L amiante dans les roches du Val de Suse :

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1 École National Supérieure de Géologie Rue du Doyen Marcel Roubault VANDOEUVRE SEA-Consulting Via Cernaia, TORINO (Italie) L amiante dans les roches du Val de Suse : Identification et contexte de formation. Encadrants: Antonio Damiano Paollo Perello Laurette PIANI Octobre

2 NOTICE ANALYTIQUE Ecole Nationale Supérieure de Géologie Rue du Doyen Marcel Roubault B. P VANDŒUVRE LES NANCY Cedex PIANI Laurette Promotion 2008 Titre : L amiante dans les roches du Val de Suse : identification et contexte de formation Résumé : Identification au microscope optique et en spectroscopie Micro-Raman de l'amiante dans des échantillons de roches du Val de Suse et corrélation avec le contexte tectonique. Mots clés : amiante, asbeste, excavation, fibres, serpentine, amphibole, Micro-Raman Caractéristiques : 1 volume, pages Type de travail et durée : Travaux de recherche bibliographique et d'observation sur lames minces, 8 semaines Date de publication : octobre 2007 Nom des responsables : Bureau d'étude, SEA-Consulting, Turin (Italie) Antonio DAMIANO Paollo PERELLO 2

3 RESUME L amiante dans les roches du Val de Suse : identification et contexte de formation Le terme amiante est utilisé pour désigner certains minéraux silicatés fibreux, tels que la chrysotile (amiante de serpentine) et diverses amphiboles, très répandus à la surface du globe et notamment dans les roches des Alpes. L amiante fait l objet de législations strictes qui interdisent totalement son utilisation dans certains pays. Pour cette raison, il est nécessaire de bien localiser les zones amiantifères avant la réalisation d ouvrage, afin d éviter le risque d un surcoût considérable en cours de réalisation. Cette étude, réalisée pour le compte d une société spécialisée en géologie participant à la réalisation d études concernant par exemple l excavation de tunnels, consiste en une description minutieuse d échantillons prélevés dans le Val de Suse (Zone Piémontaise) afin de savoir si les roches contiennent de l amiante et de vérifier si il existe un lien entre présence d amiante et déformations tectoniques. Les observations microscopiques et analyses Micro-Raman permettent de mettre en avant la présence certaine ou éventuelle d amiante sous forme d amphiboles mais pas de serpentines. Il semble également que les zones à fortes déformations fragiles/ductiles favorisent fortement le développement de fortes concentrations d amiante dans le cas des métabasites. Ainsi, les perspectives futures sont la localisation précise des roches amiantifères permettant la diminution du coût engendré par le traitement particulier obligatoire pour les roches dangereuses extraites lors de constructions géotechniques souterraines comme les lignes ferroviaires Lyon- Turin ou Milan-Gènes. 3

4 Table des matières 1 Intérêt et contexte de l étude Réalisation d ouvrages dans les Alpes L amiante Contexte géologique Étude des échantillons Localisation des échantillons étudiés Description des méthodes employées Étude microscopique et analyse Micro-Raman Comparaison et synthèse des résultats obtenus Comparaison avec d autres études concernant l amiante Synthèse

5 TABLE DES FIGURES Figure 1: Schéma tectonique simplifié des environs du Val de Suse dessiné d après Groppo Figure 2: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C1 et C2 (étoile). Figure 3: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C3, C4, C5 (étoile blanche), C11 (étoile rouge) et C12 (étoile noire). Figure 4: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C6 et C7 (étoile). Figure 5: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C8 et C9 (étoiles blanche et rouge respectivement). Figure 6: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Oulx, localisation de l échantillon C10 (étoile). Figure 7: Observation microscopique en LN de l échantillon C1 : serpentine présentant des figures de crénulation, titane-clinohumite, pyroxène et opaques. Figure 8: Observation microscopique en LN de l échantillon C2 : relique de minéraux d origine mantellique (olivines, proxènes) en partie remplacés par diopside, chlorite et serpentine, partiellement mylonitisés. Figure 9: Observation microscopique en LN de l échantillon C3 : veine d olivine, titane-clinohumite, pyroxène et opaques contenue dans de la chlorite. Figure 10: Observation microscopique en LP de l échantillon C4 : veine de diopside et chloritisation. Figure 11: Observation microscopique en LP de l échantillon C5 : veines d olivine et titane-clinohumite dans de la serpentine. Figure 12: Observation microscopique en LP de l échantillon C6 : plagioclases calciques et amphiboles remplacés par de la zoїsite et de la chlorite. Figure 13: Observation microscopique en LN de l échantillon C7 : porphyrocristaux de grenat et de glaucophane entourés d amphiboles vertes, de plage à rutile/ilménite et de quelques quartz, titanites et apatites. Figure 14: Observation microscopique en LP de l échantillon C8 rétromorphose de pyroxène sodique donnant actinote et albite et plagioclases calciques remplacés par de la zoїsite et de la chlorite. Figure 15: Observation microscopique en LP de l échantillon C9 : superposition de lits à serpentine et à trémolite entrecoupés de veines à carbonates. Figure 16: Observation microscopique en LN/LP de l échantillon C10 : veines d épidotes contenant des grenats, carbonates quartz et amphiboles vertes, dans une prasinite. Figure 17: Observation microscopique en LN de l échantillon C11 : Glaucophanes, chlorites, épidotes, amphiboles vertes et opaques dans une matrice à plagioclases recoupée de veine à quartz et carbonates. Figure 18: Observation microscopique en LN de l échantillon C12 : Quelques glaucophanes dans une matrice à plagioclases et amphiboles vertes. Présence de linomite. Veines d épidotes (pistachite). Figure 19: Schéma tectonique simplifié d une partie des Alpes Occidentale montrant la distribution des différentes générations de veines métamorphiques (d après Groppo et al. 2005). Figure 20: Localisation des zones de la carte précédente permettant la comparaison des deux études, d après Groppo et al

6 TABLE DES PHOTOGRAPHIES Photographie 1: Photographie d une partie de la carrière de San Ambrogio d où proviennent les échantillons C3, C4, C5 : zone plus massive à gauche et zone broyée à droite. Le monument qu on aperçoit au centre de la photographie est l église et forteresse de Saint-Michel «Sacra di San Michele». Photographie 2: Photographie de la roche dont provient l échantillon C11, la roche est massive et entrecoupée de veine blanche (quartz). Photographie 3: Photographie de zone particulière de la zone de prélèvement de C8, montrant de fins minéraux verts en baguettes orientées. Photographies 4 et 5: Photographie des zones où ont été prélevés les échantillons C8 et C9 : roche massive et zone broyée de cisaillement ductile/fragile montrant de nombreuses zones à développement fibreux important. Photographies 6 et 7: a- Observation au microscope optique en LP de la serpentinisation de l olivine : de l antigorite en fine baguettes croit dans les fractures de l olivine. b- Observation au microscope optique en LN de chlorite ayant cristallisée sur un plagioclase dont on peut encore observer des reliques : le coeur sombre au centre de la plage de chlorite. Photographie 8: Observation microscopique en LP d antigorite cristallisant en baguette autour de l olivine. Photographie 9: Observation microscopique en LP des teintes de polarisation anormales bleu et marron de la chlorite. Photographies 10 et 11: Observation en LN des deux formes de minéraux bruns : à gauche en grandes plages fibreuses, à droite en petites zones sans contour, associées aux olivines. Photographies 12 et 13: Observation en LN de l échantillon C6 : à gauche, rutile entouré de titanite, à droite, reliques d amphiboles brunes au coeur d amphiboles vertes. Photographies 14 et 15: Observation en LP de l échantillon C8 : a-actinotes en baguettes orientées, entourées d albite. b-actinote fibreuse, orientés dans de l albite. Photographie 16: Observation en LP de l échantillon C9 : trémolite fibreuse et serpentine (lentilles sombres au centre et au coin sud-ouest). Photographie 17: Observation en LN de l échantillon C10 : veines d épidotes et quartz, l épidote (en beige) qui avait cristallisé perpendiculairement à la direction de la veine a été broyée et tournée. Photographie 18: Observation en LP de l échantillon C12 : plages à grande majorité de pistachite (manteau d arlequin). TABLE DES TABLEAUX Tableau 1: Principales caractéristiques des spectres Raman des trois variétés de serpentine d après Groppo et al. (2006). Tableau 2: Proportion des minéraux de l'échantillon C1. Tableau 3: Proportion des minéraux de l'échantillon C2. Tableau 4: Proportion des minéraux de l'échantillon C3. Tableau 5: Proportion des minéraux de l'échantillon C5. Tableau 6: Proportion des minéraux de l'échantillon C6. Tableau 7: Proportion des minéraux de l'échantillon C7. Tableau 8: Proportion des minéraux de l'échantillon C8. Tableau 9: Proportion des minéraux de l'échantillon C9. Tableau 10: Proportion des minéraux de l'échantillon C10. Tableau 11: Proportion des minéraux de l'échantillon C11. Tableau 12: Proportion des minéraux de l'échantillon C12. Tableau 13: Tableau récapitulatif des résultats obtenus. 6

7 INTRODUCTION Face aux contextes politique et économique de ces dernières années, il est de plus en plus nécessaire d'assurer de façon solide les échanges entre les pays de l'union Européenne et avec les pays environnants. Un des moyens nécessaire à la concrétisation et consolidation des échanges est la mise en place de réseaux de transport permettant le déplacement des personnes et des marchandises. C'est pourquoi de nombreux ouvrages publiques ferroviaires ou routiers sont soit en cours d'élaboration, soit en cours d'étude à l'heure actuelle, pour le développement des transports interfrontaliers ou au sein même des pays. Pour ces projets, nécessitant souvent la création de tunnels (en particuliers au niveau de la chaîne des Alpes), les études approfondies permettant de connaître au mieux la nature géologique des terrains traversés seront des éléments indispensables à la préparation des travaux. Les roches contenant des substances nuisibles ou toxiques doivent, par exemple, être traitées avec une attention particulière au moment de l'excavation, du transport et du stockage. Il faudra bien connaître et localiser la source de toxicité afin de minimiser le coût du traitement particulier à infliger à ces roches tout en garantissant une totale sécurité pour les personnes et pour l'environnement. Dans cette optique, le secteur Recherche et Développement de l'entreprise SEA-Consulting, spécialisée dans l'élaboration d'études géologiques au service du génie civil et en collaboration avec l'université de Science de la Terre de Turin travaille sur la localisation des sites contenant de l'amiante (substance fibreuse très toxique pour l'être humain) se trouvant dans les roches des Alpes. Après une rapide présentation de l'entreprise et des objectifs du stage ainsi que des précisions sur ce qu'est l'amiante et sur le contexte géologique de l'étude, des échantillons de roches du Val de Suse (Italie) seront étudiés au microscope optique et Micro-Raman. Cette étude aura pour but de caractériser précisément la toxicité des roches et de mettre en avant la présence éventuelle d'un lien entre les fortes concentrations d'amiante et les caractéristiques tectoniques particulières de la roche. 7

8 Le stage effectué durant une période de huit semaines, pour le service Recherche et développement, sous la direction du directeur technoscientifique Paolo Perello, s est déroulé sous la responsabilité du géologue et associé de l entreprise Antonio Damiano. L objectif du stage est de vérifier le lien entre présence de caractéristiques tectoniques particulières dans la roche et développement de fortes concentrations de minéraux amiantifères au travers de l étude au microscope optique (et Micro-Raman) d échantillons prélevés dans les environs du Val de Suse. Pour ce faire, les objectifs fixés par la société sont, tout d abord la connaissance du sujet : tant du point de vue de la problématique scientifique que des obligations légales. Dans un second temps, une étude microscopique détaillée des échantillons est nécessaire, complétée en partie par une séance d analyses Micro-Raman. Finalement, les résultats obtenus doivent être synthétisés, une conclusion doit être donnée quand à la dangerosité des roches et aux relations avec les caractéristiques structurales observées sur le terrain. 1 Intérêt et contexte de l étude 1.1 RÉALISATION D OUVRAGES DANS LES ALPES Les Alpes s étendent en Europe du sud-est de la France à la Slovénie en passant par l Autriche, le sud de l Allemagne, la Suisse et le nord de l Italie. Elles culminent à mètres, au sommet du Mont Blanc, sur la frontière franco-italienne. On recense 82 sommets majeurs de plus de m d'altitude (Suisse 48, Italie 38, France 24). Depuis quelques années, les ouvrages publics permettant le transport des marchandises et des personnes entre les grandes villes européennes se multiplient. En Italie du nord, il a été accepté, par exemple, le projet de ligne ferroviaire à grande vitesse en tunnel reliant Milan et Gène et il est aussi question de la création d une ligne reliant Turin à Lyon (cf. annexe 1) mais ce projet est encore très controversé.en Suisse, les travaux du tunnel de Lötschberg reliant Frutigen à Rarone ( et du tunnel du Gothard reliant Bodio à Amsteg ( sont en cours. Dans les régions alpines, ces ouvrages nécessitent en général la création de tunnel et donc l excavation de quantité impressionnante de matériaux rocheux. Les déblais sont ensuite utilisés comme matière première pour le revêtement des tunnels, pour la réalisation de remblais, comme ballast pour les voies ferrées ou encore pour la réhabilitation d anciennes carrières. Lorsque les déblais sont contaminés par une substance chimique, lorsqu ils sont radioactifs, ou contiennent de l amiante, ils doivent être traités avec précautions et stockés dans des décharges particulières. Ces mesures entraînent une augmentation considérable du coût de l ouvrage puisqu en plus de perdre une certaine quantité de matière première, l'exploitant doit aussi prendre à sa charge les frais de transport, de stockage et de sécurisation du site infecté. Ainsi, il est très important lors d études antérieures au chantier de prévoir et localiser au mieux les zones infectées afin, d une part, de garantir la sécurité des travailleurs et le respect de l environnement en traitant correctement les roches «contaminées» et, d autre part, de minimiser le coût de ces traitements en ne les appliquant pas aux roches «saines». Les études que fourni la SEA à ses clients seront compétitives si elles lui permettent de réduire au maximum les coûts et les risques. S il est possible d établir une relation entre caractéristiques structurales et présence d amiante, il sera donc plus facile de localiser les roches amiantifères. C est dans ce thème de recherche que s inscrit l étude suivante. 8

9 1.2 L AMIANTE Les termes synonymes «amiante» et «asbeste» n ont pas de réelle signification minéralogique. Il désignent des minéraux silicatés fibreux de roches métamorphiques résistant au feu et appartenant à deux catégories distinctes : les serpentines et les amphiboles. Serpentines Les serpentines font partie du groupe des phyllosilicates dont la structure minéralogique est dominée par la couche SiO 4 qui peut s étendre infiniment. Tous les phyllosilicates sont hydratés, on trouve l eau sous forme OH - dans leur structure. Cette structure est composée de deux types de feuillet, l un octaédrique O et l autre tétraédrique T assemblés ensemble pour former des couches. L assemblage des couches liées les unes au-dessus des autres forme l unité structurale du minéral. Entre les couches peuvent s insérer des cations interfoliaires et/ou de l eau. Le groupe des serpentines possède une structure TO. Les trois variétés de serpentine diffèrent par leur façon d accommoder la différence de taille entre le feuillet tétraédrique et le feuillet octaédrique plus long dans la structure TO (voir aussi le chapitre Micro-Raman). La seule espèce considérée comme amiante est la chrysotile. En effet, pour accommoder la disparité, les couches de la chrysotile s incurvent et s enroulent formant ainsi des fibres allongées possédant une cavité. La chrysotile est présente en plus ou moins grande quantité dans les serpentinites des Alpes Occidentales (Perello & Venturini, 2004). Amphiboles Les amphiboles font partie du groupe des inosilicates qui regroupe pyroxène à chaîne simple et amphibole à chaîne double. La structure de base est composée de doubles chaînes de tétraèdres en association avec des cations interfoliaires qui forment une structure analogue à une bande de couches TOT d un phyllosilicate. Ces couches TOT sont reliées entre elles par des cations pour former la structure de l amphibole. Les amphiboles appartenant au groupe des amiantes sont les suivantes : -la crocidolite appartenant à la série glaucophane/riébeckite est présente principalement dans les roches métamorphiques à faciès Schiste Vert à Schiste Bleu -l amosite appartenant à la série cummingtonite/grunérite est généralement associée aux métabasites métamorphisées dans les conditions du faciès Amphibolitique -l anthophyllite amphibole brune se développant dans des roches ultrabasiques soumises aux conditions métamorphiques de degré moyen et élevé (faciès Amphibolitique ou Grunélitique) -la trémolite et l actinote, amphiboles de la même famille donnant de nombreuses variétés intermédiaires. Elles se trouvent dans les roches basiques à ultabasiques métamorphisées dans les conditions du faciès à Schiste Vert mais aussi dans les roches carbonatées métamophisées dans les mêmes conditions. L amiante, aujourd hui interdite dans de nombreux pays comme la France et l Italie (voir liste exhaustive ci-dessous et annexe 2 sur la législation italienne), est encore exploitée au Canada, en Afrique du Sud, Brésil et utilisée dans de nombreux pays du monde tant par les entreprises locales que par les multinationales qui ne l utilisent pourtant pas dans les pays européens. Les atouts de l amiante sont nombreux : résistant au feu, aux acides, à la traction, c est un très bon isolant, facilement exploitable commercialement. 9

10 Pourtant sa nature fibreuse fait de l amiante un produit dangereux pour l être humain. Les fibres très fines s introduisent dans les poumons et se fixent durablement sur les parois alvéolaires et les bronchioles. La biopersistance de ces fibres peut entraîner des durées de 20 à 50 ans entre l exposition et l apparition des symptômes. Les principales maladies provoquées par l absorption d amiante sont : -le cancer des poumons -le cancer de la plèvre et du péritoine (membrane recouvrant les poumons et les cavités abdominales) -l asbestose (fibrose des poumons liée à l amiante et pouvant être mortelle). Liste exhaustive des pays ayant interdit l usage de l amiante : Arabie Saoudite, Argentine, Australie, Autriche, Belgique, Chili, Chypre, Croazie, Danemark, Egypte, Estonie, Finlande, France, Gabon, Allemagne, Grèce, Honduras, Irlande, Islande, Italie, Koweït, Lituanie, Lettonie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Royaume Uni, République Tchèque, Seychelles, Slovaquie, Slovénie, Espagne, Suède, Suisse, Hongrie et Uruguay. Interdit en Europe depuis janvier Dans quel contexte géologique trouve t-on préférentiellement l amiante? Les minéraux constituant l amiante, de par leur habitus fibreux très particuliers, ne peuvent se développer que dans des contextes bien particuliers. Dans un premier temps, on peut dire que l amiante ne se trouve que dans des zones de rupture sous forme de veine. Une étude plus détaillée (Perello &Venturini, 2004) a permis d identifier quatre types de contexte géologique permettant le développement de l amiante. 1-Présence d amiante liée à des niveaux lithologiq ues de composition particulière Ce type d amiante se trouve principalement dans des roches sédimentaires métamorphisées contenant des niveaux de composition mais aussi de géométrie particulières. En effet, l amiante ne peut se développer que si ces niveaux sont soit planaires, soit plissés ou faillés car il se produit des glissements le long de ces niveaux permettant le développement de matériel fibreux. On trouve en général dans ce type de contexte de l amiante de type chrysotile ou amosite. 2- Présence d amiante associée à des microfratures syn-métamorphiques ou englobées dans la matrice Durant les déformations ductiles et le métamorphisme des roches basiques et ultrabasiques, des fractures centimétriques à millimétriques se développent, dans lesquelles des fluides circulants peuvent entraîner la formation d asbeste (amphibole). Ces amphiboles sont englobées dans la matrice rocheuse ou même souvent dans d autres minéraux et sont donc difficilement libérables et en général de concentration assez faible. 3- Présence d amiante associée à des zones de déformation par cisaillement C est le contexte géologique le plus fréquent pour le développement d amiante, donnant également les concentrations les plus importantes. Lorsque les forces s exerçant sur la roche sont suffisamment élevées, des déformations cassantes peuvent se mettre en place au niveau de zones de cisaillement. Les volumes rocheux séparés par ces zones où se concentre la déformation subissent des mouvements différentiels. Ces zones fragiles plus ou moins planaires et de dimensions métriques à décamétriques comprennent également de nombreuses fractures mineures décimétriques à centimétriques permettant la circulation de fluides. Si les conditions métamorphiques de température et de pression le permettent, il peut se développer dans la roche basique ou ultrabasique de grandes quantités d amiante. 10

11 4- Présence d amiante liée à des fractures individuelles diffuses Certaines fractures se développent loin des zones de cisaillement, notamment dans des lieux où l amas rocheux admet des variations de densité ou d espacement. Ces fractures peuvent être par exemple la réponse à des mouvements d extension qui affectent la roche et dans ce cas les minéraux fibreux se développent perpendiculairement aux fractures ou bien la réponse à des mouvements compressifs et dans ce cas les fibres cristallisent de façon subparallèle aux parois de la fracture. Comme ces fractures sont isolées et peu nombreuses, on n enregistre pas de forte concentration d amiante dans ce type de contexte. La diversité des sites géologiques possibles et de variétés de minéraux amiantifères est à l origine des nombreuses localisations d amiante dans les roches alpines mais aussi dans de nombreuses chaînes de montagne ce qui fait de ce produit, un produit facilement exploitable commercialement. 1.3 CONTEXTE GÉOLOGIQUE La zone étudiée se situe dans les Alpes Occidentales au niveau du Massif de Lanzo et du Val de Suse appartenant à la zone Liguro-piémontaise. Alpes du Sud (SA) Domaine Austro alpin : zone de Sésia (SZ) Domaine pennique : Grand Paradis (GP), Dora Maira (DM) Zone du Grand Saint-Bernard (SB) Zone piémontaise de calschistes et pierres vertes : Massif Ultramafique de Lanzo Zone Piémontaise Interne, Zone Piémontaise Externe Figure 1: Schéma tectonique simplifié des environs du Val de Suse dessiné d après Groppo

12 Au niveau de la Zone Piémontaise, se trouvait au Mésozoïque l'océan Liguro-piémontais et se divise en trois sous-unités: Massif Ultramafique de Lanzo, la Zone Piémontaise Interne et la Zone Piémontaise Externe. A présent, la Zone Piémontaise est constituée de schistes lustrés dans lesquels sont intercalés des ophiolites, vestiges de l'ancien océan. Ces ophiolites ont subi un métamorphisme basse température/haute pression dans la Zone Briançonnaise ou très haute pression au niveau des Massifs Cristallins Internes et sont aujourd'hui serpentinisées. Le Massif Ultramafique de Lanzo, étendu selon la direction nord-sud est constitué d'un large coeur de péridotite, serpentais à ses bords et dans les zones de cisaillement et est parfois recoupé de dykes ou de lentilles de gabbro et de roches basaltiques. La faille de la Torre divise ce massif en deux secteurs structuralement différents. Sur le versant nord de ce massif, se trouve l'ancienne plus grosse exploitation d'amiante chrysotile d'italie: la mine de Balangero. Sa production s'est élevée jusqu'à t/an dans les années 60. Elle a été fermée en 1990 à la suite de restrictions importantes sur l'exploitation et l'usage de l'amiante. Dans les Zones Piémontaises Interne et Externe, la base de la colonne stratigraphique est constituée de serpentinites, métagabbros et métabasaltes recouverts par des schistes lustrés et des marbres siliceux. Dans la Zone Piémontaise Interne, base et sédiments sont caractérisés par des paragenèses formées du faciès métamorphique à Eclogites (HT/HP) tandis que dans la Zone Piémontaise Externe ce sont les paragenèses à faciès Lawsonite-épidote/ Schiste Bleu, de plus faible température qui dominent. 2 Étude des échantillons 2.1 LOCALISATION DES ÉCHANTILLONS ÉTUDIÉS Les échantillons ont été prélevés dans le Val de Suse le long des nationales S24 et S25 entre Oulx et Avigliana (cf. carte routière annexe 3). Ils ont été sélectionnés afin de représenter les différents contextes lithologiques et tectoniques présents dans la région et pouvant contenir de l amiante. La carte géologique au 1/100000ème en annexe 4 précise les localités de prélèvement. Les échantillons C1 et C2 ont été prélevés dans Val de la Torre au niveau de la bourgade de Verna dans l'unité du Massif Ultramafique de Lanzo. La carte géologique indique qu ils proviennent de péridotites possédant de fréquents filons de roches à olivines/pyroxènes alternant avec des niveau de résinite, giobertite et magnétite. C1 provient d une roche massive tandis que C2 provient d une zone de cisaillement ductile. Figure 2: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C1 et C2 (étoile) 12

13 Les échantillons C3, C4, C5 proviennent de l ancienne carrière de se trouvant à la sortie est du village de San Ambrogio (da Torino) et appartenant à la Zone Piémontaise Interne. On trouve dans ce lieu des roches vertes de type serpentine ou serpentino-schiste plus ou moins affectées par les déformations tectoniques. En particulier, l échantillon C3 a été prélevé dans une zone de cisaillement ductile, tandis que C5 provient d une roche massive. Photographie 1:Photographie d une partie de la carrière de San Ambrogio d où proviennent les échantillons C3, C4, C5 : zone plus massive à gauche et zone broyée à droite. Le monument qu on aperçoit au centre de la photographie est l église et forteresse de Saint-Michel «Sacra di San Michele». C11 provient de prasinites massives se trouvant nord de San Ambrogio au niveau du hameau de Torre del Colle et C12 de prasinites affleurant à l est de la ville d Avigliana dans lma Zone Piémontaise Interne. au Figure 3: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C3, C4, C5 (étoile blanche), C11 (étoile rouge) et C12 (étoile noire). Photographie 2: Photographie de la roche dont provient l échantillon C11, la roche est massive et entrecoupée de veine blanche (quartz). 13

14 Les échantillons C6 et C7 ont été prélevés dans des amphibolites simples et à grenats sur la route allant des hameaux de Mocchie à Frassinere au nord de la ville Condove dans la Zone Piémontaise Interne. Les roches sont massives et très peu diaclasées. Figure 4: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C6 et C7 (étoile). Les échantillons C8 et C9 proviennent également de prasinites mais ont été prélevés plus à l ouest, au nord de Mompantero dans la Zone Piémontaise Interne. C8 provient de roches massives montrant une schistosité importante par endroit et des minéraux verts en très fines baguettes (cf. photographie 3 ). C9 a été prélevé dans une zone montrant d intenses déformations de nature tant ductile que cassante. On trouve à cet endroit différents types de roche en discordance plus ou moins nette et des zones à très forte concentration de minéraux fibreux. Figure 5: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C8 et C9 (étoiles blanche et rouge respectivement). Photographie 3: Photographie de zone particulière de la zone de prélèvement de C8, montrant de fins minéraux verts en baguettes orientées. 14

15 Photographies 4 et 5: Photographie des zones où ont été prélevés les échantillons C8 et C9 : roche massive et zone broyée de cisaillement ductile/fragile montrant de nombreuses zones à développement fibreux important. L échantillon C10 a été prélevé à l ouest de la carte utilisée (zone de Susa), on le localisera sur la carte adjacente (carte n 54, Oulx). Il provient plus exactement de roches massives se trouvant à l entrée du hameau d Exilles appartenant aux roches de la Zone Piémontaise Externe. Figure 6: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Oulx, localisation de l échantillon C10 (étoile). Il est à noter que, pour certaines zones (C9), il est difficile d échantillonner dans les roches les plus fibreuses car celles-ci sont trop friables. L échantillonnage de ces zones s est donc fait dans la limite des possibilités. 15

16 2.2 DESCRIPTION DES MÉTHODES EMPLOYÉES Afin d analyser le contenu des échantillons macroscopiques, deux techniques sur lames minces vont être utilisées. Microscope optique Dans un premier temps, les échantillons ont été observés à l aide d un microscope optique en lumière naturelle et polarisée. Cette étude permet d identifier les différentes phases présentes sur la lame de voir les relations pouvant exister entre les minéraux. Dans le cas particuliers des minéraux considérés comme amiante, l étude microscopique ne permet pas leur identification certaine : - il est possible d identifier la présence de serpentine mais pas de déterminer si c est de l antigorite, de la lizardite ou de la chrysotile (seule variété amiantifère) -il est facile d observer des amphiboles types amphiboles vertes, amphiboles bleues ou amphiboles brunes mais sans analyse chimique, il n est pas possible de les replacer précisément dans les séries continues auxquelles elles appartiennent. Néanmoins l observation microscopique permet de localiser les zones contenant des minéraux fibreux et étant potentiellement à risque. (cf. en annexe 5, le descriptif des principaux minéraux observés au microscope optique) Spectroscopie Micro-Raman Principe de la spectrométrie Raman La spectrométrie de diffusion Raman est une technique d investigation non destructive de la matière, que celle-ci soit à l état de gaz, de liquide ou de matériau solide, cristallisé ou amorphe. Elle peut donc être utilisée directement sur les lames minces étudiées au microscope. Cette technique consiste à analyser le rayonnement diffusé par la matière lorsque celle-ci est soumise à un faisceau lumineux monochromatique excitateur. Le faisceau lumineux provient d un laser à gaz krypton- argon pouvant émettre des radiations excitatrices de longueurs d onde comprises entre 450 et 700nm (puissances pouvant atteindre 500mW) qui est rendu parallèle et focalisé sur l échantillon par un assemblage de lentilles et de miroirs. Les rayonnements diffusés par l échantillon vont ensuite être séparés par un système monochromateur à réseaux (pouvant être holographiques) et recueillis par une caméra CCD qui envoie le signal vers le système d acquisition informatique. Le «spectre Raman» ainsi obtenu (reflet des fréquences de vibration des atomes) est spécifique de la nature chimique de l échantillon excité, de son état structural, de son orientation par rapport au faisceau excitateur D une façon assez simpliste, on peut dire que les raies obtenues correspondent aux longueurs d onde spécifiques à la désexcitation des différentes liaisons inter-atomes du minéral visé, excitées par les photons du rayon laser incident. Par comparaison avec des spectres références ont peut déterminer le type de minéral visé plus ou moins précisément selon sa nature. La spectrométrie Raman peut être réalisée sous microscope et de ce fait sur des volumes limités à quelques micromètres cube. 16

17 L appareil utilisé pour cette étude est un intégrateur micro/macro Raman de marque Horiba Jobin Yvon HR 800 localisé au Département de Minéralogie et de Pétrologie de l Université de Turin (Italie). Le système compte un microspectromètre Horiba Jbin Yvon HR800, un microscope Olympus BX41 et un détecteur CCD à refroidissement par l air. Un laser à semi conducteur polarisé Nd 80mW opérant à 532 nm est utilisé comme source d excitation. La calibration de cet instrument est vérifiée par la mesure des raies Stockes et anti-stockes et par la vérification de la bonne position du pic du Si devant se trouver à ± cm-1. Les spectres sont acquis en utilisant l objectif X50 ce qui donne une précision du laser d environ 10microns (un objectif de plus gros grossissement diminue trop la lumière arrivant sur la lame et l on ne peut plus situer précisément le point visé par le laser). Afin d optimiser le signal, le spectre est acquis en utilisant 5 scans de 10 secondes pour chaque région visée. Intérêts particuliers de cette méthode pour l étude de l amiante Le groupe des serpentines possède trois principaux minéraux ayant tous trois la même formule chimique brute (OH) 3 Mg 3 (Si 2 O 5 (OH)) et une structure TO octaédrique. Le feuillet tétraédrique T étant plus court que le feuillet octaédrique O, leur assemblage requiert un agencement particulier. Les différences entre chrysotile, antigorite et lizardite sont dues aux différents moyens mis en œuvre pour palier à cette disparité. En effet, la lizardite a une structure planaire due à la distorsion du feuillet T, phénomène qui accompagné de substitutions de cations permet de créer l espace nécessaire à la mise en place du feuillet O. Pour l antigorite, le feuillet octaédrique est continu tandis que le feuillet tétraédrique est périodiquement inversé, ce qui permet aux couches de rester relativement plates. La chrysotile accommode la disparité en incurvant ses couches (feuillet T à l intérieur), ce qui a pour effet de produire des structures fibreuses possédant une cavité centrale par enroulement des couches sur elles-mêmes. Le peu de différences entre ces trois variétés de serpentine se détecte néanmoins facilement avec la spectroscopie Micro-Raman. Les spectres obtenus présentent des variations remarquables car, de par leur structure, ces trois espèces réagissent au faisceau incident avec des énergies de désexcitation différentes. Caractéristique des liaisons Lizardite Antigorite Chrysotile ν as Si-Ob-Si ν s Si-Ob-Si Symmetric ν5(e) SiO Vibration of O-H-O groups Tableau 1: Principales caractéristiques des spectres Raman des trois variétés de serpentine d après Groppo et al. (2006). Les fréquences de vibration sont données en cm -1. s : symétrique, as : anti-symétrique Ainsi, grâce à sa raie caractéristique à 1044cm -1, on peut différentier très facilement l antigorite des deux autres types de serpentine (cette longueur d onde correspond à l énergie d étirement antisymétrique du groupe Si-O-Si). Le spectre Raman d'un des échantillons illustre bien ce phénomène en annexe 5. La lizardite et la chrysotile se distinguent l une de l autre par l énergie de flexion du groupe tétraédrique SiO 4 qui apparaît à 390cm -1 pour la chrysotile et entre 380 et 388cm -1 pour la lizardite. Le spectromètre Micro-Raman s avère être un outil très intéressant pour l observation et l identification des variétés de serpentine car il ne nécessite pas de préparations particulières de l échantillon, il fonctionne directement avec les lames minces utilisées en microscopie optique. L utilisation du Micro-Raman permettra donc de connaître quelles serpentines sont présentes dans les échantillons et sera une aide à l identification de certains minéraux. 17

18 3 Étude microscopique et analyse Micro-Raman Les échantillons sont étudiés dans l ordre de prélèvement : un résumé, à la fin de chaque analyse, permet de clarifier les points utiles au regard de la problématique. C1 : Péridotite à spinelle serpentinisée Microscope optique A l œil nu, il est possible de distinguer sur la lame des litages bordés de minéraux ocres/bruns et de quelques opaques. Figure 7: Observation microscopique en LN de l échantillon C1 : serpentine présentant des figures de crénulation, titane-clinohumite, pyroxène et opaques. Ces litages sont composés en grande partie de serpentine (50% de la lame) et peut-être de la trémolite fibreuse. Les veines ne sont pas simplement rectilignes, elles se recoupent parfois et sont également replissées par endroits (on observe des crénulations). Du diopside à l habitus acidulaire voire même fibreux est associé à ces veines. La serpentine se présente tantôt en cristaux n ayant pas d orientation particulière, typique de milieux métamorphique, tantôt en grains très fins, tous orientés. Il est donc possible d avoir deux types de serpentine : antigorite et chrysotile. Ces deux points pourront être vérifiés au Micro-Raman. Il y a présence de reliques de péridotite initiale : des pyroxènes en grande partie transformés en minéraux fibreux, des spinelles (magnétites opaques) souvent entourés de chlorite. D autres opaques, ou quasi opaques sont soit des titano-clinohumites, typiques du faciès métamorphique à éclogite, soit des minéraux oxydés qui indiqueraient que la roche est proche d une zone de failles. De part sa texture et sa composition minéralogique, il apparaît nettement que cette roche a subi de fortes déformations de directions différentes et peut correspondre à une mylonite, bien qu il soit difficile de faire une interprétation correcte pour une roche aussi peut compétente qu une serpentine. 18

19 Analyses Micro-Raman Les analyses au Micro-Raman n ont pas permis de confirmer la présence de trémolite sur la lame. En effet, les plages fibreuses analysées semblent être, plutôt que de la trémolite,du diopside fibreux remplaçant un OPX enstatite (cf. exemple de spectre annexe 6). Dans deux types de serpentine analysés que sont la matrice et les «lentilles» plus fibreuses un spectre identique est obtenu : celui de l antigorite. La présence de titane-clinohumite est confirmée par l analyse Micro-Raman. Remarque : Pour la titane-clinohumite, il n existe pas de spectre dans la base de données permettant de faire la comparaison, mais le spectre obtenu est très similaire à celui de la clinohumite et présente les mêmes particularités sur tous les minéraux de ce type. Ces variations sont sûrement dues à la présence supplémentaire de titane. Pour cet échantillon, comme pour les autres, l analyse des minéraux opaques ne donnent aucun résultats : le minéral est détérioré par le laser, ce qui modifie le spectre obtenu qui, de plus, est très bruité (cf. spectre annexe 7). Résumé : Antigorite Chlorite Diopside Titanoclinohumite opaques 50% 10% 25% 10% 5% Tableau 2: Proportion des minéraux de l'échantillon C1. Dans cet échantillon, il n y a pas, selon la loi, de minéraux contenant de l amiante. Néanmoins, il contient du diopside fibreux en quantité importante et également un peu d antigorite fibreuse. C2 : Péridotite serpentinisée à reliques d olivine Etude au microscope optique A l oeil nu, une schistosité nette n est pas discernable sur la lame mince. 19

20 Figure 8: Observation microscopique en LN de l échantillon C2 : relique de minéraux d origine mantellique (olivines, proxènes) en partie remplacés par diopside, chlorite et serpentine, partiellement mylonitisés. Cet échantillon possède de grandes plages (45% de la lame) à serpentine dominante et chlorite. La serpentine s est développée au détriment des olivines, dont il reste encore de nombreuses reliques (proportion 15%) ; des baguettes d antigorites concentrées particulièrement le long des fractures des olivines sont une preuve observable de la serpentinisation de cette dernière. Les plages de chlorite, incolore en lumière naturelle (LN), possèdent souvent un cœur plus sombre, relique du plagioclase calcique altéré et à grains très fin, auquel elles se sont substituées. Les olivines présentent sur la lame sont d origine mantellique (et non métamorphique), car elle présente une extinction en bandes successives en lumière polarisée (LP), figure typique de déformation haute pression des roches mantelliques. De plus, les olivines métamorphiques contiennent souvent des inclusions de magnétite, qu elles englobent lors de leur formation ; il n en a pas été observé dans cette lame. De nombreux clinopyroxènes (CPX), minéraux de diopside, sont observables (proportion 10% environ), certains étant en cours de serpentinisation. D autres CPX en agrégats très fins (proportion 15% environ), légèrement bruns en LN, ont remplacé les orthopyroxènes (OPX) initiaux plus facilement altérables. Il est possible d observer par endroit de plus gros cristaux de CPX en inclusion dans l agrégat : ils correspondent aux exsolutions de CPX contenues initialement dans les OPX. De nombreux indices révélateurs de phénomène de déformation sont observables sur cette lame. On peut voir des plages à grains fins (amphiboles ou pyroxènes), correspondant au broyage des minéraux et à leur recristallisation lors de déformations à de fortes températures. La lame contient également des zones, où les minéraux ont subit de fortes déformations et du cisaillement (température élevée) et forment à présent des lits mylonitisées. Finalement, quelques opaques et de la clinohumite (jaune en LN) sont présents en faibles quantité. 20

21 200µm 100µm Photographies 6 et 7: a- Observation au microscope optique en LP de la serpentinisation de l olivine : de l antigorite en fine baguettes croit dans les fractures de l olivine. b- Observation au microscope optique en LN de chlorite ayant cristallisée sur un plagioclase dont on peut encore observer des reliques : le coeur sombre au centre de la plage de chlorite. Analyses Micro-Raman Les analyses Micro-Raman confirment d une part que la matrice ainsi que les cristaux bordant les olivines sont toutes deux composées d antigorite et d autre part la présence de diopside au sein d un habitus d OPX. Résumé : Antigorite Chlorite Olivine Diopside Mylonite Titanoclinohumite opaques 30% 15% 15% 25% 10% < 5% < 5% Tableau 3: Proportion des minéraux de l'échantillon C2. Cet échantillon ne semble pas contenir d asbeste mais seulement des cristaux d antigorite aciculaires. C3: Péridotite chloritisée et serpentinisée Etude au microscope optique La lame présente une nette schistosité, soulignée par des lits bruns orangés ainsi que des lits noirs opaques. 21

22 Chorite Pyroxène porphyroblaste Opaque 1000µm Olivine Titane-clinohumite Figure 9: Observation microscopique en LN de l échantillon C3 : veine d olivine, titane-clinohumite, pyroxène et opaques contenue dans de la chlorite. Cet échantillon est composé (à 40%) d une alternance de bandes à majorité de chlorite et à serpentine. L échantillon montre des veines à olivines moins facilement observables que dans l échantillon précédant : sur certaines restantes, on observe une pseudomorphose en serpentine (lizardite et/ou antigorite à vérifier au Micro Raman). Leur présence est corrélée à celle, plus visible, de titane-clinohumite. Cette association est typique du faciès éclogite et nous renseigne sur le type de métamorphisme subi par la roche. Quelques opaques sont également présents. Dans les veines, on observe aussi deux types de pyroxènes : -les plus anciens, porphyroblastes, s altèrent souvent en chlorite. Ils sont antéschisteux. -les autres, diopsides parfois acidulaires, contiennent des inclusions de minéraux orientés selon la schistosité générale, ils ont donc cristallisé après la foliation. De la pérovskite brune, à biréfringence très faible (presque opaque) y a également cristallisé. Des veines de carbonates très fines, révélatrices d une activité hydrothermale ont cristallisé dans les espaces créés par les phénomènes de déformation subis par la roche. Analyses Micro-Raman Les analyses effectuées ne détectent que de l antigorite dans la serpentine analysée. Les analyses obtenues pour les opaques sont peut-être les meilleures pour cette lame puisqu elles permettent d identifier le spectre de la magnétite corrélé à celui de l hématite, qui vient de l altération par le faisceau du minéral opaque. Il n a pas été possible d identifier la pérovskite au moyen des analyses, les signaux obtenus étant trop bruités par le phénomène de fluorescence pour être concluants. 100µm Photographie 8: Observation microscopique en LP d antigorite cristallisant en baguette autour de l olivine. 22

23 Résumé : Chlorite Antigorite Olivine Diopside Titano- Clinohumite Magnétite Pérovskite? 30% 10% 10% 20% 10% 10% 10% Tableau 4: Proportion des minéraux de l'échantillon C3. Cet échantillon ne contient pas d asbeste. C4 : Veines de pyroxène Etude au microscope optique Cette lame est occupée en grande partie par une veine à diopsides aciculaires orientés parallèlement à la veine. Chlorite Zone de mélange de chlorite et pyroxènes broyés 1000µm Veine de diopside Figure 10: Observation microscopique en LP de l échantillon C4 : veine de diopside et chloritisation. De fines veines de carbonates de même orientation lui sont associées. Autour de cette veine, une large zone à chlorite, possédant par endroit des teintes anormales de polarisation, correspond à la zone de bordure de veine, zone de transition entre la veine et l encaissant. Quelques opaques sont en équilibre avec la chlorite. Le contact entre ces deux unités est soit franc, soit concrétisé par une zone où se mélangent pyroxènes et chlorite. La composition de cette lame ne donne pas de renseignements sur la nature de la roche encaissante de la veine. 1000µm Photographie 9: Observation microscopique en LP des teintes de polarisation anormales bleu et marron de la chlorite. 23

24 Résumé : Pour l échantillon C4, prélevé au niveau d une veine, les proportions relatives des différentes phases présentes dans la lame mince ne sont pas représentatives de celle de la roche et ne présente donc que peu d intérêt. Cet échantillon ne contient pas d asbeste. C5 : Serpentin ite à veines à olivines Etude au microscope optique La lame présente deux veines à relief élevé qui sont reliées entre elles dans une matrice incolore de relief faible. LP LN Serpentine Olivine à habitus fibreux Olivine en grains très fins et altérée Titaneclinohumite en plages fibreuses Olivine à habitus fibreux Olivine en grains très fins et altérée Magnétite en équilibre avec la serpentine Titane-clinohumite en plages fibreuses Magnétite Serpentine 1mm Figure 11: Observation microscopique en LP de l échantillon C5 : veines d olivine et titane-clinohumite dans de la serpentine. La matrice est composée de serpentine et représente environ 50% de la lame. Les veines sont composées en majorité d olivine plus ou moins altérées qui ont crue sur un habitus fibreux en association à de la titane-clinohumite (olivines métamorphiques). Certaines titane-clinohumites forment des grandes plages fibreuses de quelques centaines de microns. Il est néanmoins à noter que l habitus fibreux n est pas courant pour la titane-clinohumite et on peut se demander si ce minéral n est pas en fait de la balangéroite, inosilicate trouvé uniquement sur le versant nord du massif de Lanzo (mine de Balangero). Il y a également dans cet échantillon, de gros cristaux de magnétite en équilibre avec la serpentine et des cristaux plus petits, étant sûrement aussi de la magnétite. 24

25 1000µm 100µm Photographie 10 et 11: Observation en LN des deux formes de minéraux bruns : à gauche en grandes plages fibreuses, à droite en petites zones sans contour, associées aux olivines. Analyses Micro-Raman La serpentine ne semble être constituée que d antigorite (confirmé par plusieurs analyses dans des zones d aspects différents). Les analyses réalisées permettent de confirmer la présence de titane-clinohumite pour les larges étendues fibreuses et montrent que de quelques variations lorsque l on se déplace sur une même plage : ces variations doivent correspondre à de légères variation de la concentration en titane. Les petites zones associées aux olivines n ont pas pu être analysées, car il n a pas été possible de les localiser précisément avec le Micro-Raman. Résumé : Antigorite Olivine Titano-Clinohumite Magnétite 50% 35% 10% 5% Tableau 5: Proportion des minéraux de l'échantillon C5. Cet échantillon ne contient pas d asbeste. C6 : Métagabbro chloritisé Étude au microscope optique L étude à l œil nu de cet échantillon ne met pas en avant une orientation particulière des minéraux. 25

26 Chlorite plus ou moins fibreuse Albite Amphiboles plus ou moins altérées Zoїsite 500µm Figure 12: Observation microscopique en LP de l échantillon C6 : plagioclases calciques et amphiboles remplacés par de la zoїsite et de la chlorite. Les plagioclases (20%), les amphiboles faiblement colorées (25%) composant initialement la roche, sont peu à peu remplacés par de grandes plages de chlorites, plus ou moins fibreuses, qui occupent plus de 40% de la lame ainsi que par des cristaux de zoïsite (10%) fortement déformées. Un gros cristal de rutile presque opaque, entouré de titanite est présent sur la lame (0.5mm). De plus, le rutile est également trouvé en baguettes très fines et de même orientation dans des reliques d amphiboles brunes (riches en titane), se trouvant elles-mêmes au cœur d amphiboles plus récentes et presque incolore. Le gabbro riche en fer et en magnésium a donc subi un métamorphisme intense de type éclogite, mais sa composition chimique, riche en fer et magnésium, n a pas permis la cristallisation de grenat, ce qui explique que l on n en observe pas dans la lame. Les amphiboles qui ont un relief relativement faible pourraient être du glaucophane contenant peu de fer et étant donc très peu colorées. Pour s assurer de la nature des amphiboles une étude de composition chimique est nécessaire. 200µm 200µm Photographies 12 et 13: Observation en LN de l échantillon C6 : à gauche, rutile entouré de titanite, à droite, reliques d amphiboles brunes au coeur d amphiboles vertes. 26

27 Résumé : Chlorite Albite Amphiboles Zoïsite Magnétite Rutile Titanite 40% 20% 25% 10% < 5% < 5% < 5% Tableau 6: Proportion des minéraux de l'échantillon C6. Les amphiboles pouvant être de la crocidolite ont un habitus aciculaire et certaines peuvent posséder un rapport longueur sur diamètre légèrement supérieur à 3. Il y a donc un risque que cette roche soit considérée dangereuse aux yeux de la loi. C7 : Amphibolite à grenat Etude au microscope optique Rutile et ilménite Grenat Titanite Matrice à amphiboles vertes Apatite 500µm Glaucophane, concentration de Ti variable Figure 13: Observation microscopique en LN de l échantillon C7 : porphyrocristaux de grenat et de glaucophane entourés d amphiboles vertes, de plage à rutile/ilménite et de quelques quartz, titanites et apatites. La lame, de couleur verdâtre, présente des porphyrocristaux incolores de taille pouvant aller jusqu à 2mm. Ces cristaux, représentants environs 25% de la lame, sont des grenats. Ils sont contenus dans une sorte de matrice à amphiboles vertes à cristaux fin en baguettes le plus souvent (25% lame). Il est à noté ici, la quantité importante d amphiboles bleues sûrement du glaucophane (20%) se formant, lors d un métamorphisme HP, faciès schistes bleus ou éclogite, au dépend des pyroxènes sodiques comme l omphacite. Les amphiboles vertes sont sûrement des hornblendes vertes. Les autres minéraux présents sont : quartz et plagioclases (10%), apatite (4%) initialement en grands cristaux mais recristallisant à grains fins, titanite (2%) et des plages de rutile et ilménite associées (15%). Ces deux derniers minéraux indiquent que le gabbro initial était riche en fer et en titane, ce qui a permis la formation de grenat lors du métamorphisme. En effet, dans les conditions du métamorphisme alpin, un basalte de composition habituelle ne peut pas permet la cristallisation de grenats. 27

28 Résumé : Grenat Glaucophane Amphibole Quartz Apatite Titanite Rutile Ilménite verte 25% 25% 25% 10% 5% < 5% < 5% < 5% Tableau 7: Proportion des minéraux de l'échantillon C7. Il est probable que les amphiboles vertes appartiennent à la série actinote-trémolite et dans ce cas une importante quantité d amiante serait présente dans la roche. Afin de s en assurer il serait utile de faire une analyse chimique de ces amphiboles. C8 : Amphibolite à grenats Etude au microscope optique Epidote Actinote Albite Actinote Albite Chlorite Clinozoїsite Figure 14: Observation microscopique en LP de l échantillon C8 rétromorphose de pyroxène sodique donnant actinote et albite et plagioclases calciques remplacés par de la zoїsite et de la chlorite. Cet échantillon, qui ne présente pas de schistosité nette, est composé en majeure partie de chlorite (25%) et d actinote (25%) en aiguilles fines et orientées. Ces baguettes proviennent sûrement de la rétromorphose d un pyroxène sodique qui donne naissance à l actinote et à de l albite (cette remarque permet de donner avec plus de certitude la nature de l amphibole). De grandes plages d albite (20%) très altérées sont en partie remplacées par des minéraux de clinozoïsite (20%) et possèdent également des inclusions de rutile se transformant en périphérie en titanite. Des biotites vertes ont remplacés de petits grenats dont la forme arrondie aux contours bien marqués a été conservée. Des amphiboles sodiques (bleutés) sont également présentes en faible proportion. Leur présence, ainsi que celle de rutile, indique que la roche a subi un métamorphisme de haute pression (faciès éclogite). 28

29 200µm 200µm Photographies 14 et 15: Observation en LP de l échantillon C8 : a-actinotes en baguettes orientées, entourées d albite. b-actinote fibreuse, orientés dans de l albite. Analyses Micro-Raman Les analyses confirment la présence d actinote en baguettes orientées comme sur la photographie ci-dessus, ainsi qu en inclusion dans les plagioclases (quelques raies caractéristiques de l albite se superposent au spectre de l actinote). Résumé : Chlorite Actinote Albite Clinozoïsite Apatit Amphiboles Biotite Rutile/titanite e sodiques 25% 25% 20% 20% 5% < 5% < 5% < 5% Tableau 8: Proportion des minéraux de l'échantillon C8. Cet échantillon contient de l actinote en fines baguettes, pouvant être considérée comme amiante. C9 : Amphibolite serpentinisée et réseaux hydrothermaux Etude au microscope optique 29

30 Trémolite Trémolite fibreuse Serpentine Chlorite 200µm Carbonate Figure 15: Observation microscopique en LP de l échantillon C9 : superposition de lits à serpentine et à trémolite entrecoupés de veines à carbonates. Cette échantillon caractérise une zone à alternance de lits de serpentine, trémolite et également carbonates en veines indépendantes de la schistosité (15%). La serpentine, plus ou moins fibreuse, représente environ 40% de la lame, et contient par endroits quelques plages de chlorite (5%). La trémolite, elle, est par endroits clairement fibreuse et représente environ 40% de la lame. Lorsqu elle n est pas fibreuse, elle est souvent associée à de petits cristaux de carbonates. Quelques inclusions de titanites et d opaques sont observables dans la serpentine. Des zones oxydées indiquent la présence de circulations fluides au sein de la roche. L échantillon a sans doute été prélevé dans une zone tectonique. Photgraphie 16: Observation en LP de l échantillon C9 : trémolite fibreuse et serpentine (lentilles sombres au centre et au coin sud-ouest). 200µm Analyses Micro-Raman Les analyses permettent de s assurer de la présence de trémolite sous forme fibreuse ou non, de titanites dans les plages plus sombre et de chlorite sous forme fibreuse. La serpentine analysée n est composée que d antigorite. Le spectre obtenu pour les carbonates se superpose très bien à celui de la calcite. 30

31 Résumé : Trémolite Antigorite Calcite Chlorite Titanite Opaques 40% 40% 15% 5% 20% 5% Tableau 9: Proportion des minéraux de l'échantillon C9. Cet échantillon possède une grande quantité de trémolite fibreuse et est donc fortement amiantifère. C10 : Prasinite à veines d épidotes Etude au microscope optique Plagioclases remplacés par de la chlorite. Présence d amphiboles vertes/brune et quelques glaucophanes. Epidote Amphiboles vertes Grenats Carbonates Quartz 500µm Figure 16: Observation microscopique en LN/LP de l échantillon C10 : veines d épidotes contenant des grenats, carbonates quartz et amphiboles vertes, dans une prasinite. La lame montre, à l œil nu, une nette schistosité. Elle est en faite composée de plages de plagioclases, remplacés en grande partie par de la chlorite, et de veines déformées (80%). On observe aussi en bordure de ces plages des reliques d amphiboles vertes/brunes indiquant que la roche a subi un métamorphisme haute température, de type océanique. Les veines sont composées en majorité d épidotes qui ont cristallisées perpendiculairement à la direction de la fente, puis ont été broyées et cassées par un schistosité postérieure à la mise en place des veines S n+1. Dans les veines sont également présents de fin cristaux de micas blancs et en bordure des amphiboles vertes, pas ou peu fibreuses. Des plages de quartz semblent avoir recristallisé dans les espaces libérés par la schistosité S n+1. Des veines de carbonates associées à la présence de grenats grossulaires et d amphiboles antérieures sont, elles, antéschisteuses. La présence de ces minéraux caractérise le faciès métamorphique hydrothermal (rodingite). Dans la chlorite, il y a des zones oxydées en veines présentant des minéraux à structure colloïdale, cristaux de stilpnomélane, minéraux associés à un bas degré de métamorphisme. La roche basaltique présente donc des faciès de métamorphisme océanique, de métamorphisme de bas degré et de métamorphisme hydrothermal ainsi que différents types de schistosité, relatifs à des contraintes de directions différentes. 31

32 Photographie 17: Observation en LN de l échantillon C10 : veines d épidotes et quartz, l épidote (en beige) qui avait cristallisé perpendiculairement à la direction de la veine a été broyée et tournée. 1mm Analyses Micro-Raman Les analyses permettent de donner la nature des carbonates étudiés (associés aux grenats) : calcite. En ce qui concerne la présence de stilpnomélane, il n a pas été possible de trouver une zone assez large pour en confirmer la présence au Micro-Raman. De même lorsqu on analyse les amphiboles vertes, il n est pas possible d en déterminer la nature exacte, on obtient simplement un spectre ressemblant à celui de la trémolite. Résumé : Plagioclase, chlorite, amphiboles vertes et brunes 60% contenant environ 30% de plagioclase, 25% d amphibole, 25% de chlorite, 10% d épidote et 5% d opaques Tableau 10: Proportion des minéraux de l'échantillon C10. Epidote Calcite Quartz Grenat stilpnomélane Opaques 10% 5% 15% < 5% < 5% < 5% Il est probable que les amphiboles vertes de la matrice soient constituées en partie d actinote en baguette, pouvant représenter un risque. C11 : Prasinite Etude au microscope optique La lame présente une nette schistosité, soulignée par la présence de veines incolores visible à l œil nu. 32

33 Quartz Glaucophane Plagioclase Chlorite (quelques amphiboles vertes altérées) Opaque Epidote 500µm Carbonate Figure 17: Observation microscopique en LN de l échantillon C11 : Glaucophanes, chlorites, épidotes, amphiboles vertes et opaques dans une matrice à plagioclases recoupée de veine à quartz et carbonates. Ces veines sont composées de différents minéraux de tailles variables de quartz (5%) et de carbonates (10%).On retrouve également des inclusions de minéraux composants le reste de la lame, notamment des amphiboles bleues particulièrement grosses. Ces amphiboles aciculaires mais non réellement fibreuses sont soit des glaucophanes, soit de la riébeckite et présentent parfois sur leurs bords des recristallisations d amphiboles calco-sodiques, montrant le changement de conditions P-T (exhumation par exemple). En dehors de ces veines, des plages d albites (35%) sont largement remplacées par des amphiboles bleues (20% des minéraux de la lame) en baguettes orientées, de la chlorite (25%), de l épidote (10%), des amphiboles vertes très altérées (5%), broyées et recristallisées en cristaux à grains fins et des opaques (5%). La présence des amphiboles bleues indique que la roche s est trouvé en contexte de métamorphisme de faciès schistes bleus. Les veines, qui contiennent des amphiboles bleues de plus grosses tailles sont antérieures à cet épisode de métamorphisme. Résumé : Albite Chlorite amphiboles Epidote Amphiboles Carbonates Quartz Opaques bleues vertes 30% 20% 20% 10% 5% 5% 5% < 5% Tableau 11: Proportion des minéraux de l'échantillon C11. La nature exacte des amphiboles de cet échantillon n est pas déterminable au microscope optique. Les amphiboles bleues appartiennent à la série glaucophane/riébeckite et il est possible que certaines soient bien de la crocidolite. Pourtant, l habitus des minéraux observés sur la lame n est pas fibreux mais aciculaire. Il ne semble donc présenter aucun danger pour l être humain. 33

34 C12 : Prasinite Etude au microscope optique Glaucophane Magnétite Amphibole verte Limonite Albite 150µm Figure 18: Observation microscopique en LN de l échantillon C12 : Quelques glaucophanes dans une matrice à plagioclases et amphiboles vertes. Présence de linomite. Veines d épidotes (pistachite). De grandes plages vertes composées en majorité de pistachites (manteau d arlequin) mais aussi d autres épidotes, de chlorite aux teintes de polarisation anormales dans les bruns et des reliques de glaucophane. Dans d autres plages plus jaunâtres, composées initialement en grande partie d albite, se sont mis en place des amphiboles vertes et parfois bleuâtres au coeur, des opaques (ilménite?).les amphiboles vertes sont de types calco-sodique recristallisant sur un cœur d amphibole sodique type glaucophane. Des taches brunes correspondent sûrement à l oxydation de la pyrite (ou limonite). Dans cette lame, aucune schistosité ou orientation particulière des minéraux n est observée. La présence de reliques d amphiboles bleues indique que la roche s est trouvé en contexte de métamorphisme de faciès schistes bleus. 34

35 200µm Photographie 18: Observation en LP de l échantillon C12 : plages à grande majorité de pistachite (manteau d arlequin). Analyses Micro-Raman Le Micro-Raman permet de mettre en avant la présence de petits cristaux de clinozoïsite dans les zones à pistachite. Le signal obtenu pour les taches brunâtres est trop bruité pour être interprété et ne permet pas de confirmer la présence de limonite. Résumé : Plage à pistachite Plage à albite Pistachite Albite Amhiboles Clinozoïsite Glaucophane Zoïsite Opaques Limonite vertes? 30% 20% 10% 5% <5% 30% <5% - <5% 40% 35% <5% 5% <5% 15% <5% Tableau 12: Proportion des minéraux de l'échantillon C12. La nature exacte des amphiboles de cet échantillon n est pas déterminable au microscope optique. Pourtant, l habitus des minéraux observés sur la lame n est pas fibreux. Il ne semble donc présenter aucun danger pour l être humain. Les observations et analyses ainsi effectuées, un travail de comparaison et de synthèse des résultats peut être mis en œuvre. 35