Les fondamentaux du faciès éclogite en pétrologie métamorphique
Le faciès éclogite marque l'un des stades les plus profonds du métamorphisme, typique des subductions océaniques. Formé à des profondeurs de 40 à 100 km, il résulte de la recristallisation de basaltes ou gabbros sous haute pression. Les minéraux index se distinguent par leur stabilité dans le champ P-T des éclogites, entre 1,5 GPa et 850 °C, loin des faciès schisteux verts ou amphibolitiques.
Cette définition, établie par Eskola en 1920, repose sur des paragenèses stables sans eau libre. Les compositions chimiques évoluent : les basiques deviennent riche en omphacite (clinopyroxène sodique), tandis que les ultrabasiques intègrent plus de granat. Environ 70 % des éclogites mondiales proviennent de ceintures de haute pression comme les Alpes ou la chaîne hercynienne.
Les variations régionales influencent les accessoires : rutile dans les types Fe-Ti, lawsonite dans les formes hydratées. Pas de quartz stable ici, sauf en traces.
Le granat, minéral index incontesté de l'éclogite
Le granat domine les assemblages éclogitiques avec 30 à 70 % du volume rocheux. Sa composition pyrope (Mg3Al2Si3O12) à almandin (Fe3Al2Si3O12) reflète l'équilibre haute pression : pyrope jusqu'à 45 mol.% en éclogites Mg-riches. La formule générale (Mg,Fe,Ca)3Al2Si3O12 inclut 5-15 % de grossulaire (Ca), index de la protolithe calco-magnésienne.
Sa maille cristalline s'étend de 11,5 à 11,8 Å, mesurée par diffraction X. Dans les éclogites norvégiennes du Sunnfjord, datées à 420 Ma, le granat pyrope excède 50 % Mg/(Mg+Fe), prouvant des P-T à 2,5 GPa et 700 °C. Thermobaro-métrie via les échanges Fe-Mg avec l'omphacite donne des pressions précises à ±0,2 GPa.
Ce minéral résiste à la rétrogradation, préservant les indices primaires même après remontée. Les zoning composés, avec cœurs Ca-riches, tracent l'évolution P-T : augmentation de pyrope vers la rim indique compression isotherme. Sans granat stable, on quitte le faciès.
Les granats uvarovite (Cr) signalent des éclogites mantellaires, rares à 2 % des occurrences.
Pourquoi l'omphacite définit l'essence du faciès éclogitique
L'omphacite, clinopyroxène sodic (Na0,5-1Ca0,5-1(Mg,Fe,Al)Si2O6), occupe 20 à 60 % des roches éclogitiques. Sa jadeite (NaAlSi2O6) à 20-40 mol.% stabilise à P >1,8 GPa, selon la réaction pyroxène dioside + albite → omphacite + quartz (supprimé ici). Couleur verte intense, indice de réfraction 1,66-1,70.
Dans les éclogites tibétaines de l'Himalaya, formées il y a 50 Ma, l'omphacite atteint 35 % jadeite, indiquant 2,8 GPa. Analyses EMP montrent AlVI jusqu'à 0,3 pfu, essentiel pour haute P. Comparé à l'augite des basaltes (jadeite <5 %), son écart marque la transition métamorphique.
Exsolites de finger quartz dans omphacite trahissent une surchauffe post-pic, à 800 °C. Ce minéral porte 80 % du Na et du Ca de la roche.
Les minéraux accessoires qui complètent l'assemblage éclogitique
Le rutile (TiO2) forme 1-5 % des volumes, souvent en aiguilles ou plaquettes, avec traces de Nb (0,5-2 %). Dans les éclogites de kimberlite sud-africaines, il fixe 95 % du Ti, indice de protolithes tholéiitiques. Kyanite (Al2SiO5) apparaît dans 20 % des cas, à 3-10 %, stable à P>2 GPa.
Zoisite (Ca2Al3Si3O12OH) et lawsonite (CaAl2Si2O7(OH)2·H2O) hydratent les variantes à 500-600 °C, jusqu'à 15 % dans les éclogites à lawsonite des Apennins. Phengite (muscovite à haute Si, 3,2-3,5 pfu) persiste à 1-3 %, vestige de schistes bleus.
Amphiboles comme glaucophane ou paragonite signalent des transitions vers schistes bleus, à moins de 1,5 GPa. Quartz absent ou <1 %, car déstabilisé.
On pourrait croire que ces accessoires sont secondaires, mais ils codent 40 % des informations P-T.
Comment différencier les éclogites des faciès voisins
Face au faciès schiste vert, l'éclogite exclut chlorite et actinolite, remplacés par granat + omphacite. Pressions : éclogite 2 GPa vs. 0,5 GPa schiste vert. Contre les granulites, absence de plagioclase (An>30) et présence rutile distinguent : granulites à 1 GPa, 850 °C, avec plus de 20 % orthopyroxène.
Les amphibolites à corindon partagent kyanite mais manquent omphacite, à T>900 °C. Études sur les Massifs alpins montrent que 60 % des "éclogites apparentes" sont rétrogradées en amphibolite, perdant 50 % omphacite. Comparaison modale : éclogite 50 % granat-omphacite vs. 30 % dans granulites basiques.
Les schistes bleus à glaucophane-lawsonite flirtent à la limite basse-P, mais omphacite >10 % tranche.
Les conditions P-T précises pour la stabilité des minéraux éclogitiques
Stabilité granat-omphacite entre 1,5-3,5 GPa et 450-900 °C, selon protolithe. Diagrammes pseudosections (THERMOCALC) pour basalte N-MORB placent le pic à 2,2 GPa, 650 °C. Géothermobarométrie Fe-Mg granat-omphacite donne P = 25,5 T(°C) - 10400 bars, précis à ±10 %.
Variantes froides (lawsonite-éclogite) à 1,8 GPa, 500 °C dans les Cyclades ; chaudes (UHP) à 4 GPa, 800 °C comme Kokchetav (Kazakhstan, 540 Ma). Durée de résidence : 1-10 Ma, d'après diffusion profiles.
Fluides C-O-H modulent : à XCO2=0,1, kyanite + dolomie entrent. Les courbes de réactions comme omphacite + talc → anthophyllite + diopside bornent le champ à 700 °C max pour basiques.
Pas de consensus sur UHP>5 GPa : coesite rare à 1 %.
Erreurs courantes et pièges en identification des minéraux éclogitiques
Confondre omphacite avec aegirine : aegirine Na-Fe, indice 1,80 vs. 1,68 omphacite ; test EDS pour Al. Granat andradite (hydrothermal) exclut pyrope >20 %. Rétrogradation masque 70 % des primaires : omphacite → actinolite + plagioclase.
Échantillons altérés surestiment amphibole à 20 %. Utiliser microsonde pour ratios jadeite >25 %. Dans les terrains polymétamorphiques comme les Tauern, dates Ar-Ar sur phengite biaisent à +50 Ma.
Piège : pseudo-éclogites à epidote-granat, à 1 GPa seulement.
FAQ : Réponses aux questions clés sur les minéraux du faciès éclogite
Combien de minéraux principaux composent une éclogite typique ?
Deux à trois : granat (40-60 %), omphacite (30-50 %), rutile (1-5 %). Accessoires varient, totalisant 10 % max. Dans 80 % des cas, bimodal granat-omphacite.
Quelle est la différence entre granat éclogitique et granat des autres faciès ?
Pyrope >30 mol.% vs. <20 % en amphibolite ; grossulaire 10-15 % vs. 30 % en épidote-amphibolite. Zoning inverse en éclogite signale haute P.
Pourquoi le rutile est-il si fréquent dans les éclogites Fe-Ti ?
Fixe Ti à 2-5 wt.% de la roche ; illménite déstabilisé à P>2 GPa. Dans les trapps du Deccan, il marque 15 % TiO2 protolithe.
Cases d'étude : Exemples mondiaux d'assemblages éclogitiques
Alpes occidentales (Dora-Maira) : granat 55 %, omphacite 35 %, coesite relictuelle à 3,8 GPa (38 Ma). Norvège (Bergen Arcs) : pyrope riche, rutile 8 %, subduction hercynienne 2,4 GPa. Kokchetav UHP : diamant + coesite avec granat, 5,5 GPa.
Sibérie (Aldan Shield) : éclogites mantellaires à majorite (granat à 6 Si), profondeur 200 km. Ces cas couvrent 90 % des variations globales.
Une micro-digression : les éclogites de Nouvelle-Calédonie, à lawsonite persistante, rappellent que l'hydratation peut défier les diagrammes standards de 10 %.
Statistiques : sur 500 échantillons répertoriés (Myers 1988), 65 % types basiques A, 25 % B magnésiens.
Conclusion : Synthèse des minéraux clés et perspectives
Les minéraux caractéristiques du faciès éclogite – granat pyrope-almandin, omphacite sodique, rutile et kyanite – tracent les marqueurs incontestables de haute pression subductionnelle. Leur assemblage modal, stable entre 1,5-3 GPa et 500-850 °C, distingue rigoureusement des faciès adjacents, avec des diagnostics précis via thermobaro-métrie. Bien que la rétrogradation complique 60 % des terrains, les études modernes (microsonde, Raman) restaurent les paragenèses primaires. Ces roches éclairent les cycles de Wilson : formation à 50-100 km, exhumation en 10 Ma. Pour les pétrologues, prioriser granat-omphacite reste la méthode dominante, surpassant les proxies isotopiques de 30 % en fiabilité. Perspectives : modélisations numériques prédisent plus d'éclogites UHP dans les dorsales lentes.