~volution geochimique superficielle naissante des anorthosites. Cas du profil de Chateau-Richer (Quebec), ~ a n a d a ' ~ ~

J. DEJOU INRA, Station d'dgronomie, 12 Av. de l'dgriculture, 63039 Clermont-Ferrand Cedex, France

C. R. DE KIMPE Agriculture Canada, Station de Recherches, 2560, b o d . Hochelaga, Sainte-Foy (Qut . ) , Canada GI V 2J3

ET

MinistPre de l'8nergie et des Ressources, Gouvernement du Quibec, 1620, boul. de l'Entente, Sainte-Foy (Qut.), Canada GlV 4N6

R e ~ u le 10 novembre' 198 1 Rkvision acceptCe le 6 avril 1982

Les premiers stades de 1'Cvolution gCochimique superficielle des anorthosites ont CtC CtudiCs sur un profil de Chlteau-Richer, QuCbec. La roche-mkre, presque exclusivement composCe dlandCsine, est altkrCe sur une kpaisseur de 120 cm. La prCsence d'un revCtement de till indique que le matCriau a kt6 tronquC lors de la glaciation wisconsinienne.

La dCsagrCgation physique de la roche est mCnagke mais I'altkration chimique est assez intense. Le diagramme de Parker indique une diminution nette de l'indice d'altkration depuis la roche saine jusqu'au somrnet de la zone d'altkration. I1 est possible de rendre compte de cette caractkristique, qui n'apparait pas pour d'autres matCriaux cristallins de la rCgion, par la vulnCrabilit6 des plagioclases.

L'ameublissement des anorthosites est faible: 2% de particules fines < 2 pm. La composition minCra!ogique de cette fraction montre une sCquence Cvolutive sous la dCpendance Ctroite du site, oh le drainage joue le rale essentiel. A la base de la coupe, le drainage est ralenti et on identifie des minCraux 2: 1, smectite et vermiculite, accompagnks de 40% de kaolinite. Le minQal 1: 1 augmente vers le somrnet oh il atteint 60% alors que la quantitk de minkraux 2: 1 diminue, par suite de I'accClCration du drainage.

The initial stages of the superficial geochemical weathering of anorthosites have been investigated in a deposit at Chlteau-Richer, QuCbec. The parent rock consists almost exclusively of andesine and is weathered to a thickness of about 120cm. A till overburden indicates that the profile was truncated by the Wisconsinian ice. The rock is not extensively disintegrated, but the chemical weathering is rather intense. The Parker diagram shows a strong decrease of the weathering index from the parent rock to the weathering zone. While this is not the case for other crystalline rocks in the area, it may be accounted for by the fragility of the plagioclase.

The <2 p,m fraction, which amounts to 2% of the soil, presents an evolution that is influenced by the site, especially the drainage conditions. At the base of the profile, drainage is poor and 2: 1 minerals, smectite and vermiculite, are present in addition to 40% kaolinite. The 1:l mineral increases to 60% near the contact with the till, while the amount of 2:l minerals decreases because of the better internal drainage conditions.

Can. 1. Earth Sci., 19, 1697-1706 (1982)

Introduction Les anorthosites occupent de vastes Ctendues dans la

zone orientale du bouclier canadien, dans les provinces gkologiques de Nain et Grenville (Aguillaume 1972; Wiebe 1978, 1980; Stockwell et al. 1979; Ranson 1981). Elles constituent, avec les mangkrites, les roches ignkes intrusives les plus rkpandues et les plus typiques de 1'Elsonien (Stockwell et al. 1979). Les superlicies d'anorthosite cartographikes sont parfois importantes,

'Contribution no 197, Station de Recherches. 'Publication autorisCe par le Sous-ministre, Ministhre de

1'Energie et Ressources, QuCbec.

9000km2 au nord du Saguenay, parfois restreintes cornrne B Chlteau-Richer, B 25 krn au nord-est de QuCbec (Dresser et Denis 195 1).

Dans le matkriau de ChAteau-Richer, dkcouvert au dkbut des annkes 60, l'argillisation mktkorique de l'anorthosite a donnk naissance B une kaolinite et B l'illite (Brady et Dean 1967). Plusieurs rapports d'kvaluation ont Ctk soumis cornme travaux statutaires au Ministhe de 1'Energie et des Ressources. Des forages dans le saprolite ont ptnktrk plus de 20 m d'argile et de roches altkrkes. Lors de l'exploitation, une ktude rnindralogique systkmatique, portant sur quelques sites et diverses profondeurs (Cimon 1969) a montrk que la

0008-4077/82/081697-10$01 .OO/O 01982 National Research Council of CanadaIConseil national de recherches du Canada

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kaolinite hydratee Ctait le plus abondant des produits d'altiration, B c6tC de quantitCs plus faibles de kaolinite, d'halloysite, de muscovite et d'illite.

Plus de 3 m de till recouvrent par endroits le saprolite. Des indices, tels la fissilitC et la prksence de cailloux bien arrondis (parfois de la dimension des cobbles), attestent que la partie sup6rieure du dCp6t d'argile de couleur jaunitre a CtC remaniCe par les glaciers. Cette argile jaune ferait donc partie du till. Celui-ci, dans la couche supirieure, est sableux et typique des tills que l'on retrouve dans les terrains prkcambriens au nord de la ville de QuCbec. Une coupe typique pourrait se dCcrire comrne suit:

- e n surface, un till sablonneux, ayant donnC naissance B un podzol bien dCveloppC dans les 50cm supCrieurs et devenant grisitre et compact en profondeur;

-une couche d'argile jaune, contenant des cailloux enrobts dans l'argile et formant la base du till;

-une couche de saprolite et de fragments d'anorthosite ressemblant B une brbche mClCs B l'argile blanche;

-1e socle rocheux, form6 d'anorthosite saine.

Materiel et methodes La formation d'altkrations profondes, excCdant 20 m,

requiert un temps de l'ordre de plusieurs centaines de milliers d'annCes (Summerson 1959; Birkeland 1974) et l'ige du dCp6t de Chiteau-Richer remonte probable- ment aux temps prkglaciaires (Tertiaire). Cette hypothbse est CtayCe par les conclusions tirCes par Nilsen et Kerr (1978) lors de 1'Ctude d'un palCosol de 30 m d'kpaisseur dCveloppC sur un basalte et riche en kaolinite: considkrant les conditions actuelles de formation des latosols, le palCosol latkritique CtudiC sur le ridge Islande-FCroe a dQ se dCvelopper sous les conditions climatiques chaudes et humides qui ont prtvalu dans le nord-est de 1'Amtrique du Nord au dCbut du Tertiaire. De mCme, Abbott et al. (1976) ont fait remonter au prCCocbne et sans doute au CdtacC moyen un palCosol dCveloppC sur granodiorite B Tijuana, en basse Californie, et qui atteint 30m d'kpaisseur. Les cycles climatiques (glaciaire - non glaciaire), durant le demier millknaire, sont de l'ordre de 100 000 ans (United States Committee for the Global Atmosphere Program 1975) et l'altkration de l'anortho- site sous le climat actuel serait de l'ordre du m k e par 10 000 ans. Les pCriodes interglaciaires n'auraient donc pas permis le dCveloppement de rCgolites aussi profonds que ceux retrouvCs sur le ridge Islande-FCroe, en basse Califomie ou B Chiteau-Richer.

Si l'on accepte le principe d'une formation ancienne pour ce matkriau, on peut expliquer par divers facteurs la permanence du saprolite malgrC, l'Crosion qui a prCdominC dans le nord-est de 1'AmCrique du Nord

pendant une grande partie du MCsozoTque, du Tertiaire (Moore 1958) et durant les pkriodes glaciaires. Tout d'abord, il y ale fait que la vallCe renfermant le dCp6t est orientte perpendiculairement B 1'Ccoulement glaciaire et qu'une crCte rocheuse assez ClevCe se trouve du c6tC nord de la vallCe (fig. 1). Ensuite, la prCsence dans le bouclier de petites Ctendues de roches palCozo'iques et de zones oh un rCseau de drainage dendritique prkglaciaire a ttC prCservC, suggbrent que 1'Crosion glaciaire n'a pas kt6 partout tgalement intense (Sugden 1976). Enfin, la reconstruction des zones thermales de la calotte glaciaire wisconsinienne Ctablie par Hugues (1981) et ~ u ~ u e s et al. (1981) situe le site de Chiteau-Richer dans la zone oh la base du glacier est dans la condition de "frozen bed" et donc oh 1'Crosion est rkduite.

L'tchantillonnage a CtC rCalid en bordure du dCp6t principal (fig. 1). A cet endroit un profil tronquC prksente une situation favorable pour Ctudier en dttail le contact entre la roche saine et les premiers stades de l'Cvolution, ce qui a permis d'Cvaluer l'importance du site dans le processus de I'altCration. Le profil (fig. 2) comprend deux horizons. Le niveau de rCfCrence 0 a CtC dCfini :omme Ctant le contact entre le saprolite et le till.

(1) A la base de la coupe (- 120 cm), la roche-mbre B peu prbs saine a les caractCristiques chimico-minCralogi- ques dCcrites ci-dessous (Cchantillon CRI).

(2) Une zone d'altkration C ou la roche est encore cohCrente B la base. mais oh la diaclasation et la dbagrCgation s'intensifient de plus en plus au fur et B mesure qu'on s'Clbve dans le profil (Cchantillon CR2, -90 cm). Dans les 50 cm supkrieurs, le systbme fissural atteint son maximum de ~dCveloppement avec des directions verticales espacCes de 20 B 25 cm les unes des autres et des directions horizontales trks serrtes, espacCes de lOcm et souvent mCme moins. Deux Cchantillons ont CtC prClevts dans cette zone B -40 cm (CR3) et entre -20 et Ocm (CR4). L'horizon C,, tronquC en son sommet, n'est pas surmontC d'un sol mais par le till, qui n'a pas Ctt Cchantillonnk.

L'analyse texturale a Ctt effectuke par la mtthode de la pipette. La porositC a CtC dCterminCe avec un porosimbtre B mercure Micromeritics, dans le domaine de pression de 0,l B 3500 atm sur des Cchantillons de quelques cm3. Les courbes de volume de p6nCtration du . -

mercure en fonction de la pression ont it6 traittes par ordinateur pour obtenir le diam8tre de pores le plus probable. Des mesures de surface exteme et totale ont 6e effectukes sur les fractions argile et limon par la mCthode B l'azote dans le premier cas et l'adsorption d'Cthylbne-glycol monoCthylCther dans le deuxikme cas. L'analyse chimique totale a CtC rCalide sur chaque Cchantillon de sol ainsi que sur les fractions fines, argile et limon (2-20 pm).

La sCparation des diverses fractions granulomCtriques a Ct6 effectuke en agitant pendant 48 h une suspension de

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FIG. 1. Carte. de la region de Chlteau-Richer avec indication du profil(0).

sol ajustCe B pH 9,5 avec NH40H. Ensuite les sables ont CtC retenus sur un tamis tandis que la skparation de l'argile et du limon a CtC faite par sedimentation et centrifugation. L'argile a CtC floculte avec M ~ ~ + et ensuite rCcupCrCe par lyophyllisation .

La caractCrisation des minCraux argileux et des . limons a CtC effectuCe par diffractometrie des rayons-X

sur un diffractomttre Philips (radiation CoKcx, 50 kV, 15 mA, 1'28 /rnin). Des spkimens prealablement

I saturks avec K+ ou Mg2+ ont CtC dCpods sur lame de verre pour obtenir des films orientts. Les Cchantillons

, saturCs avec ~ g ~ + ont CtC traitCs avec le glycCrol alors que ceux saturCs avec K+ ont CtC chauffCs B 100,300 et 1 550°C. L'argile a enfin CtC analysie par analyse thermique diffkrentielle B l'aide d'un appareil ATP- ATD Setaram MTB 10-8.

Resultats et discussion Composition de la roche

Du point de vue minkralogique, les anorthosites de Chlteau-Richer sont des roches de couleur claire, de structure grenue typique et constitukes presque exclu- sivement de feldspath plagioclase andksine An40-45. L'aspect des plagioclases est variC: certains cristaux sont sains avec des clivages nets et sans trace d'althration, d'autres sont parcourus par un rkseau de fines diaclases et presentent des plages partiellement transformCes en sCricite le long des clivages ainsi que des zones colorCes en jaune piile par des oxydes de fer issus d'autres minkraux; parfois, l'altkration plus poussk se traduit par la disparition quasi-compltte des clivages. Au sein de la roche-m&re pourtant trts compacte et apparemment homogkne, les plagioclases constituent donc des "micro-

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c m t - + 5 0 Till

- -50 Anorthosite desogregee

- -200 Profil du ruisseau du peti t pre

FIG. 2. Schema du profil, avec la position des quatre Cchantillons.

TABLEAU 1. Analyses chimiques des divers horizons du profil

Zone altkrCe

Anorthosite saine Anorthosite altkrCe InfCrieure SupCrieure ~1Cments CR 1 CR2 CR3 CR4

Si02 57,30 56,30 58,20 56,90 A1203 25,OO 25,80 27,40 27,20 Fezo3 1,lO 0,50 0,60 1,60 FeO - tr. tr. tr. Ti02 0,80 0,lO tr. 0,lO p205 0,05 0,06 0,05 0,08 MnO tr. tr. tr. 0,02 CaO 7,40 6,60 6,50 4,60 MgO tr. tr. 0,21 0,63 K2O 1,22 1,30 1,35 2,05 Na20 6,lO 5,lO 1 ,50 1,15 HzO+ 0,56 1,72 1,72 3,68 H20- 0,08 3,40 0,32 1,22

Total (%) 99,61 100,88 97,85 99,23

NOTE: t ~ . = trace.

sites" au comportement variable vis-it-vis des agents de la quasi-exclusivitt des plagioclases dans la composi- l'algration superficielle. tion de la roche, qui serait: andtsine = 95%; biotite =

A cBtt des plagioclases, il y a quelques minkraux 3%; apatite = 0,1%; opaques = 03%; HzO+ et H20- = opaques peu abondants et quelques cristaux de biotite 0,5%. La composition est proche de celle des dispersts dans la masse. anorthosites de la province de Nain (Ranson 1981).

Du point de vue chimique, la roche de Chiteau- Richer contient moins de CaO mais plus de Na20 que Ameublissement superjiciel de la roche et kvolution diverses anorthosites analystes par Washington (1917), chimique globale alors que la teneur en K20 se situe dans la moyenne Le degrk de dksagrkgation des anorthosites a kt6 (tableau 1). L'absence de FeO, MgO et MnO confirme tvaluk par l'analyse granulomktrique. La micro-

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division de la roche augmente de bas en haut, mais elle demeure peu intense: les ClCments infkrieurs B 2mm representent 19 2 27% du mat6riau global, les fragments de taille 2-5mm, de 30 B 42% et ceux de taille supkrieure a 5 mm, de 30 B 50%. L'ameublissement est gCnCralement plus accusC dans les &nes de rCgions humides oh la phase <2 mm reprksente souvent 80% du matkriau global (Dejou et al. 1979).

La composition granulomCtrique de la phase <2 mm des Cchantillons prClevCs Chiteau-Richer est caractkristique des arbnes de roches Cruptives et cristallophylliennes (fig. 3): le contenu en argile (0-2 pm) ne d6passe gubre 2%, soit 0,4% de l'arbne globale, tandis que la fraction limon fin (2-20pm) atteint 6 B 8%. I1 y a une forte dominance des sables 100-1000 pm. Cette distribution est typique d'une Cvolution naissante. La granulomCtrie des Cchantillons CR2, CR3 et CR4 est semblable et l'ameublissement de la roche est donc surtout manifest6 par l'importance relative des phases supCrieures A 2 mm.

La distribution du volume poreux dans l'anorthosite et le saprolite a CtC dCterminCe sur des fragments de taille variable, les uns compris entre 3 et 8mm (petits fragments p), les autres entre 1 et 2 cm (gros fragments G) (fig. 4). La roche saine (CR1) est peu poreuse. Au fur et A mesure que l'on s'elbve dans le profil, la porositk s'accroit. Elle est modtrCe dans l'anorthosite altCrCe (CR2) oh l'on n'emegistre pas de diffkreqce marqute entre les petits et les gros fragments. A ce stade, l'hydrolyse ne semble pas suffisamment active pour crker des macropores ( d > 8 pm) au sein de la structure et les micropores sont encore peu nombreux. Le diambtre moyen le plus probable des pores, calculC a partir de la dCrivte premibre des courbes de volume de finktration, est de 0,6 pm dans les petits fragments et de 0,5 pm dans les gros fragments. Plus haut (CR3), la porositC augmente corrklativement avec l'altiration; elle atteint mCme son maximum dans le cas des gros

diametre en rrn

FIG. 3. Courbes granulomCtriques curnulatives pour la fraction <2 mm de I'anorthosite alt6rCe.

Diametre des pores (rm)

FIG. 4. Distribution du volume poreux en fonction du diamhtre des pores pour des petits (p) et gros (G) fragments d'anorthosite.

fragments. Au niveau sup6rieur (CR4), la porositi est comparable A celle du niveau prCcCdent. Celle des petits fragments est un peu plus ClevCe que celle des mat6riaux correspondants de CR3, tandis qu'un dsultat inverse est obtenu pour les gros fragments. Le diambtre moyen le plus probable des pores est de 0,5 pm, quelle que soit la taille des Cchantillons. La porositi: indique donc une sensibilit6 croissante B l'alt6ration en des points pourtant assez voisins dans le profil.

Les traces de matibre organique, de 0,01 a 0,03%, excluent pratiquement l'inte~ention de eelle-ci dans l'altkration. D'autre part, la teneur en (Fe203 + A1203) libres est inferieure 2 0,5%.

Les analyses chimiques (tableau 1) mettent en lumitre deux niveaux fort diffkrents: dans la zone infkrieure, entre -90 et -40 cm, l'altkration chimique est mCnagCe comme l'indique le faible dCpart des cations fondamentaux CaO et Na20, tandis que dans la zone suptirieure (-40 2 0 cm), il y a une perte importante de Na20 (80%) et une moins accusCe de CaO (38%); K20 s'accroit de faqon relative. On vCrifie donc ici l'ordre de mobilitC des ions: Na > Ca > K (Goldich 1938). Si02 et A1203 demeurent pratiquement invariants dans tout le profil. L'hydratation progresse aussi vers la surface, comme dans tout processus d'altkration. MgO apparait de f a~on discrbte dans la partie supCrieure, peutdtre par suite d'apports allochtones.

Le calcul de l'indice d'altbration bast sur les teneurs en cations alcalins et alcalino-terreux mobiles (Parker 1970) et sur 1'Cnergie de liaison des ces cations avec I'oxygbne dkmontre (fig. 5) les deux stades d'altkration. L'6volution chimique des anorthosites est beaucoup plus intense que celle qui affecte les granites du Mont MCgantic (ClCment et al. 1982). I1 est probable qu'elle est imputable B la plus grande vuldrabilitC des felds-

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Anorthorite de Chateau -R~cher 1- - - Granite duMont Mbgantir

I...I CRl CR2 CR3 CR4

FIG. 5. Variation de rindice d'altkration de Parker de la base vers le haut du profil. A titre de cornparaison, le m&me indice est montr6 pour un profil sur granite.

paths plagioclases, constituants pratiquement exclusifs des anorthosites de Chiiteau-Richer.

Mine'raux secondaires formb lors de l'alte'ration Phases <2 Krn A la base du profil, au contact de la roche saine (CR2),

le spectre de diffraction X du materiel saturk avec ~ g * + permet d'identifier une raie forte 3 1,45 nrn qui, au glyckrol, se dkdouble en des raies ?I 1 3 3 et 1,43 nm. I1 y

a donc prCsence de deux minkraux expansibles, la smectite et la vermiculite (fig. 6). L'illite est caractkriske par des raies de faible intensitk ?I 1,05 et 0,334nm, tandis qu'une kaolinite ma1 cristalliske est dkfinie par une raie intense 0,73nm et d'autres plus faibles i3 , 0,443 et 0,357nm. Les plagioclases sont encore prksents dans le cortbge argileux (raies B 0,403 et , 0,318 nm) et il s'y ajoute la goethite mise en Cvidence par l'analyse thermique diffkrentielle. Ce diagnostic a kt6 confirm6 par l'effet du chauffage sur des Cchantillons saturks avec K+ (fig. 7). Dks 100°C, la raie h 1,46 nm diminue sensiblement d'intensiti par suite de la dkshydratation partielle des minCraux 2:l. Cette

: I

diminution se poursuit jusqu'ii 550°C oh la raie est fort peu marquCe. A cette tempkrature kgalement, les raies de la kaolinite sont dktruites et il ne reste que l'illite et les plagioclases. Le traitemat au citrate de Na (Tarnura 1958) confirme la presence de smectite dont le gonflement a 1,71 nm par 1'Cthylbne-glycol est alors net.

Au milieu du profil (CR3), la distribution relative des minCraux change profondtment. La proportion des minCraux 2:l diminue, la teneur en vermiculite beaucoup plus rapidement que celle de la smectite. Corrklativement, la kaolinite s'accroit tandis que plagioclases et illite se maintiennent comrne B la base du

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IY t

CR3 C

z

hlg2' +Glycerol

CR4

16 14 12 10 8 b A 16 Id 12 10 8 6 4 2 8 2 8

FIG. 6. Spectres de diffraction des rayons X des Bchantillons <2 p,m saturBs au MgZ+ et trait& au glyctrol

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LY + - U)

Z, t- z -

CR2

CA 3

CR4

CR 2

I 0 200 100 600 800 1000

TEMPERATURE uC

FIG. 8. Courbes d'analyse thermique diffkrentielle (a) pour les Bchantillon: <2 p,m et exemple de courbe thermogravi-

16 14 12 10 8 6 4 mBtrique (b). Echantillon CR2.

2 8 permettent une estimation approchte de la teneur en

FIG. 7. Effet de la les minkfaux <2 Pm. mintral 1 : 1 qui passe de 40% &la base du profil 2 60% au chanti ill on CR3 saturB au K+ . sommet. profil. De plus, on voit apparaitre de faibles quantitts de La dkcroissance du rapport molCculaire SiOzIA1203 mintraw interstratifids irrtguliers, du type mica-smec- de 2,86 a 2,35 et l'accroissement net des taux de A1203 tite (Robert 1975). et H20+ au sommet du profil (tableau 2) sont Cgalement

AU s o m e t du profil (CR4), les mintraux 2:1 en bon accord avec la transformation en mintraux du 1 continuent B dk ro im et la vermiculite ainsi que les type 1:l , tandis que les valeurs B peu prks constantes de interstratifies ant pratiquement disparu. La part de la KzO, CaO et Na20 indiquent une persistance de l'illite kaolinite continue ?i augmenter alors que l'illite et les et des felds~aths. La diminution des valeurs de CEC et de plagioclases sont encore prtsents c o m e dans les surface totale (tableau 2) de la base vers le Smunet du horizons inftrieurs. profil confirment enfin le sens de l'holution

L'analyse difftrentielle comobore le gtochimique conduisant 2 la kaolinite. En estimant de diagnostic etabli par 19analyse aux rayons-~ (fig. 8a). faqon approximative les proportions de kaolinite par la AU fur et B mesure que s'Clkve dans le profil, thermogravimttrie et celle de l'illite B partir de la teneur l'importance du pic endothermique 2 1 3 0 0 ~ des en K20 (1% K20 = 10% illite), le bilan des surfaces minkraw 2: 1 ddcroit, alors qu'augmente sensiblement totales indique que le pourcentage des mineraux 2 1 est le pic endothermique B 500-51O0C attribuk la de 32% 3 la base du profil tandis qu'au SOnmIet, il ne kaolinite. Le pic exothermique i 880-910°C croit repdsente plus Clue 20% de la phase <2 Pm. tgalement et s'affine. On observe enfin un pic Phases 2-20 pm endothermique vers 313-325°C attribuC B la goethite et L'Cvolution est gtnkralement semblable B celle dont l'arnplitude se rtduit progressivement de la base au observCe pour la phase <2 pm (fig. 9). Smectite et sommet du profil. Les courbes thermopondCrales dont vermiculite sont prtsentes ?i la base du profil, ce qui un exemple est donnd pour I'tchantillon CR2 (fig. 8b) confirme que ces mintraux ne sont pas restreints aux

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Mg 2+ + GI ycerol

FIG. 9. Spectres de diffraction des rayons X des Cchantillons 2-20 ym saturCs au ~ g ~ + et trait& au glyctrol.

fractions fines (Lelong 1967; Calvert et al. 1980), soit parce qu'ils foment des crofites d'altkration sur des grains plus gros ou qu'ils existent c o m e agrkgats liks par des oxydes. La kaolinite est abondante et accornpagnke d'un interstratifik irrkgulier B 0,94 nm, de l'illite, d'une faible quantitk de chlorite, probablement dkrivke de la biotite, et des plagioclases mieux reprksentks que dans la fraction fine.

Au milieu du profil, la part des minkraux 2: 1 diminue et la vermiculite a pratiquernent disparu. I1 en est de meme au sommet oil de faibles quantitks de srnectite sont encore dkcelables par un traitement coup16 citrate + glyckrol.

L'klkvation de la teneur en A1203 au sommet du profil et la diminution des valeurs du rapport molkculaire Si02/A1203 (tableau 2) et de la CEC confirment l'interprktation des donnkes minkralogiques.

Phases 20-50 Fm Un peu de smectite est dkcflable B la base du profil,

mais elle disparait ensuite. A tous les niveaux, les minkraux prksents sont l'illite, un interstratifik B 0,96 nm, la kaolinite et les plagioclases qui prennent de plus en plus d'importance.

Interpre'tation de l'kvulution mine'ralogique dans le profil

Bien que l'kchantillonnage ait kt6 rkalisk sur une verticale de 120cm seulement, les divers minkraux argileux identifiks traduisent une kvolution gkochimique placke sous 1'6troite dkpendance du site, avec un r6le prkpondkrant du drainage. Celui-ci est le plus lent B la base du profil et les plagioclases donnent surtout un mklange de minkraux 2:1, smectite et vermiculite, identifiks dans la phase 0-50pm, rnais aussi des quantitks klevkes de kaolinite, ktape plus pousste de l'altkration. Le minkral B 0 , l nm reprksente soit la biotite originelle soit certaines formes d'altkration, du type illite ou meme skricite qui peuvent Stre klabortks h partir des plagioclases dans la zone de rktrodiagCn8se ou merne mktkorique des rkgions ternpkrkes (Meilhac et Tardy 1970). Dans la partie mkdiane du profil, le drainage interne est plus rapide et il y a diminution des minkraux 2: 1, principalement de la vermiculite tandis que la kaolinite, beaucoup plus stable, augmente de fagon conklative. En meme temps, des interstratifiks B 0,l-1,4 nm et 0,95 nm apparaissent, reprksentant les premi2res Ctapes vers l'kvolution en vermiculite ou en smectite de minkraux primaires probablement intacts B

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TABLEAU 2. Analyses chimiques des phases fines du profil de gibbsite. Ce stade n'est pas atteint dans le cas de Chateau-Richer l'alteration naissante des gabbros du Cantal (Dejou et al.

1979). L'Cvolution demeure cependant dans le domaine Phase <2 ~m Phase 2-20 ~m de la bisiallitisation. comvte tenu des ravvorts

mol6culaires s ~ o ~ / A ~ & toujours supkrieurs i hans CR2 CR4 CR2 CR4 les phases fines (Pedro 1968).

Si02 A1203 Fez03 FeO TiOz P205 MnO CaO MgO K20 Na20 H20t H20-

Total (%)

Si02/A1203

CEC mequiv . / 100 g

Surf. totale (m2lg)

Surf. externe (m2lg)

44,40 26,40 8,80 tr. 0,lO

n.d. 0,06 0,35 2,70 1,lO 0,90 12,oo 2,50

99,31

2,86

50,5

288

39,2

45,30 32.70 3,65 tr. tr.

n.d. 0,02 0,20 1 ,oo 1,15 0,90 13,50 1,80

100,22

2,35

373

202

36,O

48,50 49,90 24,20 2830 6,70 2,40 tr . tr. 0,20 tr. n.d. n.d. 0,08 0,03 2,80 1.70 2,45 0,80 1,40 195 2,50 2.80 9,30 9-60 1,50 1,m - - 99,63 99,08

3,41 2,97

32,5 19,O

NOTES: tr. = trace; n.d. = non dktermink.

la base du profil. Enfin, c'est au sommet de la coupe, dans la zone oh le drainage interne est le plus accuse sans qu'il y ait entrainement vertical des particules fines, que l'on observe la transformation la plus poussCe des feldspaths, dkmontrke par un nouvel accroissement de la teneur en kaolinite. I1 n'y a plus d'interstratifits, ce stade Ctant dCsormais dCpassC.

A cette notion essentielle du site responsable de 1'Cvolution gtochimique superficielle des minCraux primaires (Meunier 1977; Calvert et al. 1980; ClCment et al. 1982), il faut ajouter celle de "microsites", ou "microenviro~ements" (Calvert et al. 1980), pour rendre compte de la complexit6 du cortkge argileux ?I un mCme niveau du profil. Ces microsites correspondent aux cristaux de feldspaths ou de biotite d'un mCme site, dont la vulnCrabilitC est variable suivant l'intensitk de la fragmentation, de la diaclasation ainsi que du dkveloppement de la skricitisation des plagioclases, processus amorcCs dks la mise en place de la roche-mkre. Dans le cas de certains granites du Massif Central par exemple, les differences de comportement des minCraux B l'alteration ttaient likes B l'histoire rnagmatique (Dutreuil 1978). Dans le profil sur anorthosite de Chiteau-Richer, 1'Cvolution fort peu marquCe sur le plan de l'ameublissement apparait relativement poussCe sur celui de la gkochimie puisqu'elle conduit B la kaolinite, sans aller jusqu'h la

Conclusions Sous le climat de type borCal de la province de

QuCbec, B forte pluviositk, les anorthosites formkes presque exclusivement de plagioclase andksine s'ameublissent en ne donnant qu'un faible pourcentage de fractions fines <2 pm. La composition de cette phase mduit une skquence tvolutive remarquable sous la dkpendance du site (ou environnement) dans lequel le drainage intervient de fason primordiale sans qu'il y ait lessivage des particules fines. En effet, les minkraux 2:l expansibles, abondants a la base du profil oii le drainage est raienti, diminuent vers le sommet au profit des minkraux 1 : 1.

L'altCration chimique est relativement intense, contrairement B celle observCe sur les roches cristallines de la rkgion, avec un lessivage de 80% du Na20, plus mobile que CaO. La composition miniralogique de la roche-mkre explique probablement cette difference.

Remerciements Les auteurs remercient F. Cantagrel et S. Couturik qui

ont effectuC les analyses chirniques.

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