Precambrian Research, 28 (1985) 175--185 175 Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam -- Printed in The Netherlands

L E S G N E I S S R U B A N ] ~ S .~ C O R D I I ~ R I T E E T G R E N A T D ' I H O S Y : U N M A R Q U E U R T H E R M O - B A R O M I ~ T R I Q U E D A N S L E S U D D E M A D A G A S C A R

CHRISTIAN NICOLLET

Centre Universitaire Rdgional de Tuldar (Madagascar) et Laboratoire de Pdtrologie des Zones Profondes, U.S.T.L. 34060, Montpellier (France)

(Received December 12, 1983; revision accepted September 27, 1984)

RgSUME

Nicollet, C., 1985. Les gneiss ruban~s d cordi~rite et grenat d'lhosy: un marqueur thermo- barom~trique dans le sud de Madagascar. Precambrian Res., 28: 175--185.

Le Pr~cambrien de Madagascar repr~sente une portion de la ceinture mobile mozam- bicaine. Certains auteurs consid~rent que le sud de l~ile montre d'est en ouest, des for- mations de plus en plus r~centes: il s'agit de la s~quence 'androyenne', ultram~tamor- phique ~ noyaux arch~ens ~ laquelle succ~dent la s~quence du 'Graphite' et la s~quence du 'Vohibory'. Les gneiss ruban~s et leptynites d cordi~rite et grenat ont une r~partition g~n~rale dans la s~quence androyenne. Ces gneiss proviennent de la fusion anatectique de paragneiss. Les g~othermom~tres et barom~tres bas~s sur les couples grenat--plagio- clase, grenat-cordi~rite, grenat-biotite nous permettent d'estimer les conditions de cette migmatisation (T > 700°C, PT = 5"5,5 kbar, PH20 = 0,3--0,4 PT). Une certaine quantit~ de leptynites ~ cordi~rite et grenat repr~sente vraisemblablement les leucosomes de cet ~pisode migmatitique. La presence quasi-syst~matique dans les gneiss ruban~s d'un assemblage ~ sept phases (quartz + plagioclase + feldspath potassique + grenat + biotite + sillimanite + cordi~rite) qui, d'apr~s les donn~es exp~rimentales, semble ne se former que dans un intervalle de pression .et de temperature limit~ (T = 690--710°C, PT = 4--5,7 kbar, PH20 = 0,2--0,5 PT) permet de consid~rer ces gneiss comme des nivesux marqueurs thermobarom~triques tr~s precis dans le sud de Madagascar. Cet ~pisode migmatitique pourrait appartenir ~ l'orog~ne panafricaine.

ABSTRACT

Nicollet, C., 1985. The banded cordierite and garnet-bearing gneisses from Ihosy: a geo- thermo-barometric tracer in southern Madagascar. 'Precambrian Res., 28: 175--185.

The Precambrian of Madagascar appears t o be a part of, the Mozambiquian mobile belt. Some authors consider the southern part of the island to 'be constituted, from east to west, by more and more recent~ formations, i.e., the ul t rametamorphic 'Androyan ' sequence with an Archean reworked crust as the oldest one, first followed by the 'Graphi te ' sequence, then by the 'Vohibory ' sequence. The. cordierite and garnet banded gneisses and leptynites are widely distributed in the Androyan sequence. These gneisses result from an incipient partial melting of paragnelsses, Garnet--plagioclase, garnet-- cordierite and garnet--bioti te geothermo- and geobarometers allow the estimation of the condit ions of this migmatisation (T > 700°C, PT = 5~5.5 kbar, PH~O = 0.3--0.4 PT).

0301-9268/85/$03.00 © 1985 Elsevier Science Publishers B.V.

176

Some cordierite and garnet leptynites represent the leucosomes of this anatectic event. Since previous experiments showed that the seven-phase assemblage (quartz + plagioclase + K feldspar + garnet + biotite + sillimanite + cordierite) only occurs in a limited range of pressure and temperature (T = 690--710°C, PT = 4--5.7 kbar, PH~O = 0.2--0.5 PT), we can consider these gneisses as very precise thermobarometric reference levels in southern Madagascar. This migmatic event may be contemporary with the Pan-African orogenesis.

INTRODUCTION

Le Prdcambr ien de Madagascar est const i tud d ' anc iennes roches, parfois archdennes (Hot t in , 1970; Vache t te , 1979) , f o r t e m e n t tectonis~es et mdta- morphisdes au cours d ' u n e his toire po lycyc l ique c o m p l e x e qui s 'es t t e rminde par une reprise gdndrale du ran t l 'dpisode panafr ica in . Les d i rec t ions t ec to - niques sub-m~ridiennes du Prdcambr ien sugg~rent que Madagascar cons t i tue une par t ie de la ce in ture mobi l e Mozambica ine (Besairie, 1973) .

L ' in tdr~t du sud malgache (Boulanger , 1954; De la Roche , 1963; Noizet , 1969; Raza f in ipa rany , 1969; Bazot , 1976, etc.) r~side dans le fai t que ce t te r~gion m o n t r e r a i t sur une coupe es t - -oues t des fo rma t ions de plus en plus rdcentes. Besairie {1967) ddfini t ainsi la succession {Fig. 1): sdquence an- d r o y e n n e , u l t r a m ~ t a m o r p h i q u e p rdsen tan t des n o y a u x archdens ( > 2 , 6 Ga: Vache t t e , 1979) , la sdquence du Graph i t e et la s~quence du V o h i b o r y (= 1,2 Ga ?: Vache t t e , 1979) . Cet te succession qui ne fai t pas l ' unan imi td (e.g., Noizet , 1969; Chantra ine , 1970) est c e r t a i n e m e n t une vue simplifide:

Fig. 1. Carte simplifi~e des principales unit~s p~trographiques du sud malgache (d'apr~s Besairie, 1970 et le 1/1000 000 ~me modifies). S~quence du Vohibory: 1 -- Formation du Vohibory: gneiss amphiboliques, amphibolites, marbres. S~quence du Graphite: 2 -- Formation d'Ampanihy: gneiss ~ biotite et/ou amphibole brune, gneiss d graphite, lep- tynites ~ grenat. S~quence androyenne: 3 --- Formation de l'Horombe: leptynites ~ grenat (+- cordi~rite et sillimanite), rares pyrox~nites; 4 .... Formation d'Ihosy: gneiss ruban~s cordi~rite et grenat, leptynites i cordi~rite; 5 -- Formation de Tsitondroina: migmatites

et leptynites; 6 -- Formation de Tranomaro: leptynites, gneiss ruban~s ~ cordi~rite; cipolins, pyrox~nites wern~ritiques, wern~ritites, charnockites; 7 -- Formation de Fort Dauphin: leptynites et gneiss d cordi~rite; S -- Charnockites et granites; 9 -- Granites et orthogneiss; 10 -- Anorthosites; 11 -- Cipolins et marbres; 12 - Pr~cambrien indiff~ren- ci~; 13 -- Formations post pr~cambriennes. I, FD: Villes d'Ihosy et de Fort Dauphin. Fig. 1. Simplified geological map of the main petrographic series of Southern Madagascar (after Besairie, 1970 and the 1/1000 000 scale map). Vohibory sequence: 1 -- Vohibory formation: amphibolitic gneisses, amphibolites, marbles; Graphite sequence: 2 -- Am- panihy formation: biotite and/or brown hornblend gneisses, graphite gneisses, garnet leptynites; Androyan sequence: 3 -- Horombe formation: garnet leptynites (-+ cordierite and sillimanite), rare pyroxenites; lhosy formation: banded cordierite and garnet bearing gneisses, cordierite leptynites; 5 -- Tsitondroina formation: migmatites and leptynites; 6 - - Tranomaro formation: leptynites , handed cordierite bearing gneisses, cipolins, werner- itic pyroxenites, werneritites, charnockites; 7 - -F o r t Dauphin formation: cordierite and garnet leptynites and gneisses; 8 -- Charnockites and granites; 9 -- Granites and ortho- gneisses; 10 -- Anorthosites; 11 -- Cipolins and marbles; 12 -- Undifferentiated precam- brian; 13 .... Post precambrian cover formations. I, FD: Towns of Ihosy and Fort Dauphin.

o

"1"1

".~

."."

.-

.'..

'.'.

..-.

" .

'.

~

~.

..

.-

.~.

~-./ .

" o

"~J

~

o o

o o

o o

o o

o o

o o

o o

o

o o

o o

I r~ o

i) 0

o¢

)

• ..I

0

) ('

1

~G,

r.~

~

&,)

I~

""

0 ¢D

O

D

-.3

178

en effet, il existe vraisemblablement des formations prot~rozoi~lues tardives dans la s~quence androyenne, comme le sugg~re l 'abondance de formations carbonat~es dans certaines r~gions (Fig. 1). Cette succession permet toutefois de consid~rer le sud de Madagascar comme une r~gion favorable pour essayer de caract~riser les ~pisodes tectono-m~tamorphiques qui ont affect~ cette portion de la ceinture mobile mozambicaine.

Les principales unit~s p~trographiques du sud de Madagascar sont re- pr~sent~es sur la Fig. 1. On remarque l ' importance des gneiss ruban~s et lep- tynites ~ cordi~rite et grenat dans la s~quence androyenne. Noizet (1969) signale que ces gneiss ruban~s sont des roches tr~s communes dans le sud-est, formant des bancs que l 'on peut suivre sur plusieurs kilom~tres. Ils sont particuli~rement bien repr~sent~s dans la formation d'Ihosy o~ ils consti- tuent un niveau rep~re de 1000 ~ 3000 m d'~paisseur reconnu sur environ 300 km de long (Bazot, 1976). L'association min~ralogique des gneiss ruban~s rencontres dans les diverses formations du sud-est est: quartz, feldspath potassique, plagioclase, biotite, grenat, cordi~rite, sillimanite, spinelle vert, magnetite, ilm~nite (De la Roche, 1963; Noizet, 1969; Besairie, 1970).

CONDITIONS DE GISEMENT ET ASSEMBLAGES MINI~RALOGIQUES DES GNEISS RUBANI~S

Une carri~re ~ l'entr~e d'Ihosy (colline de Lalanandro)montre: - - des gneiss f inement ruban~s sombres et bleut~s; - - d e s gneiss m~lanocrates hyperbiotitiques; ces gneiss forment des bancs

d'~paisseur g~n~ralement d~cim~trique, lenticulaires et concordants avec la foliation des gneiss ruban~s;

- - d e s filons leucocrates, de quelques m~tres d'~paisseur, de leucogranites et de granodiorites s~cants par rapport ~ la foliation des gneiss. Besairie {1974) signale un filon de charnockite. A dix kilom~tres ~ I'ouest de la ville d'Ihosy, sur le bord est du plateau de l 'Horombe, les gneiss m~lanocrates consti tuent des bancs massifs d~passant la dizaine de m~tres d'~paisseur. Ils sont intercal~s avec des bancs leucogranitiques concordants. Les assemblages min~ralogiques de ces diff~rentes roches sont donn~s dans le Tableau I. Les min~raux (~ l 'exception de ceux en inclusions) sont ~ l'~quilibre. Ils ne sont pas zones.

Les gneiss rubanJs sont compos~s de l 'alternance de niveaux millim~triques sombres et clairs de composition min~ralogique identique mais darts lesquels la proportion des min~raux varie. Les min~raux fi l'~quilibre: quartz, plagio- clase, feldspath potassique, biotite, grenat, cordiSrite, sillimanite composent un assemblage ~ sept phases ~tudi~ par Lee et Holdaway (1977). La cor- diorite est abondante en cristaux pluricentim~triques, x~nomorphes et poeci- litiques, de couleur bleu marine ~ gris. II s'agit d 'un des plus beaux specimens de cordi~rite du monde (Bariand et al., 1977) exploit~ comme pierre semi- pr~cieuse {'saphir d'eau'). Elle englobe les autres min~raux et peut contenir

179

TABLEAU I

Assemblages min4ralogiques des roches t y p e s d e la formation d'Ihosy. 1: sillimanite d a n s la c o r d i ~ r i t e , 2: s i l l i m a n i t e + b i o t i t e d a n s le g r e n a t , 3: s i l l i m a n i t e d a n s le g r e n a t

TABLE I

M i n e r a l o g i c a l a s s e m b l a g e s f o r t h e t y p i c a l rocks from the Ihosy formation. 1: s i l l i m a n i t e w i t h i n c o r d i e r i t e , 2: s i l l i m a n i t e + b i o t i t e w i t h i n g a r n e t , 3: s i l l i m a n i t e w i t h i n g a r n e t

Ih12 Ih11 I h l Ih2 Ih4 IhlO Ih5 Ih7 Ih6 41C

Quartz + + + + + + + + ± -- Fk + ± +- + + + . . . . . .

Plagioclase + + + + + + . . . . Biotite + + + ± _+ -- + + + + Grenat + ± + -- -- -- + + + -- Cordi~rite + + ± ± + -- + + + + Sillimanite + + ± l + + l ± ± ~ ± 1,3 _ +

G n e i s s r u b a n ~ s F i l o n s l e u c o c r a t e s G n e i s s m ~ l a n o c r a t e s

e n inclusion des f ibres de siUimanite e t d u z i rcon ~ halos pl~ochroi~lues j aune orang6. Les lits sombres du gneiss ruband sont riches en sill imanite ( c o n t e n a n t envi ron 1% de FeO) qui inclut de la he rcyn i t e (Tableau II), de la magndt i te , de l ' i lm~nite e t v ra i semblab lement de la Pyr i te . Dans les bandes claires, le con tac t en t re l 'anddsine (Tableau II) et la mdsoper th i te rare est souvent ja lonnd de myrm6ki t e . Le grenat a un diam~tre m o y e n d ' u n demi- cent im~tre . I1 s'agit d ' un a lmandin avec 2 2 % de py rope . Biot i te e t quar tz se r~part issent sdlec t ivement dans les r ub an em en t s mill im~triques. Les ruba ne m e n t s clairs s'6paississent parfois e t f o r m e n t des lentilles quar tzo- fe ldspathiques ~ t ex tu r e grenue dans lesquelles les mindraux ferromagndsiens sont rares ou absents.

Darts les gneiss m~lanocrates, la b io t i te est tou jours tr~s ab o n d an t e ; les mindraux felsiques peuven t ~tre absents (par ex. 41C). La parag~n~se est: b iot i te , cordidri te , si l l imanite ou grenat. Souvent , le quar tz est prdsent (par ex. Ih 5 e t Ih 7). Dans les gneiss m61anocrates analysds, p rovenan t du bo rd du p la teau de l ' H o r o m b e , la biot i te , la cordidr i te e t le grenat (~ l ' excep t ion d ' u n grenat inclus dans une cordi~ri te dans Ih 5) p r6sen ten t des rappor t s Mg/Mg + Fe plus ~levds que dans les mindraux du gneiss ruban~ p rovenan t de la carri~re d ' Ihosy (Tableau II). Dans les parag~nAses ~ grenat , la silli- mani te , lorsqu 'el le est prdsente , est incluse dans la cordi6r i te e t / o u dans le grenat ; dans ce deuxi~me cas, elle peu t ~tre associde ~ de la b iot i te . Signalons la presence de magndt i te e t de spinelle vert .

La t e x t u r e est grenue au coeu r des filons de leucogranites (Ih 2, Ih 4, Ih 10) de compos i t i on mindralogique iden t ique ~ ceUe des n iveaux clairs des gneiss rubands. La p r o p o r t i o n de quar tz est dlevde ( jusqu'~ 40% de Fen-

TA

BL

EA

U I

I

Co

mp

osi

tio

n c

him

iqu

e d

es m

in~

rau

x;

*g

ren

at i

ncl

us

clan

s la

co

rdi~

rite

(A

nal

yse

s r~

alis

~s

au S

ervi

ce M

icro

son

de

Su

d d

e I'

US

TL

de

Mo

ntp

elli

er p

ar A

. L

eyre

lou

p)

TA

BL

E I

I

An

aly

ses

of

min

eral

s; *

gar

net

wit

hin

co

rdie

rite

Co

rdi~

rite

B

ioti

te

Gre

nat

P

lagi

ocla

se

FK

H

ercy

nit

e

Ih 1

1 Ih

5

Ih 7

Ih

11

Ih 5

Ih

7

Ih 1

1 Ih

5

Ih 5

* Ih

7

Ih 1

1 Ih

10

Ih 1

0 Ih

11

SiO

= A

1203

F

eOt

Mn

O

MgO

C

aO

Na~

O

KzO

T

iO 2

To

tal

50

.61

5

0.2

9

50

.37

3

6.8

7

37

.73

3

7.5

3

36

.42

3

7.0

0

39

.26

3

6.9

8

58

.97

6

1.3

1

65

.18

--

3

4.5

9

34

.04

3

4.8

5

17.2

1 1

8.2

7

18

.52

2

3.3

6

23

.88

22

.83

23

.84

2

7.5

4

27

.30

1

9.4

8

61

.94

6

.35

5.

44

5.84

1

8.1

2

15

.21

1

5.1

2

33

.57

2

6.6

8

30

.76

2

7.9

4

--

--

--

35

.5

0,0

5

0.0

4

0,07

0,

03

0,01

--

1,

31

0,26

0

,43

0,

26

..

..

9,

41

10

,26

1

0,0

5

11,8

1 1

2,9

2

12

,89

5,

70

9,59

4,

97

9,63

.

..

.

4,77

0,

0.2

0,0

4

0,01

--

0

,02

0

,02

1,

16

1,58

2,

64

1,53

8,

21

7,13

0

,09

0.

06

0.1

0

0.0

2

0.14

0.

14

0.11

--

--

0.

01

--

6.74

7.

44

1.29

--

0,

01

--

--

10

,44

9,

92

9,8

9

0,04

--

--

0

,02

0

,15

0

,18

15

,51

--

--

--

--

4,0

0

2,28

2,

44

..

..

..

..

101.

1 1

00

.21

1

01

.21

9

8.6

2

96

.55

9

6.6

4

10

1.5

6

99

.03

1

00

.90

1

01

.24

1

01

.64

1

03

.36

10

1.6

10

2.2

1

No

mb

re

d'o

xy

g~

nes

18

22

24

32

32

32

Si A1

Fe

Mn

M

g C

a N

a K

T

i

5,0

09

5

,00

7

4,9

73

5,

416

5,5

43

5

,50

7

5,7

14

5

,74

2

6,07

5

,70

1

10

,36

3

10

,55

5

11

,85

--

4

,03

7

3,9

96

4

,05

7

2,98

1 3

,16

5

3,2

04

4

,31

2

4,3

59

4

,16

2

4,3

25

5

,70

6

5,5

42

4,

17

15

,83

8

0.5

26

0

.45

3

0.4

82

2

.22

6

1.8

69

1

.85

6

4.3

90

3

.45

0

3.9

78

3

.59

0

--

--

--

6.4

39

0

.00

4

0.0

03

0

.00

6

0.0

04

0

.00

1

--

--

0.1

74

0

.03

4

0.0

56

0

.03

4

..

..

1

.38

8

1.5

23

1

.47

9

2.5

86

2

.82

9

2.8

19

1

.34

2

2.23

3 1

.14

5

2.2

28

--

--

--

1

.54

2

0.0

02

0

.00

4

0.0

01

_

0,0

03

0

.00

3

0.1

95

0

.26

3

0.4

37

0

.25

3

1.5

46

1

.31

5

0.02

--

0

,01

2

0,0

19

0

,00

4

0,04

0,

04

0,0

31

--

--

0

,00

3

--

2,29

7 2

,48

4

0,45

--

0

.00

1

--

--

1.9

57

1.

86

1.8

52

0

.00

8

--

--

0.0

10

0

.03

4

0.04

3.

6 --

--

--

--

0

,44

2

0,2

52

0

,26

9

..

..

..

..

A

lm

71

.96

5

7.6

9

70

.82

58

.8

Or

0.87

1.

03

88

.45

P

yr

22

37

.34

2

0.3

9

36

.49

A

b 5

9.2

5

64

.70

1

1.0

6

Sp

2.

85

0.57

1.

00

0.56

A

n 3

9.8

8

34

.27

0

.49

G

r 3.

2 4

.40

7

.79

4

.14

181

semble des min~raux). Le feldspath potassique (Tableau II) est finement perthitique ou bien forme des exsolutions dans le plagioclase antiperthitique. Celui-ci est l~g~rement plus sodique que le plagioclase du gneiss ruban~ (Tableau II). Les myrm~kites sont abondantes. La sillimanite, incluse dans la cordi~rite forme de rares fuseaux. La cordi~rite avec la biotite ou le grenat constituent parfois des amas centim~triques irr~guli~rement r~partis dans la roche. Un filon de granodiorite (Ih 1) contient du zircon en abondance et des grenats millim~triques r~guli~rement r~partis dans la roche.

On note, dans les filons leucocrates et les gneiss m~lanocrates (mais pas dans les gneiss ruban~s), que le grenat, la sillimanite et le quartz d'une part, le quartz, la biotite et la sillimanite d'autre part, n'existent pas ensemble l'~quilibre.

PETROGENESE

Le fait que les minces rubanements clairs des gneiss ruban6s montrent une texture grenue et une composition min6ralogique similaire ~ celle des filons de leucogranites sugg~re qu'ils repr6sentent les leucosomes produits par la fusion partielle commenqante de paragneiss. Les filons de leucogranites semblent s'fitre form6s par l'accumulation des leucosomes et seraient ensuite mont6s en traversant les gneiss ruban4s qui seraient migmatitiques. Les roches m61anocrates repr6sentent les restites de l'anatexie.

Selon Holdaway et Lee {1977), l'assemblage ~ sept phases dans les gneiss ruban6s implique l'association de tous les r6actants et produits de la r6ac- tion: biotite + sillimanite + quartz ~ cordi6rite + grenat + feldspath potas- sique + Vapeur au cours de la fusion granitique. Le fait que quartz, biotite et sillimanite ne soient jamais rencontr6s ensemble ~ l'6quilibre dans les restites, sugg~re que les six min~raux de la r~action pr~c~dente ne sont plus stables apr6s l'extraction du liquide granitique: la r6action est d~plac6e vers la droite. Par ailleurs, la pr6sence sporadique de sillimanite ou grenat entour6 de cordi6rite et le fait que grenat, sillimanite et quartz ne soient pas en 6quilibre dans les restites indiquent que cette instabilit6 peut ~tre due ~ la r6action: grenat + sillimanite + quartz + vapeur ~ cordi6rite. Ces deux r6ac- tions sont control6es principalement par une substitution du fer et du mag- n6sium dans la cordi6rite, le grenat et la biotite. La r6partition de ces deux 616ments entre ces min~raux a 6t6 6tudi6e par de nombreux auteurs, ce qui a permis d'61aborer des g6othermom~tres basks sur les couples biotite--grenat (Thompson, 1976; Holdaway et Lee, 1977; Goldman et Albee, 1977; Ferry et Spear, 1978, etc.) et grenat--cordi6rite (Thompson, 1976; Wells, 1979). Nous avons appliqu~ ces g~othermom~tres sur un gneiss ruban~ migmati- tique contenant l'assemblage ~ sept phases (Ih 11) et sur deux restites (Ih 5 et Ih 7). Le gneiss ruband provient de la carri~re d'Ihosy, tandis que les restites sont recueiUis sur le bord Est du plateau de l'Horombe, dix kilo- m~tres ~ l'ouest de l'affleurement prdcddent. La coexistence des mindmux

l'~quilibre; plagioclase, grenat, sillimanite et quartz dans le gneiss ruband

182

p e r m e t d 'u t i l i ser ~galement le g~obarom~t re grenat - -p lagioclase (Ghen t , 1976; Mart ignole, 1978; G h e n t et S tou t , 1981) bas~ sur la r~par t i t ion du ca lc ium ent re ces deux min~raux au cours de la r~action: ano r th i t e = gros- sulaire + si l l imanite + quar tz . Cell-ci semble conf i rm~e pa r la d i m i n u t i o n du pou rcen t age en anor th i t e ent re le plagioclase du gneiss ruban~ et celui du leucograni te . Les r~sultats son t r~sum~s dans le Tab l eau I I I e t la Fig. 2. La ca l ibra t ion de Fe r ry e t Spear (1978) ne p e u t ~tre utilisde car les biot i tes son t t r op alumineuses . L ' ana lyse du couple g rena t - -b io t i t e donne des rdsultats similaires avec les g ~ o t h e r m o m ~ t r e s de T h o m p s o n (1976) et H o l d a w a y et Lee (1977) tandis que les t empdra tu r e s ob t enues avec celui de G o l d m a n et Albee (1977) sont m a n i f e s t e m e n t t r op dlevdes, en par t icul ier p o u r Ih 5 et Ih 7. Par con t re , le couple grenat - -cord i~r i te indique des t e m p d r a t u r e s sys- t ~ m a t i q u e m e n t plus faibles. Le gdoba rom~t re grenat - -p lagioclase donne , selon les auteurs , un intervalle de press ion de 1 ~ 1,5 kbar . La p resence d ' u n assemblage ~ sept phases dans le gneiss migma t i t i que Ih 11 p e r m e t d ' ap- p l iquer le module t h e r m o d y n a m i q u e de Lee et H o l d a w a y (1977) : connais- sant le r a p p o r t F e / F e + Mg de la cordidri te , ce module p e r m e t d ' e s t i m e r les condi t ions t h e r m o d y n a m i q u e s de la migmat i sa t ion c o m m e n ~ a n t e . Celles-ci

TABLEAU III

Estimation P, T des assemblages des gneiss ~i cordi~rite et grenat

TABLE III

P, T field for cordierite and garnet gneisses

Ih 11 Ih 7 Ih 5

I O9 600°C 700°C "6 G = Ghent (1976) 2,9 kbar 4,3 kbar "~ = M = Martignole (1978) 3,4 kbar 4,6 kbar 0~ O9 E ~ G.S. = Ghent et Stout (1981) 4,1 kbar 5,6 kbar

] T = Thompson (1976) 675°C 3 H.L. = Holdaway et 4 kbar 673°C

= "~ Lee (1977) 7 kbar 684°C g o • ~ G.A. = Goldman et Albee (1977) 743°C I

Thompson (1976) 624°C .= ,0J ~ Wells (1979) 630°C

(P = 4 kbar)

,~ Lee et Holdaway (1977) T = 700°C PT = 5,4 kbar PH;O-- 0,3--0,4 P T

844°C 864°C 818°C 835°C 830°C 848°C

1420°C(?) 1562°C(?)

826°C 805°C 831°C 810°C

183

sont: T = 700°C, PT = 5,4 kbar, PH20 = 0,3--0,4 PT- La temp4rature estim~e pour les r~sidus r6fractaires du plateau de l'Horombe est sup6rieure ~ 800°C. Cela suppose qu'fi cet affleurement, les temperatures atteintes au cours de l'anatexie sont plus ~lev~es que dans la vall6e d'Ihosy. Dans ce cas, le grenat inclus dans la cordi6rite du gneiss m61anocrate Ih 5, de composition chimique voisine de celle du gneiss ruban~ de la carri6re d'Ihosy, pourrait ~tre un t~moin du dSbut de l'anatexie. Apr~s extraction du liquide granitique, le restite pourrait persister ~ des temp6ratures plus 61ev6es sans fondre.

Des conditions pression--temp~rature identiques fi ceUes de l'anatexie commenqante sont obtenues pour un gneiss sy~nitique fi grenat, cordi6rite et sillimanite de la r~gion de Fort Dauphin (donn6es analytiques de Noizet, 1969): T = 665°C avec le couple grenat--cordi6rite et 710°C avec le couple grenat--biotite et P = 5--5,5 kbar.

7 ~" ~. :~ l~ / I - " i ~f f ~

0 ,~1,¢ 5 / / / Cot.d

4 / / I ,

,, }i, a / / / / ~ /

~, / / ~ / o/ I

1 ~

r ° C

,00 5;0 600 7;0 s00 9;0 Fig. 2. Estimation P, T des assemblages min~ralogiques des gneiB ~1 cordi~rite et grenat

partir des g6othermom6tres. Traits tins: couple grenat--biotite; tirets tins: couple grenat--plagioelase; tirets 6pals: couple cordi6rite--grenat; ligne 6paisse: assemblage sept phases, point: position du gneiss ruban6 Ih 11 sur cette ligne; grenat + sillimanite + quartz + vapeur ~ cordi~rite pour XFe cordi~rite = 0,25 et PH~O ffi 0,4 PT (Lee et Holdaway, 1977); voir Tableau I I I pour les r6f6rences des donn6es thermodynamiques. Fig. 2. P, T field for assemblages f rom cordierite and garnet gneisses using the geother- mobarometers. Thin lines: garnet--biotite; thin dashed lines: garnet--plagioclase; heavy dashed lines: cordierite--garnet; heavy line and spot: univariant seven-phase assemblage and position of the banded gneiss Ih 11 ;garnet + sillimanite + quartz + vapor ~ cordierite with XFe cordierite = 0.25 and PH~O = 0.4 PT (Lee and Holdaway, 1977). References on thermodynamic data are given in Table III.

184

CONCLUSIONS

Les gneiss rubands de la formation d'Ihosy t~moignent d'un dpisode mig- matitique produisant des leucosomes ~ quartz, feldspath potassique, plagio- clase, + cordi~rite, + grenat, -+ biotite, + sillimanite, des granodiorites ~ grenat et des r~sidus rdfractaires hyperbiotitiques ddpourvus de feldspath. On peut considdrer qu'une certaine proportion de leptynites granitofdes avec ou sans grenat et/ou cordidrite, abondantes dans le Sud malgache et parfois assocides

des gneiss migmatitiques ruban~s, seraient des liquides contemporains de cette migmatisation. Les 'septas micaschisteux' dans ces leptynites (Noizet, 1969) et dans des granites (De la Roche, 1963) pourraient alors reprdsenter les r~sidus r~fractaires ~ la fusion.

De la Roche (1963), Noizet (1969), Besairie (1970), Bazot (1976) re- marquent l'abondance des gneiss ruban~s avec l'assemblage ~ sept mindraux dans l'ensemble de la s~quence androyenne. Or, selon Lee et Holdaway (1977), les granulites ~ grenat et cordi~rite prdsentant cet assemblage se sont fortunes dans un intervalle de pression et de tempdrature bien ddfini et relativement restreint: T = 690--710°C et PT = 4---5,7 kbar avec PH20 = 0,2--0,5 PT. Ainsi les gneiss migmatitiques rubands peuvent ~tre consid~rds comme des marqueurs thermobarom~triques tr~s prdcis dans le Sud de Madagascar.

Les datations gdochronologiques rdalisdes dans le sud-est de Madagascar (Vachette, 1977, 1979; Vachette et Hottin, 1977) rnontrent qu'un dpisode m~tamorphique panafricain s'est surirnpos~ ~ des ~venements vraisemblable- ment archdens: ce m~tamorphisme panafricain a provoqud la formation de migmatites et de granites. Les gneiss migmatitiques ruban~s ne montrent pas d'~volution polym~tamorphique et ont une grande extension rdgionale. Aussi, on peut raisonnablement envisager qu'ils soient contemporains de l'~pisode anatectique panafricain plutSt que de les consid~rer comme les reliques d'un mdtamorphisme plus ancien. Ainsi, le mdtamorphisme pan- africain aurait atteint, dans le sud de Madagascar, les conditions du facies granulite comme dans le centre de 1'lle (Vachette, 1977) et comme dans d'autres portions de la ceinture mobile Mozarnbicaine en Afrique (Hepworth, 1972; Saggerson et Tumer, 1972; Tanner, 1973; Coolen et al., 1982).

BIBLIOGRAPHIE

Bariand, P., Cesbron, F. et Geffroy, J., 1977. Les min~raux, leurs gisements, leurs associa- tions. Min~raux et fossiles, 3 vol.

Bazot, G., 1976. Les formations pr~cambriennes de Sud Est de Madagascar et leurs min~ralisarions. Th~se Clermont Ferrand.

Besairie, H., 1967. The Precambrian of Madagascar. In: Rankama (Editor), The Precam- brian, 3, Interscience Publ., London, pp. 133--142,

Besairie, H., 1970. Description g~ologique du massif ancien de Madagascar. Le Sud. Doc. Bur. G~ol. no. 177e, Tananarive, 163 pp.

185

Besairie, H., 1973. La g~ologie globale et ses applications a l 'oc~an indien et ~ Madagascar. Doc. Bur. G~ol., no. 186, Tananarive, 30 pp.

Besairie, H., 1974. Itin~raires g~ologiques de long des principales routes de Madagascar. Doc. Bur. G~ol., no. 174, Tananarive, 164 pp.

Boulanger, J., 1954. Etude g~ologique des formations cristallines de la r~gion du Vohi- bory. Th~se Nancy.

Chantraine, J., 1970. G~ologie de la r~gion Nord d'Ihosy. C.R. Semaine G~ol., Tananarive, pp. 63--68.

Coolen, J.J., Priem, H.N., Verdurmen, E.A. et Verschure, R.H., 1982. Possible zircon U-- Pb evidence for Pan-African granulite facies metamorphism in the Mozambique belt of Southern Tanzania. Precambrian Res., 17: 31--40.

De La Roche, H., 1963. Etude g~ologique de l 'extr~me Sud Est de Madagascar (zone d'intensit~ m~tamorphique ~lev~e). An. G~ol. Mad., 28: 11--87.

Ferry, J.M. et Spear, F.S., 1978. Experimental calibration of the parti t ioning of Fe and Mg between bioti te and garnet. Contrib. Mineral. Petrol., 66: 113--117.

Ghent, E.D., 1976. Plagioclase-garnet---Al~SiOs--quartz: a potential geobarometer geothermometer. Am. Mineral., 61: 710--714.

Ghent, E.D. et Stout, M.Z., 1981. Geobarometry and geothermometry of plagioclase-- b io t i te-garnet - -muscovi te assemblages. Contrib. Mineral. Petrol., 76: 92--97.

Goldman, D.S. et Albee, A.L., 1977. Correlation of Mg/Fe partit ioning between garnet and biotite with O18/O '` parti t ioning between quartz and magnetite. Am. J. Sci., 277: 750--761.

Hepworth, J.V., 1972. Charnockitic granulites of african cratons. 24th Int. Geol. Congr. Montreal, I, pp. 126--134.

Holdaway, M.J. et Lee, S.M., 1977. Fe--Mg cordierite stability in high grade pelitic rocks based on experimental, theoretical and natural observations. Contrib. Miner. Petrol., 63: 175--198.

Hottin, G., 1970. G~ochronologie et stratigraphie malgaches: essai d ' interpr~tation. Doc. Bur. G~ol., No. 182, 21 pp.

Lee, S.M. et Holdaway, M.J., 1977. Significance of Fe--Mg cordierite stability relations on temperature, pressure and water pressure in cordierite granulites. Geophys. Monogr., 20, Am. Geophys. Union, Washington.

Martignole, J., 1978. Calibrage d 'un g~othermo-barom~tre ~ sill imanite--biotite--cor- di~rite--plagioclase--grenat. 6~me R.A.S.T. Orsay, p. 268.

Noizet, G., 1969. Contribution ~ l '~tude g~ochimique des formations m~tamorphiques du facies granulite dans le Sud de Madagascar. Th~se Nancy.

Razafiniparany, A., 1969. Les charnockites du socle pr~cambrien de Madagascar. Th~se Clermont Ferrand.

Saggerson, E.P. et Turner, L.M., 1972. Some evidence for the evolution of regional metamorphism in Africa. 24th Int. Geol. Congr. Montreal, I, pp. 153--161.

Tanner, P.W., 1973. Orogenic cycles in East Africa. Geol. Soc. Am. Bull., 84: 2839-- 2850.

Thompson, A.B., 1976. Mineral reactions in pelitic rocks: Calculation of some P - - T - - X (Fe- Mg) phase relations. Am. J. Sci., 276: 425--454.

Vachette, M., 1977. G~ochronologie du pr~cambrien malgache. Bull. Acad. Malgache, 55/1--2: 251--289.

Vachette, M., 1979. Le pr~cambrien de Madagascar. Radiochronologie par isochrones Rb/Sr sur roches totales. Revue de G~ologie dynamique et de G6ographie physique, 21: 331 -338 .

Vachette, M. et Hottin, G., 1977. Ages au strontium ajust~ par isochrones sur roches totales des formations du Sud de Madagascar. Bull. Acad. Malgache, 55/1--2: 291-- 299.

Wells, P.R., 1979. Chemical and thermal evolution of Archean sialic crust, Southern West Greenland. J. Petrol., 20: 187--226.