La zone racinaire des fumeurs noirs sur substrat ultramafique : apports d’un système fossile alpin
Résumé
Les interactions fluides-roches sont des processus omniprésents en domaine océanique dans les systèmes
extensifs de marges hyper-étendues et de dorsales médio-océaniques, impactant la chimie de la lithosphère
et des océans. Dans ces environnements, elles incluent i) l’hydratation des roches du manteau, ii) la
formation de systèmes minéralisés de haute température (e.g. sulfures massifs au plancher océanique) et
iii) la carbonatation tardive des roches du manteau. Dans les environnements de dorsale lente où les
processus tectoniques permettent l’exhumation des roches du manteau au plancher océanique à la faveur
de détachements extensifs, des systèmes minéralisés riches en Cu, Zn, Co, Au et Ag sont associés aux
roches mantelliques (i.e. sites hydrothermaux de Rainbow, Logatchev, Ashadze). Depuis leur découverte il
y a 25 ans, ces systèmes minéralisés ont été intensivement étudiés permettant d’affiner notre connaissance
des processus hydrothermaux associés à l’exhumation des roches du manteau. Cependant, les conditions
d’accès difficiles au plancher océanique dans ces environnements couplées aux lacunes d’observation sur la
dimension verticale sous ces gisements empêchent d’avoir une vision globale de ces systèmes qui repose
alors plutôt sur des modèles conceptuels.
Les ophiolites préservées dans les chaînes de montagne offrent des conditions d’affleurement idéales pour
observer et comprendre les altérations de l’hydrothermalisme océanique. Bien souvent, ces unités sont
affectées par la déformation et le métamorphisme postérieurs qui perturbent les structures et les
altérations héritées de l’histoire extensive. Dans la nappe de Platta (Alpes Suisses), vestige de l’ouverture
de l’Océan Liguro-Piémontais au Jurassique, ces structures ont été remarquablement préservées du
métamorphisme et de la déformation alpine. Cela en fait un chantier de choix présentant des conditions
d’affleurement exceptionnelles pour étudier les processus hydrothermaux océaniques. Durant
l’exhumation des roches du manteau, des fluides minéralisateurs ont circulé et permis la formation de
minéralisations sulfurées. Un tel système minéralisé est préservé au site de Marmorera-Cotschen où une
section de détachement océanique juxtaposant des basaltes altérés sur les serpentinites est préservée. La
minéralisation riche en Cu-Fe-Co-Zn-(Ni) est encaissée dans le mur serpentineux du détachement où elle
est spatialement associée à des intrusifs mafiques. De manière remarquable, la formation des sulfures
(chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite, sphalérite) et oxydes (magnétite) s’accompagne d’un
métasomatisme riche en fer et calcium dans les roches du manteau aboutissant à la formation d’ilvaïte,
hydro- andradite et diopside sous forme de veines (stockwork) ou en remplacement des serpentinites.
Structuralement, cet assemblage à Fe-Ca-silicates est stable dans les parties basses du système et disparaît
dans les parties superficielles où la pyrite fait son apparition. Les assemblages minéralogiques enregistrés à
Marmorera-Cotschen ressemblent à ceux décrits dans les systèmes océaniques actuels sur substrat
ultramafique plaidant pour une origine comparable. Cependant, la présence des Fe-Ca-silicates
(assemblage de haute température ; 425±75°C) et le contrôle spatial des intrusifs mafiques sur la
circulation des fluides indiquent que le système de Marmorera- Cotschen correspond à une zone profonde
des systèmes actuels, une zone racinaire et de réaction. L’évolution des signatures géochimiques de la
minéralisation (e.g. teneur en Se, rapport Co/Ni) pouvant être reconstituée précisément sur une échelle
verticale (i.e. des parties profondes vers les zones superficielles) permet ainsi de comprendre les réactions
hydrothermales qui se produisent durant la circulation des fluides minéralisateurs aboutissant à la
formation des fumeurs noirs sur substrat ultramafique.