Dans les Pyrénées, les lherzolites de Lherz perdent leur statut de manteau juvénile

Echantillon de harzburgite. La flèche oblique marque l'empreinte de la foliation fossile dans les harzburgites. Se surimpose la foliation bien visible, liée à la refertilisation. © EPSL. Le massif de Lherz, est célèbre en géosciences pour avoir donné son nom aux lherzolites, roches issues du manteau terrestre et considérées comme très proches de sa composition moyenne. Des chercheurs francais et anglais ont repris l'étude structurale et géochimique minutieuse du massif. Ils arrivent à la conclusion que ces lherzolites sont d'origine secondaire et résultent d'une refertilisation par des magmas basaltiques de roches (harzburgites) appartenant en fait à un manteau fortement « appauvri ». Les auteurs remettent en question l'utilisation de ce type de lherzolites pour établir la composition du manteau primitif et discutent les modes d'érosion sous la lithosphère. Ces travaux sont sous presse dans la revue Earth and Planetary Sciences Letters.

Il faut rappeler brièvement, qu'au cours de son histoire, le manteau primitif de la Terre s'est différencié et une croûte s'est formée à la suite de processus magmatiques qui ont extrait des liquides basaltiques des roches du manteau. Ces liquides, se solidifiant en surface, ont formé la croûte, continentale et océanique. Au cours de ce processus, la roche qui subsiste après extraction des liquides magmatiques est une roche appauvrie, on parle aussi de manteau « réfractaire ». Ainsi on considère que se succèdent depuis la surface vers les profondeurs, les roches de la croûte, les roches du manteau appauvri (Harzburgites), qui forment généralement le soubassement des plaques lithosphériques sur des épaisseurs pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres et des roches du manteau non appauvri (Lherzolites) que l'on dit aussi « fertiles ». Lherzolites et harzburgites sont dans l'ensemble constituées des mêmes minéraux (olivine, pyroxène, spinelle, grenat) et diffèrent par leur proportion et leur composition chimique, les lherzolites étant plus riches en clinopyroxène. De nos jours, on ne sait pas s'il existe encore des roches du manteau tel qu'aux origines. Les témoins qui servent à estimer sa composition globale sont précisément les lherzolites et les météorites (chondrites) qui représentent le matériau primordial de la Terre.

Le massif de Lherz, dans les Pyrénées francaises centrales, est donc la localité type de la lherzolite. Il s'est mis en place au Crétacé moyen (100 millions d'années) à la suite de divers épisodes d'écartement et de rapprochement des plaques Ibérique et Europe qui auraient aminci la croûte et permis l'exhumation de roches du manteau. Ce massif présente la particularité d'être composé principalement de lherzolites avec des intercalations dans sa partie supérieure de bancs métriques à décamétrique de harzburgites. De ce fait, le massif de Lherz est exceptionnel pour étudier l'évolution structurale et géochimique du manteau sous les continents.

L'examen minutieux des relations structurales entre les deux types de roche, de leurs déformations et des minéraux à leurs contacts indique clairement que contrairement à ce qui était admis, les lherzolites sont postérieures et non antérieures aux harzburgites. Les harzburgites sont les vestiges d'un massif de roches du manteau appauvri datant probablement de plus de 2 milliards d'années qui a été remplacé par des lherzolites. Les auteurs montrent que ce sont des remontées et des infiltrations de basaltes partiellement fondus venant du manteau sous-jacent qui, en se rééquilibrant avec les minéraux des harzburgites, ont formé de nouvelles lherzolites, redonnant au massif des caractéristiques de manteau juvénile. On parle de « refertilisation ». Mais, vu sous un certain angle, cette fertilisation est aussi une forme d'érosion de la lithosphère continentale.

D'autres lherzolites peuvent être réinterprétées dans ce sens. Les auteurs pensent que les lherzolites de Ronda, au sud de l'Espagne, qui représentent le plus vaste affleurement de lherzolites au monde, proviennent du même type de processus de fertilisation secondaire. Pour eux, il devient difficile, désormais, d'utiliser les lherzolites des zones orogéniques pour établir la composition manteau primitif. Enfin, la zonation chimique connue de la lithosphère des cratons (les domaines les plus anciens des continents) avait été interprétée par des processus analogues. Cette étude va dans le même sens, ainsi les lithosphères lherzolitiques pourraient représenter le résultat de plusieurs cycles de fertilisations. Ces travaux apportent donc un nouvel exemple et des précisions sur l'interaction entre manteau et lithosphère sous les continents.

Contact(s):

• Jean-Louis Bodinier, Géosciences Montpellier
  bodinier [at] gm [dot] univ-montp2 [dot] fr, 04 67 214 39 35
• Véronique Le Roux, Woods Hole Oceanographic Institution
  vleroux [at] whoi [dot] edu

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