HISTOIRE GEOLOGIQUE DU MORVAN

LA MINE D'ARGENTOLLE

L’environnement géologique et le mode de mise en place des minéralisations fluorées dans la mine d'Argentolle ont été particulièrement bien étudiés alors que celle-ci était encore en exploitation; ces travaux ont fait l'objet de la thèse de doctorat de 3e cycle de C.O. VALETTE en 1983 [REF]. C’est donc à cet auteur que sont empruntés les éléments servant à cette brève description des minéralisations.

GEOLOGIE

La mine est située sur la limite entre le domaine du Tournaisien-Viséen inférieur au Sud-Est et celui du Viséen supérieur au Nord-Ouest (Figure ci-contre).

Le Tournaisien est représenté dans le secteur par des alternances de conglomérats, grès et siltites et par des sédiments fins, silteux et siliceux alternant avec des tufs plus ou moins grossiers à fragments de roches volcaniques et sédimentaires, prémices du volcanisme du Viséen inférieur bien représenté dans le Mont Beuvray. Une lentille de marbre blanc grisâtre est interstratifiée dans ces sédiments et roches pyroclastiques imprégnés de pyrite. Le marbre constitué essentiellement de cristaux de calcite et dépourvu de toute trace de restes d'organismes ou de fossiles proviendrait du dépôt de carbonate de calcium au griffon de sources thermales sous-marines entretenues par le volcanisme ambiant.

Le Viséen supérieur présente une accumulation monotone de roches volcaniques de nature rhyodacitique épanchées en milieu aérien. On y rencontre des laves et des tufs soudés à texture homogène (empilement de nuées ardentes). Un cortège important de microgranite et de granophyre témoigne du magmatisme en profondeur, les filons, sills et stocks alimentant le volcanisme aérien.

La nature du contact entre les deux formations du Tournaisien-Viséen inférieur et du Viséen supérieur n'est pas bien connue. Les mouvements épirogéniques de la distension intra-viséenne qui ont débuté à la fin du Viséen moyen (vers 335 Ma) en structurant le vaste fossé d'effondrement volcano-tectonique dans lequel s'accumulent les dépôts du Viséen supérieur, font que ce contact s'apparente à une série de failles normales orientées NE-SW et parallèles à l'extension principale du fossé qui dans le Morvan s'étend depuis la région de Saint-Honoré-les-Bains jusqu'à celle d'Epinac-les-Mines.

MINERALISATIONS

Dans les deux chantiers de la mine d’Argentolle la minéralisation fluorée a été exploitée dans deux gîtes présentant chacun une disposition structurale et un encaissant géologique différent :

ROCHER DU BOEUF

Etat actuel de l'ancienne exploitation en carrière.

ROCHER DU BOEUF

Représentation schématique de la succession des dépôts minéralisés depuis l'éponte de marbre jusqu'aux géodes de fluorine jaune et barytine

Fluorine1

ROCHER DU BOEUF

Succession des dépôts minéralisés:

  • Eponte de marbre silicifié (E)
  • Fluorine verte (FV)
  • Quartz hématoïde (Q)
  • Fluorine jaune (FJ)

ROCHER DU BOEUF

Même succession des dépôts minéralisés mais avec la présence d'ankérite (Ank) intercalée entre la fluorine verte (F) et le quartz hématoïde (Q).

La dissolution de l'ankérite laisse des cavités épousant la forme des cristaux (WB) enduites d'oxydes de fer et manganèse.

DEBLAIS DU ROCHER DU BOEUF

Brèche de fluorine (F) cimentée par un réseau de veines d'ankérite (manganésifère) oxydée (Ank) isolant des géodes à bordure de quartz hématoïde et coeur de calcite (g).

DEBLAIS DU ROCHER DU BOEUF

Détails d'une géode à coeur de calcite (Ca), bordure fine de quartz hématoïde (Q-h) et enveloppe d'ankérite (manganésifère) oxydée (Ank). Fluorine encaissante (F).

Malgré ces différences, les dépôts successifs observés dans la minéralisation fluorée offrent de grandes similitudes dans ces deux gîtes. L’analyse structurale des fractures et failles qui guident les dépôts fluorés puis les recoupent, a permis de relier ces dislocations à quelques phases majeurs de déformation de l’écorce terrestre dans cette partie du Nord-Est du Massif Central. La succession la plus complète de ces évènements tectoniques a été relevée au Rocher du Bœuf :

1 - Lors des compressions tardi-hercyniennes (vers 300 Ma) des failles orientées N80°E et N160°E disloquent le socle émergé. Dans la lentille calcaire des cavités karstiques se forment le long de ces lignes de faiblesse sous l’action des eaux météoriques.

2 - Ces circulations d’eaux se poursuivent du Saxonien (270 Ma) au Trias (220 Ma) provoquant la dolomitisation et la silicification de la calcite en bordure des cavités.

3 - Au Lias (205 Ma) la mer recouvre le bâti hercynien et une distension NW-SE agrandit les cavités tout en s’accompagnant de phénomènes de bréchification et de dépôts de fluorine blanche, vert-pâle et violette puis de fluorine verte. Cette minéralisation est le fait de circulations hydrothermales de basse température (130°-140°C) et de salinité comparable à celle de l’eau de mer (3% de NaCl).

4 - Au retrait de la mer à la fin du Jurassique – début du Crétacé (135 Ma) de nouvelles cavités karstiques se remplissent de sédiments détritiques constitués surtout par une brèche à fragments de quartz et fluorine verte emballés dans un ciment argileux riche en oxydes de manganèse. L’ankérite coiffant la fluorine verte daterait de cette période. Un filon de quartz géodique (sans fluorine) associé à des oxydes de Mn ou wads, recoupe ces sédiments ; il est comparable au quartz de l’ancienne exploitation de manganèse de la Boula encaissé dans les tufs rhyodacitiques du Viséen supérieur à 1,7 km à l’Est sur la même structure faillée de l’Argentolle.

5 - Les contre-coups compressifs de la surrection des Pyrénées (40 Ma) entraînent une brèchification des minerais.

6 - Une nouvelle phase minéralisatrice apparaît avec les mouvements distensifs de l’Oligocène (30 Ma) déposant dans l’ordre les minéraux suivants :

Remarques concernant l'âge des minéralisations fluorées et fluo-barytiques dans les gîtes filoniens et stratiformes du Morvan

Les paragenèses fluo-barytiques des gisements filoniens d'Argentolle, Voltenne et Maine offrent de grandes analogies, retrouvées en partie dans celles des gisements stratiformes de la bordure du Morvan.

Dans le gîte filonien de Voltenne, le feldspath potassique (adulaire) dont la cristallisation est synchrone de celle de la génération de fluorine verte est daté 205,8-216,4 Ma [REF], soit Rhétien.

La seconde génération de fluorine jaune et barytine associée est également présente à Argentolle et Maine. Dans les gites stratiformes de la bordure du Morvan la fluorine jaune et la barytine sont associées au phénomène de silicification des premiers sédiments calcaro-dolomitiques d'âge probablement rhétien.

Des galets de silicifié (assise de Chitry) se retrouve dans les dépôts immédiatement supérieurs de l'Hettangien [REF] mais l'activité hydrothermale à l'origine de la fluorine et de la barytine reprend ou se poursuit néanmoins formant quelques filons recoupant les sédiments de l'Hettangien et du Sinémurien.

Les travaux récents menés sur le gisement de Chaillac (Indre) situé sur la bordure nord du socle du Massif central ont mis en évidence une seule période d'hydrothermalisme [REF] antérieure à l'Hettangien dans lequel on retrouve des galets de barytine. Les variations de température et de pression liées aux conditions d'émergence des fluides hydrothermaux et leur mélange aux eaux météoriques à l'interface filon-strate sont seules responsables des deux principales paragenèses : celle de fluorine verte et violette dans la caisse filonienne et celle de fluorine jaune et barytine dans les strates sédimentaires.

Sur la base de cet exemple et sur les nombreuses analogies observées avec les gîtes tant filoniens que stratiformes du Morvan, une seule période d'activité hydrothermale triaso-liasique peut être envisagée pour ceux-ci, plus en accord avec les observations de terrain où en dehors du cas de la reprise sinémuro-hettangienne, il ne se rencontre pas de manifestations d'hydrothermalisme échelonnées sur la très longue période de temps allant du Lias (205 Ma) l'Eocène (40 Ma).

De même à l'exemple de Chaillac, ce pourrait-il que les gîtes stratiformes de la bordure du Morvan dont la minéralisation s'apparente à la génération de fluorine jaune et barytine aient conservé des racines filoniennes à génération de fluorine verte?

 

ROCHER DU BOEUF

Le quartz hématoïde doit sa couleur rouge au dépôt d'un film d'hématite emprisonné durant la croissance des cristaux. Noter le cristal cubique de fluorine jaune présent au centre de l'image.

ROCHER DU BOEUF

Le quartz hématoïde doit sa couleur rouge au dépôt d'un film d'hématite emprisonné durant la croissance des cristaux. Noter le mode de croissance en gerbe des cristaux sur la gauche du cliché.

ROCHER DU BOEUF

Dans les cristaux de quartz, ce film peut être aussi discontinu, les taches d'oxydes de fer faisant bien apparaître l'encapuchonnage d'une première génération de cristaux suivie d'une seconde.

ROCHER DU BOEUF

Cristaux de galène (G) dans venue tardive de quartz (Q).

ROCHER DU BOEUF

Galène (G) sur fluorine jaune (F).

 

Actuellement l’altération supergène des sulfures développe :

  • pyromorphite, mimétite, cérusite, anglésite et wulfénite aux dépends de la galène,
  • la chalcopyrite se transforme en bornite, chalcocite, dijénite et covelline et s’oxyde en malachite et azurite,
  • la blende s’altère en hémimorphite,
  • les sulfures de fer fournissent limonite, goethite et psilomélane (Mn).

ROCHER DU BOEUF

Malachite (verte) et cuivres gris.

ROCHER DU BOEUF

Mimétite (jaune) et cérusite (blanche) sur galène.

ROCHER DU BOEUF

Pyromorphite dans brèche.

hemimorphite

DEBLAIS DU ROCHER DU BOEUF

Cristaux d'hémimorphite (Zn4Si2O7(OH)2 H2O) et cubes de pyrite (Py) dans une géode de quartz (Q). Tuf pyriteux encaissanr (T).

 

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