Complexe du Bushveld : album photo

Le 5 juin 2007, par Jeff,

Le complexe du Bushveld, en Afrique du sud, est de loin la plus grande intrusion basique litée du monde. Il occupe 55 000 km2 (dont seule une petite portion affleure). Une présentation géologique générale se trouve dans un autre article ; celui-ci contient principalement des photos d’affleurement et de lames minces.

JPG - 170.8 ko
La mine de Marula, Eastern Bushveld.
Elle est construite dans la zone critique, au pied d’une colline formée des norites (résistantes) de la zone principale – les norites forment ici une cuesta au dessus de l’assemblage cyclique de la zone critique. Marula est exploité par Implats depuis 2002 ; c’est une exploitation souterraine, dans le niveau de chromitite UG2 (haut de la zone critique).
JPG - 93.6 ko
Panorama sur le Bushveld ; pris de la R36 Burgersfort—Polokwane, vue vers le Sud-Est.
De gauche à droite, on distingue : (a) A l’arrière-plan, les sédiments du Supergroupe du Transvaal ; (b) Une petite ligne de collines basses, correspondant à la zone inférieure ; (c) Une série de reliefs formant la ligne d’horizon, qui composent la zone critique ; on y devine la mine d’Atok/Lebowa (Anglo-Platinum), qui indique la position du Merensky Reef ; (d)Une importante cuesta, formée par les gabbros de la zone principale (couche sure) dominant la zone critique (couche tendre). L’ensemble a un pendage modéré (10-15°) vers le Sud, c’est-à-dire la droite de l’image.
JPG - 103.8 ko
Panorama sur le Bushveld
Version annotée de la photo précédente.

La plupart des photos viennent du lobe Est du Bushveld, de Potgietersrus (Mokopane) à la région de Burgersfort. L’origine des lames minces (ce sont celles de la collection de l’Université de Stellenbosch) est plus variée, mais en majorité elles proviennent des mines du lobe Ouest, qui est le secteur le plus exploité.

Contact basal

Dans le lobe Est, le Bushveld est intrusif dans les sédiments du Supergroupe du Transvaal (2.4—2.1 Ga), qui sont ici surtout des quartzites, avec quelques intercalations d’argilites (shales) ou de dolomies. L’ensemble du complexe forme un gros sill ; à l’échelle de l’affleurement, on voit des intrusions plates, formant elles aussi des sills, de taille métrique.

JPG - 176.9 ko
Eastern Bushveld, R36 Burgersfort-Polokwane
Sills de dolérite dans les quartzites du Supergroupe du Transvaal, quelques mètres en dessous de l’intrusion principale.
JPG - 107.1 ko
Eastern Bushveld, région de Burgersfort
Petit sill (métrique) de dolérite dans les quartzites du Supergroupe du Transvaal.

Au contact des intrusions, des effets thermiques sont observables. D’une part, du métamorphisme de contact dans les sédiments, surtout les carbonates ; on trouve des minéraux comme diopside, grenat calcique, etc. D’autre part, une fusion partielle (très limitée) en particulier des quartzites ; on peut parfois voir les liquides issus de la fusion des quartzites se mélanger aux liquides basiques du complexe.

JPG - 133.9 ko
Eastern Bushveld, région de Burgersfort.
Métamorphisme de contact dans la série du Transvaal. Ici, au contact entre des dolomies (MgCO3) et des quartzites (SiO2), on observe un petit niveau d’enstatite (MgSiO3). La réaction correspondante –due à l’augmentation de température lors de l’injection des magmas du Bushveld—est MgCO3 + SiO2 = MgSiO3 + CO2.
JPG - 111.7 ko
Eastern Bushveld, région de Burgersfort.
Mélange entre les liquides issus de la fusion des quartzites (blancs) et les dolérites (noires).

Zone inférieure

La zone inférieure, discontinue, représente une épaisseur maximale de 1 km. Elle se compose de cumulats ultrabasiques et basiques, allant de dunites à des orthopyroxénites.

JPG - 104.6 ko
Vue aérienne (Google Earth) de la zone inférieure dans le secteur d’Olifants River (R36, Burgersfort—Polokwane).
Les reliefs dans la partie Nord de l’image sont le Supergroupe du Transvaal. La zone inférieure est représentée par deux cuestas, une assez importante et une plus faible, au sud ; elles sont toutes deux formées de pyroxenites, plus résistantes que les dunites voisines. Les trois photos suivantes sont prises au pied de la petite ligne de colline (au Sud), directement au Nord d’Atok. On voit assez nettement qu’elles sont « tronquées » par le contact (en fait elles « progradent » sur la base de l’intrusion). Au dessus, la zone critique est plus continue ; la mine d’Atok (Lebowa) matérialise le Merensky reef.
JPG - 174.9 ko
Vue aérienne
Version annotée de la précédente.
JPG - 66.2 ko
Zone inférieure — Jagdlust, Olifants Through, Eastern Bushveld.
La ligne de collines correspond à des pyroxénites, qui pendent vers le Sud (gauche). Le premier plan, sans affleurement, correspond à des dunites. En arrière-plan les collines sont formées par les sédiments du Supergroupe du Transvaal.
JPG - 99.2 ko
Zone inférieure — Jagdlust, Olifants Through, Eastern Bushveld.
Affleurement de cumulats ultra-basiques dans un lit de rivière.
JPG - 175.2 ko
Zone inférieure — Jagdlust, Olifants Through, Eastern Bushveld.
Cumulats ultrabasiques de la zone inférieure (olivine+orthopyroxène). Ici on est proche de 50% de chaque minéral, et donc à la limite entre une orthopyroxènite et une harzburgite.
JPG - 114.6 ko
Cumulats dunitiques, zone inférieure
LPNA (PPL)
JPG - 125.6 ko
Cumulats dunitiques, zone inférieure
LPA (XPL)
JPG - 108.3 ko
Orthopyroxènite, zone inférieure.
LPNA (PPL)
JPG - 149.4 ko
Orthopyroxènite, zone inférieure.
LPA (XPL). Noter les lamelles d’exsolution dans l’orthopyroxène, et le plagioclase intersticiel.
JPG - 130.8 ko
Orthopyroxènite, zone inférieure.
LPNA (PPL)
JPG - 152.6 ko
Orthopyroxènite, zone inférieure.
LPA (XPL). Noter les lamelles d’exsolution dans l’orthopyroxène, et le plagioclase intersticiel.

La zone critique

JPG - 199.2 ko
Panorama sur la Zone Critique, proche de la mine de Marula.
Plusieurs niveaux résistants de gabbros forment des cuestas superposées dans le paysage. Les niveaux tendres intermédiaires sont des pyroxènites ou des péridotites.

La zone critique est la plus compliquée. Elle est formée de plusieurs dizaines de cycles magmatiques. Le cycle typique commence par des cumulats ultrabasiques (parfois péridotites, souvent pyroxènites), se poursuit par des norites (= gabbros à orthopyroxène) et se termine par des anorthosites. Parfois, une couche de chromitite (chromite pure) sépare un cycle du suivant ; ces niveaux sont les sites de concentrations des platinoïdes (dans des petites gouttelettes de sulfures), et sont les niveaux exploités économiquement.

L’évolution de chaque cycle correspond à la séquence de cristallisation fractionnée « normale » d’un magma basaltique, olivine, orthopyroxène, plagioclase. C’est aussi la séquence que l’on peut déduire des textures des roches.

En revanche, la répétition des cycles suggère de très nombreuses réinjections de magma, chacune correspondant au magma parent d’un cycle.

L’origine de la cyclicité est sans doute plus complexe dans les détails ; en témoigne par exemple les litages très composites à Dwars River (UG1, alternance de chromitites et d’anorthosites).

La stratigraphie de la zone critique est étonnamment cohérente ; il est possible de retrouver les mêmes couches et les mêmes successions a plusieurs dizaines de kilomètres d’écart. Les couches de chromitite forment de bons niveaux repère ; on en identifie une petite dizaine reparties en 3 groupes (inferieur, médian, supérieur) et notées LGn, MGn, UGn. La zone critique se termine par une dernière couche de chromitite, qui forme une partie du « Merensky reef », la principale source de platinoides du monde.

Pyroxènites

Différents types de pyroxènites sont présents. Le plus commun est a grain fin, equigranulaire. On observe des variétés porphyroïdes, et parfois des poches a gros grain (« pegmatoide »).

JPG - 139.7 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Base d’un cycle magmatique, marque par des chromitites (UG2) recouvertes par des pyroxènites.
JPG - 155.3 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Vue rapprochée du précédent
JPG - 163.4 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Le même contact, un peu plus loin au même niveau stratigraphique (UG2).
JPG - 192.2 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Pyroxènites banales et poche pegmatoide. Entre UG2 et UG3.
JPG - 183.9 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Pyroxènite pegmatoide. Entre UG2 et UG3.
JPG - 137.9 ko
Platreef, mine de PPRust, Northern Bushveld.
Pyroxènite pegmatoide
JPG - 198.1 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Pyroxènite porphyroide. Entre UG2 et UG3
JPG - 186.3 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Pyroxènite porphyroide. Entre UG2 et UG3

Norites

Les norites présentent en général dans la zone critique un aspect en « peau de léopard », avec des petites taches noires (orthopyroxène) sur un fond blanc (plagioclase). Cette disposition souligne le fait que le pyroxène, automorphe, s’est forme avant le plagioclase, interstitiel. Les norites peuvent être soit massives (le plus souvent), soit lenticulaires (« streaky norites ») ; ce facies est souvent interprété comme lie a des mouvements dans la pile de cumulats mal consolidée (« slumping »).

JPG - 159.9 ko
Platreef, mine de PPRust, Northern Bushveld.
Norites massives.
JPG - 111 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Norites lenticulaires. Entre UG2 et UG3.
JPG - 125.5 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Contact entre norites massives et anorthosites. Entre UG2 et UG3.
JPG - 133.9 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort (bloc erratique).
Contact entre norites lenticulaires et anorthosites
JPG - 125.6 ko
Norite à olivine
LPNA (PPL). Origine inconnue, Western Bushveld
JPG - 128.4 ko
Norite à olivine
LPA (XPL). Origine inconnue, Western Bushveld
JPG - 93.1 ko
JPG - 91.1 ko
Norite, Western Bushveld (Brits).
LPA (XPL). Noter les pyroxènes automorphes entourés de plagioclase.
JPG - 112.7 ko
Norite, Platreef, mine de PPRUst (Potgietersrus/Mokopane).
LPNA (PPL). Pyroxène automorphe et plagioclase interstitiel.
JPG - 131.4 ko
Norite, Platreef, mine de PPRUst (Potgietersrus/Mokopane).
LPA (XPL). Pyroxène automorphe et plagioclase interstitiel.

Anorthosites

Les anorthosites sont les termes les plus évolués de la zone critique. Elles sont composées de plagioclase (automorphe), souvent de grande taille ; le pyroxène est interstitiel, et occupe les espaces entre les cristaux rectangulaires de plagioclase. Les pyroxènes s’organisent ainsi en petits amas en forme d’étoile, ou de flocon, qui « moule » la forme des plagioclases. Un litage magmatique s’observe parfois dans les anorthosites.

JPG - 115.7 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Anorthosites. Immédiatement en dessous de UG3.
JPG - 143 ko
Pipe de Tweefontein, au dessus de UG 1, proche de Dwars River
Anorthosites litées.
JPG - 130.1 ko
Pipe de Tweefontein, au dessus de UG 1, proche de Dwars River
Anorthosites litées.
JPG - 231.1 ko
Anorthosites, Rustenburg (Western Bushveld).
LPA (XPL). Grands plagioclases automorphes, et petits amas de pyroxène interstitiel.
JPG - 73 ko
Anorthosites, Rustenburg (Western Bushveld).
LPNA (PPL). Grands plagioclases automorphes, et petits amas de pyroxène interstitiel.
JPG - 88.4 ko
Anorthosites, Rustenburg (Western Bushveld).
LPA (XPL). Grands plagioclases automorphes, et petits amas de pyroxène interstitiel.

Chromitites

La chromite est présente, de façon disséminée, dans la plupart des facies. Mais par endroits – a la limite entre deux cycles magmatiques successifs, c’est-à-dire en général au-dessus de roches différenciées, comme des anorthosites ; et au-dessous de roches ultrabasiques (pyroxenites), on trouve des couches de chromitite massive, formée de chromite soit pure, soit associées a quelques minéraux interstitiels (plagioclase).

JPG - 149.1 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Le niveau de chromitite UG3. Il recouvre des anorthosites (blanches) et est recouvert de pyroxènites (brun sombre).
JPG - 126.6 ko
Mandaagshoek, Eastern Bushveld, Région de Burgersfort.
Le niveau de chromitite UG3, recouvrant des anorthosites
JPG - 89.8 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPNA (PPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 103.1 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPA (XPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 107.6 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPNA (PPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 119.7 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPA (XPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 49.8 ko
Chromitites a plagioclase interstitiel.
LPNA (PPL). Origine inconnue (Western Bushveld sans doute)
JPG - 53.1 ko
Chromitites a plagioclase interstitiel.
LPA (XPL). Origine inconnue (Western Bushveld sans doute)

Dwars River

L’affleurement de Dwars River (Eastern Bushveld) est protégé comme monument national. Il présente de spectaculaires alternances de niveaux de chromitite, et d’anorthosites. Les chromitites correspondent a l’unité UG1, ici particulièrement bifurquée et ramifiée.

Dans les détails, diverses observations suggèrent des mouvements de matière (mush solide + liquide, probablement), après l’acquisition du litage ; on voit des couches de chromitite cassées, ou recoupées de filons ( ?) d’anorthosite ; des « xénolites »d’anorthosites dans les chromitites ; etc.

JPG - 98.9 ko
Dwars River
Vue d’ensemble du site
JPG - 97.7 ko
Dwars River
Vue de la gorge
JPG - 123.3 ko
Dwars River
Litages réguliers d’anorthosite et de chromitite
JPG - 116.2 ko
Dwars River
Litages réguliers d’anorthosite et de chromitite
JPG - 124.5 ko
Dwars River
"Xénolithe" d’anorthosite dans les chromitites
JPG - 136.9 ko
Dwars River
Grosse « Xénolithe » ( ?) d’anorthosite dans un niveau de chromitite ; la xénolite déforme la couche d’anorthosite en dessus et au dessous.
JPG - 122.5 ko
Dwars River
Bifurcation dans une couche de chromitite. La chromitite a la même épaisseur totale a gauche et a droite de la bifurcation.
JPG - 115.1 ko
Dwars River
Bifurcation d’un niveau de chromitite (en bas), et « xénolite » d’anorthosite dans la chromititite (en haut). Noter la similarité des formes, comme si les « xénolites » plates étaient en fait des « bifurcations ratées ».
JPG - 136.5 ko
Dwars River
Couches de chromitites tronquées et déplacées par un filon ( ?) d’anorthosite.
JPG - 116.9 ko
Dwars River
"boudinage" dans les couches d’anorthosite

La zone principale

La zone principale, épaisse de 4 km, est formée d’une succession monotone de norites. Elle semble correspondre à une grosse injection magmatique, cristallisée sur place avec peu de différenciation. Dans l’ensemble, on n’observe que peu de litages dans la zone principale (contrairement a la zone critique) ; et ceux que l’on observe ne correspondent pas a des cycles magmatiques nets, mais a des simples variations répétitives des proportions relatives de minéraux – en restant dans le même type de roches.

JPG - 137.2 ko
Près de Dwars River, Eastern Bushveld
Gabbros lités dans la zone principale
JPG - 149.9 ko
Près de Dwars River, Eastern Bushveld
Gabbros lités dans la zone principale
JPG - 146.6 ko
Près de Dwars River, Eastern Bushveld
Vue proche du précédent. Noter la différence entre ce type de litage et ceux de la zone critique ; ici, on a des couches formées des mêmes minéraux, mais en proportions différentes, et avec une transition progressive entre couches.

Un des faciès caractéristiques, localement connu comme « granite noir de Belfast », est en fait un gabbro-norite ; son aspect caractéristique vient de la couleur noire des plagioclases, sans doute dues à des petites inclusions d’oxydes.

JPG - 165.7 ko
Région de Belfast, South-Eastern Bushveld.
Gabbro-norite « noir » (« Belfast black »).

Les textures dans cette zone indiquent une séquence de cristallisation « inverse », c’est-à-dire que le plagioclase se forme avant le pyroxène – ce qui témoigne d’une composition du magma parent différente des compositions de la zone critique.

JPG - 76.9 ko
Norite, zone principale (mine de PPRust).
LPNA (PPL). Noter le plagioclase automorphe, formant des inclusions dans le pyroxène.
JPG - 110.8 ko
Norite, zone principale (mine de PPRust).
LPA (XPL). Noter le plagioclase automorphe, formant des inclusions dans le pyroxène.

La zone supérieure

La zone supérieure (1.5 km) est formée de roches qui évoluent progressivement de norites à des gabbros, puis des diorites et même des granites. Elle semble correspondre à une séquence de différenciation in situ d’un gros volume de magma.

JPG - 154.6 ko
Magnet Heights, Eastern Bushveld.
Gabbro, zone supérieure.

Une des particularités de la zone supérieure est la présence de gros niveaux de magnétitite, parfois avec du plagioclase comme phase intercumulus.

JPG - 86.4 ko
Magnet Heights, Eastern Bushveld.
Affleurement de la « main magnetite layer », qui forme le lit de la rivière.
JPG - 212.9 ko
Magnet Heights, Eastern Bushveld.
Autre vue du même affleurement
JPG - 97.6 ko
Magnet Heights, Eastern Bushveld.
Vue « en coupe » de la MML. Elle recouvre des niveaux de gabbro homogène.
JPG - 107.8 ko
Magnet Heights, Eastern Bushveld.
Faciès de la magnétitite de la MML, avec feldspath intercumulus.

Les corps secants

A différents niveaux du complexe, on observe des « pipes » sécants, souvent formés de roches ultrabasiques, fréquemment riches en fer (IRUP = Iron Rich Ultramafic Pipe). Celui de Tweefontein, illustré ici (quelques kilomètres au Nord de Dwars River) est formé de clinopyroxènite, sécante sur la foliation (magmatique) des anorthosites de la zone critique. Ces pipes correspondent sans doute aux traces de zones de percolations de magmas basiques, qui ont réagi avec la pile de cumulats mal consolidés qu’ils traversaient.

JPG - 93.5 ko
Tweefontein, Eastern Bushveld.
Affleurement en bord de route dans le pipe de Tweefontein. On observe plusieurs « cheminées » irrégulières de clinopyroxènite.
JPG - 122.5 ko
Tweefontein, Eastern Bushveld.
Vue rapprochée de ces cheminées.
JPG - 112.8 ko
Tweefontein, Eastern Bushveld.
Contact entre IRUP et anorthosites litées.
JPG - 120.6 ko
Tweefontein, Eastern Bushveld.
Contact entre IRUP et anorthosites litées.

Les niveaux mineralises et l’exploitation minière

Le complexe du Bushveld représente la plus importante réserve mondiale de platinoïdes (platine, palladium, rhodium, etc.), et une source significative de divers autres éléments (vanadium, chrome…). L’essentiel de la production vient de quelques niveaux minéralisés (« reefs »), avec des teneurs de quelques grammes par tonne. La plupart des reefs sont dans la zone critique. Ce sont soit des chromitites (UG2 et UG3) ; soit des niveaux plus composites, formés d’une zone minéralisée épaisse de quelques mètres, où diverses lithologies sont enrichies en platinoïdes (en général dans des petites gouttelettes de sulfures, piégées lors de la cristallisation de la roche) : c’est par exemple le cas du Merensky Reef (sommet de la zone critique) ou du Platreef (n’existe que dans le lobe Nord, où les zones inférieures et critiques sont absentes ; il représente la base de la zone principale).

JPG - 89.8 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPNA (PPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 107.6 ko
Norite à chromite, Merensky Reef (Western Bushveld).
LPNA (PPL). Ici les chromites sont dispersées et ne forment pas un niveau massif de chromitite.
JPG - 209.2 ko
Mine de PPRust ; « puits » de Sandsloot (exploitation presque terminée).
Le Platreef, exploité ici, plonge vers la gauche de la photo ; il affleure à peu près au niveau de l’eau.
JPG - 125.9 ko
Mine de PPRust ; puits de Zwartfontein.
C’est le principal puits exploité à PPRust.
JPG - 146.3 ko
Mine de PPRust ; puits de PPRust Nord.
Nouveau projet en développement ; il n’en est pour le moment que au stade du dégagement du sol.
JPG - 78.5 ko
Camions miniers à PPRust
JPG - 58.3 ko
Impression de la taille des roues des camions de PPRust
JPG - 111.3 ko
« Blast » à Two Riviers, proche de Dwars River
avec l’affleurement de Dwars River au premier plan.

Annexe : carte de localisation des affleurements photographiés

JPG - 345.4 ko
Carte de localisation.
Fond de carte : carte géologique, Council for Geosciences (SAMINDABA). http://geosciences.org.za
Téléchargez cet article au format pdf : Enregistrer au format PDF
 

Attention !

Suite à un bug que je n’arrive pas à résoudre, vous êtes peut-être arrivés sur cette page, ou d’ailleurs sur n’importe quelle page du site, avec une adresse (url) incorrecte. Si c’est le cas, il y a des choses qui marcheront mal (documents liés, commentaires...).

Les adresses correctes sont de la forme

http://jfmoyen.free.fr/spip.php ?articleXXX

Toute autre version (avec des choses en plus entre le "... free.fr/" et le "spip.php") n’est pas bonne.

Si vous n’arrivez pas à écrire un commentaire ou voir une photo, vérifiez que vous pointez bien sur la bonne adresse ; si vous faites un lien vers ce site, merci d’utiliser la version correcte de l’URL.

 

A propos de cet article

Dernière mise à jour le :
5 juin 2007
Statistiques de l'article :
9622 visiteurs cumulés
 
 
SPIP 1.9.2g | BliP 2.2 | XHTML 1.0 | CSS 2.0 | RSS 2.0 | Espace privé
Visiteurs par jour (cumul) : 114 (751757)