• Les massifs de lherzolites
• Les péridotites
• Evolution du manteau supérieur sous les Pyrénées ariégeoises.
• La lherzolite de Lherz : Les profondeurs terrestres au sommet des Pyrénées ariégeoise

Les massifs de lherzolites

      Les endroits où apparait la lherzolite sont tous situés dans la Zone Métamorphique Nord Pyrénéene. Elle forme des corps - ou massifs - concentrés en groupes. La moitié des 40 massifs de Lherzolite répertoriés dans la chaîne Pyrénéenne est localisée dans le département de l'Ariège. Deux groupes sont distingués : le groupe Prades-Bestiac et le groupe Vicdessos-Lherz. Le dernier groupe, le plus volumineux et le plus intéressant, a été le sujet de nombreuses études depuis Lacroix (1894), en particulier au Muséum.

      Le corps de lherzolite de l'étang de Lherz, ou Lers, est situé à environ 1200 mètres d'altitude dans les Pyrénées ariégeoises (Photo 5 et 6). Il est souvent réduit à l'état de petits fragments anguleux de quelques centimètres, cimentés les uns aux autres par du calcaire. Cette roche particulière, une brèche dans le langage géologique, a été produite par l'excès de pression causé par le gaz carbonique issu de la décomposition du carbonate de calcium sous l'effet de la température.

      Le massif lui-même est constitué essentiellement de la lherzolite qui prend un aspect lité du fait de la présence de fins lits de webstérite à spinelle (photos 1-2 ; voir galerie), ou plus rarement, de bandes métriques de pyroxénites riches en grenats (photo 4). Parfois s'intercalent également des bandes de harzburgites (photo3). Ces bandes, qui peuvent atteindre 20 mètres d'épaisseur, sont facilement reconnaissables sur le terrain par une couleur jaune-orangé, qui contraste avec la patine noir-verdâtre de la lherzolite. Lherzolites et harzburgites sont localement recoupées par des filons de pyroxénites riches en amphiboles, de 30 cm d'épaisseur et par quelques veines de hornblendite (amphibolite) à phlogopite (photos 9-10).

      Les péridotites (lherzolite et harzburgite) et les pyroxénites associées ont été fortement déformées au cours de leur remontée des profondeurs. Un aplatissement généralisé des minéraux définit une foliation; l'élongation des grains de spinelle matérialise la linéation minérale. Cette foliation semble presque parallèle au litage. En fait, les lits de pyroxénite sont étroitement plissés, les plis sont généralement petits, asymétriques et isoclinaux (photos 11-12-15). On a pu estimer que ces déformations se sont produites vers 30-40 kilomètres de profondeur, à des températures de l'ordre de 900°C.

      A Lherz, les péridotites sont faiblement serpentinisées et présentent des variations dans leur composition, particulièrement dans les proportions du clinopyroxène. Les lherzolites pauvres en clinopyroxènes sont rares et se trouvent uniquement dans les bandes harzburgitiques.

      De même, la minéralogie des pyroxénites est variée; elles sont divisées en 4 groupes :

• Les webstérites à spinelle
• Les orthopyroxénites
• Les clinopyroxénites à grenats
• Les ariégites à grenats

      Les nombreux travaux scientifiques réalisés ces vingt dernières années, en particulier au Muséum, ont permis de débrouiller l'histoire géologique de la lherzolite de Lherz. Elle est née dans l'asthénosphère, la couche molle du manteau supportant les continents, il y a environ 2 milliards d'années, à une profondeur d'environ 80 kilomètres. De cette histoire ancienne dérivent en fait toutes les péridotites et sans doute une partie des lits de pyroxénite. Après s'être collées à la frontière de la plaque européenne, les lherzolites ont subi toutes les vicissitudes géologiques des Pyrénées, qui les ont progressivement portées à la surface. Pendant l'orogenèse hercynienne, elles sont situées à une profondeur d'environ 50 kilomètres. Mais c'est pendant la rotation de la péninsule ibérique par rapport à la plaque Européenne, il y a 100 millions d'années, qu'elles vont quitter le manteau. Les mouvements tectoniques le long de la faille nord-Pyrénéenne vont déformer et découper des fragments dans le manteau, de la taille du massif de Lherz, à la manière d'un gigantesque ciseau à bois. Celui-ci va être porté à une profondeur d'environ 30 kilomètres, dans la base de la croûte. Ensuite, la collision à l'Eocène, va porter les fragments du manteau ainsi que les roches de la croûte profonde (granulites) à faible profondeur; l'érosion et le rabotage par les glaciers quaternaires termineront le travail, en dégageant progressivement les roches profondes.

      Actuellement, les 1herzolites sont classées comme des roches éruptives de la famille des péridotites (40-90 % d'olivine ou péridot) renfermant d'importantes proportions de pyroxène, notamment de clinopyroxène (silicate de calcium, magnésium et fer), de couleur vert bouteille. Dans la lherzolite de Lherz, les différents minéraux sont présents dans les proportions suivantes :

• olivine : 50-60%
• orthopyroxène : 25-30%
• clinopyroxène :5-15%
• spinelle : 2-3%

Figure 1 : Photographie d'une plaque mince de lherzolite de Lherz prise au microscope polarisant (grossie 100 fois). L'olivine présente de belles colorations vives, rougeâtres à jaunâtres; l'orthopyroxène est gris; le clinopyroxène vert-bleuâtre et le spinelle noir. Tous les minéraux ont des formes allongées, en fuseaux. Ils ont été mécaniquement déformés pendant la lente remontée de la lherzolite des profondeurs du manteau.

Figure 2. De nombreux éboulis d'origine glaciaire sont visibles sur les flancs du massif de Lherz, notamment sur le bord de l'étang. Grâce à leur patine, les éboulis sont des endroits privilégiés pour observer les relations entre les divers types de roches qui constituent le manteau supérieur et établir une chronologie dans les différents évènements géologiques qui se sont succédés. Sur cet échantillon, on peut identifier la lherzolite, de patine ocre-jaune, parcourue de multiples lits de webstérite à spinelle, parfois à patine blanchâtre. Le tout est recoupé par des filons marron à noir d'ariégite amphibole (voir tableau ci-dessous). Ces dernières sont agées d'environ cent millions d'années.

Figure 3 : cette clinopyroxénite à grenat (rouge) est une des roches rares du manteau que l'on retrouve dans le massif de Lherz (collection Laboratoire de Minéralogie du MNHN, Paris; cliché J. Lossel). Il s'agit d'un échantillon de 10 centimètres scié.

Etudier et conserver ces roches rares, c'est la tâche des laboratoires de recherche. Le laboratoire de Minéralogie du MNHN de Paris conserve et met à la disposition des chercheurs une collection de plus de l000 échantillons de la région de Lherz, dont certains ont été récoltés au début du siècle par Alfred Lacroix.