Le massif granitique de la Margeride (Massif Central Français)

The granite of the Margeride constitutes a very large pluton in the french Massif Central. The main rock is a monzogranite with large K feldspar megacrysts (MFK).Two noticeable examples of gravitational differentiation at different scales are exhibited, apparently for the first time with so great evidence in felsic rocks :The first, from a calco-alkaline granitic magma intruded in a huge laccolith about 5 km thick. Dark facies, in the lower part, very rich in biotite and MFK changes progressively, to the upper part, into light facies, poor in MFK, containing biotite (few), cordierite and muscovite.The other, from a leucogranitic and more alkaline magma, in the lower part of a vertical dike crosscutting the former unit, with formation of an orbicular structure (orbicular granite of the Signal de Randon).In both cases, a stratigraphic superposition of successive generations of crystals or orbicules is observed. The Stokes law is used to analyse the sedimentation mechanism of crystals and orbicules particularly influenced by the increase of viscosity of the magma in proportion as its temperature decrease.Numerous and coherent data, of petrography, geochemistry and mineralogy show a progressive evolution toward a leucocratic, siliceous and alkaline pole at the upper part of the two differentiated bodies.The gravitational differentiation has permitted to present the evidence of post magmatic deformations in the granitic pluton, with an original method : bathymetric study of the floor of the laccolith assumed initially horizontal, using a map on which the curves of isocontent of biotite have been drawn. Large folds, prolonging structures well known out of the pluton, have been evidenced and also the succession of vertical and horizontal movements along the Saugues fault.Other applications of the gravitational differentiation are indicated : interpretation of geochemical variations in eruptive rock dikes, metagranite identification, metallogenic research.The generality of laccolithic structure in granitic plutons, even in very large ones, is confirmed.Texture of the porphyritic granite of the Margeride results from superposition of magmatic structures (planar orientation of M K and others sedimented minerals by gravity action and igneous lamination by convection currents) and secondary deformations structures (shearing). The first generally guiding the next.This later deformation of Margeride granite results from two tectonic phases : the first corresponds to the upward movement of the subautochtonous granite of Velay forming a large diapiric dome. The second results from tangential movement producing important folds, overthrust and transverse fault.The Margeride granite contains two types of basic enclaves : microgranular small enclaves and larger coarse-grained enclaves (vaugnerites). They result from the intrusion of a basic magma (which will produce later lamprophyric dikes), in the granitic magma during its differentiation in the laccolith, without direct miscibility.The vaugneritic enclaves fall into a line of 30 km that coincides with a light gravimetric anomaly representing a root of the laccolith : large fracture used successively for the intrusion of granitic and basic magmas.The small enclaves with a microgranular structure represent globular portion of basic magma quickly chilled at the contact with colder granitic magma and dispersed by convection currents. Their hybrid character results from the more or less complete assimilation of granitic phenocrysts (MFK inclusions partially resorbed) incorporated by superficial tension or when the magma soaked through the phenocryst cumulates in the lower part of the laccolith.The same phenomene appear on the margin of large vaugneritic enclaves.The influence of Al2O3/CaO ratio on the granitoid paragenesis is emphasized.A model for the thermal evolution of the crust is proposed to explain thw succession of the different magmatic events in the region during the Hercynian orogenic cycle. As a result of its thickening, the crust subsides into the hot mantle and get warmer in transitory regime by therma1 conduction.The duality of granitic and dioritie magmas and their permanency during the Hercynian period are explained by a fractional melting of crustal material with two fronts progressing simultaneously one above the other. The first, actually appearing around the autochtonous granite of Velay is accompanied by a sharp increase of the thermal gradient with a « low pressure » metamorphism.During this « thermal » evolution, the erosion of the Hercynian range determines, for a constant level of reference in the crust, conditions more and more superficial for the intrusion of eruptive rocks.

L'étude du Massif granitique de la Margeride (Massif Central français) a été abordée par les méthodes cartographiques, pétrographiques, géochimiques et structurales, adaptées au caractère largement grenu et porphyroïde que présente la quasi-totalité des roches de ce très vaste ensemble.Deux exemples remarquables de différenciation par gravité ont pu être mis en évidence à des échelles différentes, et pour la première fois semble-t-il avec autant de netteté dans des roches acides :- l'un à partir d'un magma granitique calco-alcalin installé dans un énorme laccolite d'environ 5 km d'épaisseur (granite de la Margeride) ;- l'autre, à partir d'un magma leucogranitique plus alcalin, à la partie inférieure d'un filon recoupant l'unité précédente, avec apparition d'une structure orbiculaire de type exceptionnel (granite orbiculaire du Signal de Randon).Dans l'un et l'autre cas, on observe la sédimentation de différentes générations de cristaux ou d'orbicules qui se superposent stratigraphiquement. L'application de la loi de Stokes a permis d'analyser ce mécanisme influencé notamment par l'augmentation de la viscosité du magma à mesure que sa température diminue. L'étude de l'évolution régulière vers un pôle leucocrate, siliceux et alcalin à la partie supérieure de l'ensemble différencié, s'appuie sur de nombreuses données cohérentes, pétrographiques, géochimiques (éléments majeurs et mineurs) et minéralogiques.La différenciation par gravité a permis de mettre en évidence les déformations secondaires subies par le pluton granitique, selon une méthode originale : étude bathymétrique à partir des courbes d'isoteneur en biotite, du mur du laccolite supposé horizontal initialement. Des plis de grande ampleur, prolongeant des structures déjà connues à l'extérieur du massif, mais indiscernables autrement, ont pu de la sorte apparaître, ainsi que le sens du mouvement de la faille de Saugues.D'autres applications de la différenciation gravitaire sont envisagées : variations géochimiques dans les filons de roches éruptives, identification des métagranites, métallogénie.Le caractère général du gisement laccolithique des granites intrusifs se confirme, même pour des plutons de grandes dimensions.La texture du granite porphyroïde de la Margeride résulte de la superposition de structures d'origine magmatique (figures de sédimentation des MFK bien marquées dans les niveaux les plus profonds) et de déformations secondaires ; les premières ayant le plus souvent guidé les secondes.Deux phases tectoniques postérieures aux granites de type Margeride ont pu être distinguées : la première correspond à la monté du dôme que constitue le granite autochtone du Velay dont le caractère diapirique est démontré. La seconde est due à des mouvements tangentiels qui se traduisent par des plissements, des charriages et des décrochements.L'étude détaillée des deux types d'enclaves basiques du granite (vaugnérite et enclaves microgrenues) a permis de reconnaître leur origine commune, analogue à celle des lamprophyres filoniens plus tardifs, et de préciser les conditions de leur mise en place. Ces enclaves résultent de l'irruption d'un magma basique dans le magma granitique en cours de différenciation, sans miscibilité directe.Les plus grosses enclaves, largement grenues (vaugnérites) jalonnent sur une trentaine de kilomètres une fracture (racine du laccolite correspondant à une anomalie gravimétrique) ayant servi successivement de voie d'accès aux deux fluides magmatiques.Les petites enclaves à grain fin, dispersées par les courants de convection, correspondent à des portions globuleuses de magma basique, rapidement figées au contact du magma granitique plus froid. Leur caractère hybride provient de l'assimilation plus ou moins complète des phénocristaux du granite (inclusions de MFK résorbées partiellement) absorbés par tension superficielle ou dans la traversée des cumulats granitiques. Les mêmes phénomènes s'observent sur la bordure des grosses enclaves vaugnéritiques.L'influence du rapport Al2O3/CaO sur la paragénèse des roches granitoïdes est soulignée.L'enchaînement des différents phénomènes éruptifs observés dans la région conduit à proposer un schéma logique de l'évolution thermique de la croûte à la suite de son épaississement au cours du cycle orogénique hercynien.Le modèle adopté correspond à un réchauffement, en régime transitoire, de l'écorce, à partir de sa limite inférieure plongée dans une région très chaude du manteau qui va lui transmettre sa chaleur par conduction.La dualité des magmas granitiques et dioritiques et leur permanence s'expliquent par la fusion fractionnée du matériel crustal selon deux fronts successifs qui progressent verticalement. Le premier, qui affleure actuellement autour du granite autochtone du Velay, est précédé par une brusque augmentation du gradient thermique se traduisant par un métamorphisme de type « basse pression ».Ce processus thermique se déroule tandis que le démantèlement de la chaîne hercynienne détermine, pour un niveau d'observation constant, des conditions de mise en place de plus en plus superficielles pour les roches éruptives.