Le volcanisme rhyolitique carbonifère des Vosges méridionales : Pétrologie, minéralogie, géochimie et relations avec le plutonisme

Abstract

Les rhyolites dites du Molkenrain sont des tufs ignimbritiques ("Phenocryst-rich ash flow") appartenant au complexe volcano-sédimentaire et plutonique (massif des Ballons) varisque des Vosges méridionales. Elles contiennent en moyenne 50% de phénocristaux de biotite, hornblende, (pyroxène), plagioclase, sanidine, quartz, apatite, zircon et de minéraux opaques. Trois faciès principaux y ont été distingués, caractérisés par l’abondance de fiammes ("A"), de cristaux ("B") ou de sanidine et de quartz ("C"). L’étude cristallochimique des phases minérales a montré que les minéraux colorés en particulier les titanomagnétites sont souvent chromifères et le cœur des plagioclases à composante anorthitique élevée. Les variations de compositions des minéraux en fonction de leur site textural sont compatibles avec un processus de fractionnement magmatique. L’estimation des principaux paramètres physico-chimiques, f(O2), f(H2O), T(°C) et Pt, contrôlant la cristallisation est basée sur les assemblages minéralogiques. On montre que (1) la f(O2) est comprise entre le tampon MNO et l’assemblage à sphère stable ; (2) la T d’équilibre des deux feldspaths est en moyenne de l’ordre de 750°C ; (3) la f(H2O) est de l’ordre de 10² ; (4) la Pt est de l’ordre de 2 Kbar. L’étude des caractères chimiques actuels a mis en évidence des compostions différents des trois faciès A, B et C. leurs compositions sont celles de rhyolites d’associations subalcalines ou shoshonitiques. Les compositions du magma parent des rhyolites, corrigé de l’effet du fractionnement dynamique phénocristaux-matrice lors de l’éruption, sont très proches sans les atteindre strictement, de la composition des monzogranites des Ballon. L’étude des relations pétrogénétiques entre les rhyolites et les monzogranites des Ballons montre, d’après les critères chimiques roches totales et surtout minéraux, que le magma parent des monzogranites a évolué sous des conditions thermodynamiques différentes, notamment sous plus forte f(O2) et plus faible T, de celles qui caractérisent le magma parent des rhyolites.