Role de protection exerce par la couverture triasique vis à vis de l'évolution geochimique superficielle du socle granitique de La Pena, près de Poblet (Tarragone, Espagne)

25 ARXIUS de l'Ese. d'Ag ic. de Ba celona ROLE DE PROTECTION EXERCE PAR LA COUVERTURE TRIASIQUE VIS A VIS DE L'EVOLUTION GEOCHIMIQUE SUPERFICIELLE DU SOCLE GRANITIQUE DE LA PENA, PRES DE POBLET (TARRAGONE, ESPAGNE) Jaume BECH BORRAS O ), Y es CHEVALIER (2), e lean DEJOU (3) INTRODUCTION Le cad e de l'e ude q ui a sui e se de la Co dille e. L'al í ude du si e es si ue dans la Co dille e P eli o ale, ap- d'en i on 900 me es, mais elle a ein pa enan a l'ensemble des Ca alanides, 1201 me es. La s uc u e géologique, -VIRGILI (1964), qui cou e la pa ie a ec ée pa une ec oniq ue in ense oues de la p o ince de Ba celona e ASHAUER e al (1935); CALVET ceHe de Ta agone. Il se localise plus (1976)- es o mée ici pa des ma é- exac emen dans la égion de la Conca iaux sédimen ai es iasiq ues d 'u ne de Ba be a, a la Pena, appa enan a les g ande épaisseu (plus de 200 me es de Mon agnes de P ades, au sud de Poble , puissance) a ec les conglomé a s e qui g oupe les somme s les plus éle és g es ouges du Bundsands ein, les cal- (1) Labo a o i de Sois, Escola Uni e si a ia d'Enginye ía Tecnica Ag ícola, U gelJ. 187. BARCELONA· 36 (2) Labo a oi e de Géologic de I'Uni e si é, A cnue de Val osc, 06034 NICE· F ance (3)INRA· S a ion d' Ag onomie, Domaine de Mondési , 12 A enue de l' Ag icul u e, 63039 CLFRMOND- FERRAND Cedcx. F ance 26 AR X IUS de l'Esc, d'Ag ic, de Ba celona cai es e dolomies du Muschelkalk, e- posan di ec emen su le socle g ani i- que in usi -VIRGILI (1960). ee e s a ig aphie. ela i emen simple, se complique d'ailleu s dans le P io a a ec la p ésence de ma é iaux paléo- zoi'ques, ju assiques e c é acés e des in usions de na u e di é en e, syéni- ique e dio i ique, qui appa iennen , ou comme les g ani es, al'o ogénese sudíHe ou as u ienne. A la Pena, le g ani e es p o ondé- men al é é, mais les a enes son en pa ie ossilisées pa la cou e u e ia- sique e en pa ie dégagées ( igu e 1). C'es l'examen compa é de ces o ma- ions meubles a ec l'é ude de leu s ca ac é is iques essen ielles qui a dé- so mais e eni no e a en ion. ETUDE PETROGRAPHIQUE DU GRANITE Obsc 'a ions nzie oscopiques Le mic oscope pola isan é ele la p ésence de qua z, d'oligoclase (An. 20), es abondan e e sé ici isée e de bio i e chlo i isée. Le~ eldspa hs po as- siqucs son peu isibles: 0,50 % d'ap es l'analyse modale; mais I'u ilisa ion de la mic osonde élec oniq ue pe me de decou i de nomb euses plages d'o - hose in e s i ielle, c yp oc is alline, de es pe i e aille, non décelable au mi- c oscope o dinai e, ayan la bi é in- gence du qua z e appa ue en in de c is allisa ion du magma. Le po assium se concen e dans ces eldspa hs, alo s que les bio i es chlo i isées on pe d u o alemen ce élémen , y comp is les sé ici es des plagioclases qui on peu e e a ein ainsi un s ade de e miculi- sa ion p écoce. Tou e ois ala pé iphé- ie des bio i es al é ées. on en egis e pa ois la p ésence du po assium, com- me si celui-ci a ai di usé su le pou - ou des c is aux. Composi ion chimique e Pa ame es eh im ieo-m in e alogiqu es (Tableau J) Le calcul des pa ame es CPIW ange la oche pa mi les g ani es calco-alcalins, subplagioclasiques. Tou e ois ois ca- ac é is iques pa iculie es la app o- chen é oi emen des g anodio i es: la eneu en K2 0, es oisine de la moyenne de ces oches -DALY (1933 h le pou cen age d'o hose moins éle é que celui des plagioclases, e la aleu du pa ame e de sa u a ion (35,3), oisin de celui des oches mésoc a es. Pa ai- lleu s, la posi ion du poin ep ésen a i de sa composi ion chimique dans le diag amme de La Roche (1972) la si ue ou a p oximi é du clan des g anodio- i es. Analyse de I'O hose e yp oc is alline (Tableau I) E ec uée a l'aide de la mic osonde, elle mon e que le miné al es es iche en K2 0, d'ailleu s légé emen su es imé, 27 ARX IUS de l'Ese. d' Ag íe, de Ba celona le pa ame e Z é an de 4,2 au lieu de 4,0. C'es la plus o e eneu compa i- ble a ec la s ue u e d'un eldspa h po assique e le miné al es es p oche de l'adulai e des G isons déc i pa DEER e al. (1962) Analyse de la ehlo i e (Tableau /) Le miné al es essen ieIJemen cons- i ué de Si0 2, A1 2 0 3, FeO (le e o al es exp imé sous omle de +) e de MgO. La eneu de K2 O es ex eme- men aible, comme sou en dans les chlo i es. Le ealcul de la o mule s uc u ale e eelui du pa ame e Fe/ Fe + Mg clas- sen le miné al ala on ie e des pyeno- ehlo i es-b uns igi es -DEER e al (1962), mais plus p oehe cependan des b uns igi es. La eompa aison a ee un miné al de Nou elle-Zélande es a ce éga d es signi ica i e; il Y a en pa i- culie inden i é ema quable de la com- posi lon des couches é aéd iques, Composi ion miné alogique ap oehée du G ani e (Tableau /) Ces données pe me en une es Ín1a- ion quan i a i e app ochée de la composi íon du g ani e oú I'on é i ie l'abondance des plagio clases. ETUDE COMPARATIF DES ARENES FOSSILlSEES PAR LE TRIAS ET DE CELLES QUI NE SONT PAS RECOUVERTES PAR CETTE FORMA nON Les a enes on é é ecueillies ala oís sous la cou e u e iasíque e en deho s de ce e o ma ion. Elles di e en pa un ce ain nomb e de ca ac é is iques, conce nan la couleu , I'ameublisse- men , la eomposi ion de leu s ae ions ines ( ( 211) e l' é olu ion géoehímique globale. 1/ Couleu Saus la eou e u e iasique, l'a ene ep ésen ée pa un éehan illon E.62 (150-200 cm du somm e ) es lé gé e- men ubé iée. Sa eouleu a l'é a sec dé e minée pa le code Munsell donne: 10 y R 7/4 a 6/4 (b un jauná e). Pa eon e, I'a ene E.63 (100-120 cm) e- eueillie ho s de ee e eou e u e ne l'es pas; sa eouleu es de 10 YR 7/3 a 6/3 (b un pale). 2/ Ameublissemen supe ieiel ( ig. 2) Les diag ammes oú igu en en abs- cisse la aille des pa icules dé em1Ínée pa la g anulome ie e en o donée les ae ions eumulées, mon en que l'a ene non ubé iée, ho s de la eou e - u e iasique, a subí un ameublissemen plus ma qué. En e e , la ae ion ine 0,2011 ep ésen e iei 9,5 % du o al con- e seulemen 2 % dans l'a ene ossilisée. 28 ARXIUS de l'Esc. de Ba celona 3/ Composi ion des ac ions ines ( 2J1. ( ig. 3) -A ene ubé iée Les di e s diag a nmes de RX pe me - en d 'iden i ie la p ésence d'in e s a i- iés i égu lie s 10-14 X non gon lan s ( aie a 12,8 X inchangée a la sui e du ai emen al'é hy1ene-g1yco1 e s'éc a- san a 10 X au chau age), d 'illi e, de . kaolini e (7,19 X) e d 'halloysi e (7,67 X), la deshyd a a ion de ce miné- al a 2500 C p o oquan une o e c oissence du pic a 7,14 X. Le qua z comple e ce co ege a gileux. La cou be d'analyse he mique di é- en ielle co obo e ce diagnos ic mon- an en ou e la p ésence d'oxydes de e g ace a un pie exo he mique impo - an a 350 0 C. La he mog a imé ie déma que un dépa d'eau accusé en e 400 e 600 0 C a ibué aux miné aux 1/1/. Le ca1cu1 donne des eneu s de 25 % e de 35 % espec i emen pou l'illi e e l'associa ion kaolini e + halloy- si e, andis que les oxydes de e , es- ponsables de la colo a íon de l'a ene e ixés su les a giles a eignen 6,3 %. La phase (2J1. es moins iche en SiOq que celle de l'a ene non ubé iée ( ableau Il) e le appo Si0 2 / Al 2 0 3 indique une bisialli isa ion anche -PEDRo (1968). A ene non ubé iée. La composi- ion de la ac ion (2J1. es di é en e de la p écéden e. Les mine aux a gileux son les sui an s: smec i e, illi e e su - ou kaolini e es abondan e; il n'y a id qu'un seul pie a7,14 $. mais plus im- po an e non dédoublé. Une es ima- ion app ochée donne espec i emen 25 %d'illi e,45 %de kaolini e e seule- men 3,4 % d'oxyde de e . Mais le appo Si0 2 / A1 2 0 3 2,95 aduí aussi une bisialli isa ion. 4/ E o/u ion géochimique g/oba/e (Tableau IIl) Celui-ci con ien les analyses chimi- ques du g ani e ais e des deux ypes d'a enes. On cons a e que la composi- ion de l'a ene ubé iée es peu di é- en e de celle de la oche-me e, ce qui adui une al é a ion chimiq ue es ménagée. En e e , CaO e MgO son inchangés e meme K2 O s'acc o en p opo ion ela i e, en aison de l'in- ulné abili é des eldspa hs po assiq ues c y p oc is allins. Na~O se é ele le ca ion plus mobile. Tou Fe2 + es ans o mé en Fe3 + e on no e une ce aine désilici íca ion. Pa con e, dans l'a ene non ubé iée, l'al é a ion s'accuse, ca si MgO es ou- jou s cons an , CaO e Na2 O son o e- men é acués (57 e 53 %). L'hyd a a ion es aussi plus éle ée andis que la désili- d ica ion ne p og esse que es peu. La séquence d'al é a ion despuis le g ani e al'a ene non ubé iée s'é abli com sui , a ec les di e s élémen s classés pa o d e de mobili é c oissan e: Fe, Al, Ti, K ( Mg ( Si ( Na ( Ca Indices de REICHE (1943), ep is pa RUXTON (]968) (Fig. 4) La ep ésen a ion g aphique de la a ia ion des deux pa ame es WPI e PI de a~on explici e que l'al é a ion chi- mique es plus accen uée dans le cas de l'a ene non ubé iée, pa sui e de la aleu néga i e de l'indiee WP 1. 29 ARXIUS de l'Esc. de Ba celona In dice de PARKER (1970) ( ig. 4) Ce au eu a p oposé pou I'é ude de l'al é a ion chimique des oches, l'u ili- sa ion d'un indice oú son p is en comp e d'une pa les ca ions qu'il conside e comme les plus mobiles, e d'au e pa les éne gies de liaison de ces memes ca ions a ec l'oxyg¿me. Il es dé ini comme sui : Pa - Ca + Mg + K Na ] x 100 .0,7 0,9 0,25 0,35 La igu e 4, ep ésen an la a ia ion de" ce · indice despuis le g ani e ais jusqu'aux a enes, mon e qu'il n'es pas modi ié dans l'a ene ubé iée, alo s qu'il diminue dans l'a ene non ubé iée, ésul a qui co obo e les données déja acquises. CONCLUSION GENERALE A la Pena, nous sommes donc en p ésence de deux ypes d'a enes g ani- iques: l' une, ossilisée pa la cou e - u e iasique, a subi une é olu ion géochimique ménagée, dans le domaine de la bisiallisa ion, e dans des condi- ions légé emen ubé ian es. Ce e é o- lu ion se mani es e d'ailleu s a ec une g ande ampleu a la su ace du socie he cynien en Espagne e la ubé ac ion peu é e accusée - VIRG ILI e al (1974). L'au e dégagée de ou e cou e u e sédimen ai e es ma quée aussi pe une al é a ion ca ac é is ique du meme do- maine de la bisialli isa ion, mais elle es plus accen uée comme l'indiquen la g anulomé ie, l'é ude des miné aux a gileux secondai es e l'é olu ion chi- mique globale. Ce e di é ence peu s'explique pa le ole de p o ec ion es e icace exe cé pa les puissan es assises du T ias, qui on limi é les e e s des agen s clima Í- ques e igé la p og essions de l'al é- a ion. Mais ces a enes se din inguen aussi pa la ubé ac ion qui n'appa ai ici que sous le T ias. Elle es conside ée comme an é ieu e au Bundsands ein dans la Chaine Ibé ique e le Sys eme Cen al espagnol -VIRGILI e al (1976; HER- NANDO COSTA e al (1978). Ce ype d'al é a ion ubé ian e a é é égalemen obse ée su le socie dans l'Oues de l'Espagne sous des cou e u es plus é- cen es: albienne, paléocene, miocene, plio-pleis ocene e les au eu s es imen que ce p ocessus a pu se dé oule pen- dan une es longue pé iode géologique comp ise en e le pos -he cynien p é- iasique e le débu du Miocene -Mo- LINA e al (1980). Ainsi les a enes de la Pena di é e aien aussi au poin de ue de leu age, l'une é an an é iasique e l'au e, non ubé iée, . beaucoup plus écen e, sans dou e pos mio cene e ca ac é isée pa une é olu íon géo- chimique plus ma quée. 30 ARXIUS de ,'Ese. d'Ag ie. de Ba celona SUMMARY A La Pena, nea Poble (Ta ago- ne, Spain), he he cinían basemen is highly al e ed; i has p oduced wo kinds o sands: one Iigh ly ubi ied and ossilized by a íassic co e lng made o sands one and lime laye s o Bundsands ein and Mu schelkalk; and he o he no ubUled and ee om any sedimen a y co e ing. Bo h ha e de eloped in an en i onmen p opi ious o he bíali iza ion, bu he ee sand is cha ac e ized by a mo e sensible supe - icial geochemical e olu ion. as we can see by g anulome y, by he s udy o clay mine als in whích kaolini e is in g ea e quan i y, and by he whole che- mical al e a ion. We can unde sÍand his di e ence ecalling he pa o p o ec ion played by he iassíc co e ing which has limi- ed lle in e en ion o al e a ion agen s. On he o he hand he ubi ica íon which appea s only u nde iassic could be explained by a di e en ch onology o hese sands, one being o a p e- iassic age and he o he much mo e ecen , doub lessly pos -mio cene. RESUM A la Pena, p op de Poble (Ta a- gona), el sócol g aní ic he cinh és o - amen al e a ; ha dona lloc a dos ipus d'a ena: una de lleuge amen ubi icada i ossili zada pe un e- cob imen iasic cons i ui' pe capes g esoses i calca les del Bundsands ein i del Muschelkalk; i l'al a no ubi icada i desp o ei'da de o a cobe u a sedi- men a ia. To es dues s'han desen olu- pa en un ambien a o able a la bis- sial·li zació, pe o l'a ena lliu e es ca ac- e i za pe una e olució geoquímica supe icial més acusada, al com ho mos en la g anulome ia, l'es udi deIs mine als a gilosos, en els quals la caoli- ni a és més abundan , i l'al e ació química global. Hom po adona -se d'aques a di e- encia e ocan el pape de p o ecció exe ci pel ecob imen iasic que ha limi a la in e enció deis agen s de I'al e ació. D'al a banda, la ube acció que no apa eix més que al T iasic po- d ia explica -se pe una c onología di e en pe a aques es a enes, essen una d'eda an e ülsica i l'al a, mol més ecen , sens dub e pos miodmica. ---- x Tableau 1. COMPOSITION CHIMICO-MINERALOGIQUE DU GRANITE DE LA PENA ET FORMULES STRUCTURALES DE DEUX DE SES CONSTITUANTS Elémen s G ani e ais Composi ion miné alogique Fo mules s uc u ales app ochées E 61 app ochée en % O hose: 32 oxygenes La Pena Sí 11,900 Al4+ } 4,042 AP+ Fe3+ 0,005 Tí 0,003 Fe2+ - Mn 0,003 Mg - Ca 0,038 Na 0,188 T K 3,971 X 15,942 Z 4,208 4,5 0,7 M~1. An 94,8 1) O ~----------- FELDS 32,3 Adulai e des G isons 11,939 4,066 0,006 - - 0,019 0,006 0,264 3,715 16,01 4,00 6,6 0,6 92,8 . Chlo i e 280xygenes B uns igi e La Pena ~ou elle Zélande 5,868}8 O 5,864}~ 2,132 ' 2,136 ' 2,485 1 2,307 0,473 -0,057 5,144 5,605 11,8 11,63 0,112, > 4,073 3, 143 1 0,014 0,048 0,003 Fe/Fe+Mg 0,56 0,66 » ::o e .Il o. (1) ñ !'3 o. ~ i· g. ~ ~ O- ::¡ Q) ~ 32 Tableau Il. ANALYSES CHIMIQUES DES FRACTIONS < 2¡.L DES ARENES I Elémen s A ene ubé iée E.621 A ene ubé iée E.631 Si02 AI 2 0 3 FC203 FeO Ti0 2 P20S MnO CaO MgO K2 0 N:i;!O H2 O+ H2O- 36,60 22,20 7,39 - 0,76 0,43 0,11 3,57 1,98 2,50 1,35 21,74 1,37 44,10 25,40 5,40 - 0,24 0,26 0,06 1,66 1,74 2,36 0,76 16,43 0,46 TOTAL 100,00 98,87 Si0 2 /AI 20 3 2,8 2,95 33 AR XI US de l' Ese, d' Ag ic. de Ba celona Tableau III. ANAL YSES CHIMIQUES GLOBALES DES ARENES COMPARÉES A CELLE DU GRANITE FRAIS Elémen s G ani e ais A ene ubé iée E.61 E.62 A ene non ubé iée E.63 Si0 2 68,50 64,10 6350 AI 20 3 15,30 16,80 16,90 Fe203 0,49 4,30 4,40 FeO 2,94 aces aces TíO;. 0,42 0,60 0,60 P20S 0,23 0,33 0,22 MnO 0,06 0,05 0,09 CaO 1,90 1,90 0,82 MgO 1,57 1.60 1,60 K20 2,95 4,25 3,85 Na20 3,48 2,40 1,60 H 2 O+ 1,60 2,54 4,43 H 2 O- 0,17 0,52 1,30 TOTAL 99,61 99,39 99,31