers géologues étaient intrigués par un ensemble de types de roches dans les Alpes européennes comme on n’en trouve nulle part ailleurs sur terre : des corps de péridotites sombres et lourdes associés à des gabbros profonds, des roches volcaniques et des corps de serpentinite, avec une fine couche de roches sédimentaires profondes.

En 1821, Alexandre Brongniart a nommé cet assemblage ophiolite (« pierre de serpent » en grec scientifique) en raison de ses expositions caractéristiques de serpentinite (« pierre de serpent » en latin scientifique). Fracturées, altérées et faussées, sans presque aucune preuve fossile pour les dater, les ophiolites étaient un mystère tenace jusqu’à ce que la tectonique des plaques révèle leur rôle important.

L’origine des ophiolites sur les fonds marins

Cent cinquante ans après Brongniart, l’avènement de la tectonique des plaques a donné aux ophiolites une place dans le grand cycle : elles semblent être de petits morceaux de croûte océanique qui ont été fixés aux continents.

Jusqu’au programme de forage en eaux profondes du milieu du 20e siècle, nous ne savions pas comment le fond marin était construit, mais une fois que nous l’avons fait, la ressemblance avec les ophiolites était convaincante. Le fond marin est recouvert d’une couche d’argile et d’exsudat siliceux des profondeurs, qui s’amincit à mesure que l’on s’approche des dorsales médio-océaniques. Là, la surface se révèle être une épaisse couche de basalte en coussin, de la lave noire en forme de pain rond qui se forme dans l’eau froide des profondeurs de la mer.

Sous le basalte en coussin se trouvent les digues verticales qui alimentent le magma de basalte à la surface. Ces digues sont si abondantes qu’en de nombreux endroits, la croûte n’est rien d’autre que des digues, couchées ensemble comme les tranches d’un pain. Elles se forment clairement à un centre d’expansion comme la dorsale médio-océanique, où les deux côtés s’écartent constamment, permettant au magma de monter entre eux. En savoir plus sur les zones divergentes.

Sous ces « complexes de digues en feuillets » se trouvent des corps de gabbro, ou roche basaltique à gros grains, et sous eux se trouvent les énormes corps de péridotites qui constituent le manteau supérieur. C’est la fusion partielle de la péridotite qui donne naissance au gabbro et au basalte sus-jacents (en savoir plus sur la croûte terrestre). Et lorsque la péridotite chaude réagit avec l’eau de mer, le produit est la serpentinite molle et glissante qui est si commune dans les ophiolites.

Cette ressemblance détaillée a conduit les géologues dans les années 1960 à une hypothèse de travail : les ophiolites sont des fossiles tectoniques des anciens fonds marins.

Perturbation de l’ophiolite

Les ophiolites diffèrent de la croûte des fonds marins intacts sur certains points importants, notamment en ce qu’elles ne sont pas intactes. Les ophiolites sont presque toujours brisées, de sorte que la péridotite, le gabbro, les digues en feuillets et les couches de lave ne s’empilent pas bien pour le géologue. Au lieu de cela, elles sont généralement éparpillées le long des chaînes de montagnes dans des corps isolés. Par conséquent, très peu d’ophiolites possèdent toutes les parties de la croûte océanique typique. Ce qui manque, ce sont généralement des digues en tôle.

Les pièces doivent être minutieusement corrélées les unes aux autres en utilisant des dates radiométriques et de rares expositions des contacts entre les types de roches. Le mouvement le long des failles peut être estimé dans certains cas pour montrer que les pièces séparées étaient autrefois connectées.

Pourquoi les ophiolites sont-ils présents dans les ceintures de montagne ? Oui, c’est là que se trouvent les affleurements, mais les ceintures de montagnes marquent aussi l’endroit où les plaques se sont heurtées. L’occurrence et la perturbation étaient toutes deux conformes à l’hypothèse de travail des années 1960.

Quel type de fond marin ?

Depuis lors, des complications sont apparues. Il existe plusieurs façons différentes pour les plaques d’interagir, et il semble qu’il existe plusieurs types d’ophiolite.

Plus nous étudions les ophiolites, moins nous pouvons supposer de leur existence. Si l’on ne trouve pas de digues en feuille, par exemple, on ne peut pas les déduire simplement parce que les ophiolites sont censés en avoir.

La chimie de nombreuses roches ophiolitiques ne correspond pas tout à fait à la chimie des roches de la dorsale médio-océanique. Elles ressemblent davantage aux laves des arcs insulaires. Et des études de datation ont montré que de nombreuses ophiolites ont été poussées sur le continent seulement quelques millions d’années après leur formation. Ces faits indiquent une origine liée à la subduction pour la plupart des ophiolites, en d’autres termes, près du rivage plutôt qu’au milieu de l’océan. De nombreuses zones de subduction sont des zones où la croûte est étirée, ce qui permet à la nouvelle croûte de se former à peu près de la même manière qu’au milieu de l’océan. Ainsi, de nombreuses ophiolites sont spécifiquement appelées « ophiolites des zones de supra-subduction ».

Une ménagerie ophiolitique en pleine croissance

Une récente étude sur les ophiolites a proposé de les classer en sept types différents :

1. Les ophiolites de type ligurien se sont formées lors de l’ouverture précoce d’un bassin océanique comme l’actuelle mer Rouge.
2. Les ophiolites de type méditerranéen se sont formées lors de l’interaction de deux plaques océaniques comme l’avant-arc Izu-Bonin actuel.
3. Les ophiolites de type Sierran représentent les histoires complexes de la subduction de l’arc insulaire comme les Philippines d’aujourd’hui.
4. Les ophiolites de type chilien se sont formées dans une zone d’expansion en arrière-arc comme la mer d’Andaman actuelle.
5. Les ophiolites de type Macquarie se sont formées dans le cadre classique de la dorsale médio-océanique, comme l’île Macquarie actuelle dans l’océan Austral.
6. Les ophiolites de type caraïbe représentent la subduction des plateaux océaniques ou des grandes provinces ignées.
7. Les ophiolites de type franciscain sont des morceaux de croûte océanique accrétés, grattés de la plaque subduite sur la plaque supérieure, comme au Japon aujourd’hui.

Comme tant d’autres en géologie, les ophiolites sont d’abord simples et deviennent de plus en plus complexes à mesure que les données et la théorie de la tectonique des plaques deviennent plus sophistiquées.