Définition et composition
L'anorthosite est une roche ignée intrusive, c'est-à-dire cristallisée en profondeur dans la croûte terrestre, dont le constituant dominant est le feldspath plagioclase. Selon la définition usuelle, une roche est qualifiée d'anorthosite lorsque le plagioclase en représente plus de 90 % ; les descriptions géologiques québécoises reprennent généralement ce seuil.
Le plagioclase des anorthosites est le plus souvent de composition intermédiaire à calcique, dans le domaine de l'andésine et de la labradorite. La fraction restante, inférieure à 10 %, comprend principalement :
- des minéraux ferromagnésiens, tels que le pyroxène (orthopyroxène et clinopyroxène) et parfois l'olivine ;
- des oxydes de fer et de titane, notamment l'ilménite et la magnétite ;
- de l'apatite en quantités accessoires.
La roche est habituellement de couleur blanchâtre, grise ou gris violacé ; certaines variétés, riches en plagioclase foncé, paraissent presque noires. Le grain est souvent grossier, les cristaux de plagioclase pouvant atteindre plusieurs centimètres.
Lorsque la proportion de minéraux ferromagnésiens augmente, l'anorthosite passe graduellement à des roches apparentées comme la leucogabbro, la leucogabbronorite ou la norite. Ces transitions sont fréquentes à l'intérieur d'un même massif.
Origine et âge
Les grandes anorthosites québécoises appartiennent au type dit « de massif », caractéristique du Protérozoïque. Ces intrusions, qui couvrent des centaines à des milliers de kilomètres carrés, sont souvent accompagnées de roches granitiques et charnockitiques avec lesquelles elles forment des suites appelées AMCG (anorthosite, mangérite, charnockite, granite).
L'hypothèse la plus couramment admise attribue leur formation à des magmas basaltiques issus du manteau qui se seraient accumulés à la base de la croûte. Le plagioclase, moins dense que le liquide résiduel, s'y serait concentré par flottation, et les bouillies cristallines ainsi formées seraient remontées vers des niveaux crustaux moins profonds pour y cristalliser.
La plupart des massifs de la province de Grenville se sont mis en place au Mésoprotérozoïque, avant ou pendant l'orogenèse grenvillienne, qui a affecté la région il y a environ 1,1 à 1,0 milliard d'années. Les âges varient toutefois d'une intrusion à l'autre. Ainsi, Géologie Québec rapporte pour l'Anorthosite de Seignelay un âge de cristallisation imprécis de 1 692 ± 85 Ma et un âge métamorphique de 1 007 ± 6 Ma, ce dernier témoignant de la recristallisation subie lors de l'orogenèse.
Hors du Québec, l'anorthosite est également connue comme constituant majeur de la croûte des hauts plateaux de la Lune, où elle se serait formée par un processus de flottation du plagioclase dans un océan de magma primitif.
Massifs anorthositiques du Québec
Les massifs d'anorthosite du Québec se situent dans le Bouclier canadien, essentiellement dans la province géologique de Grenville, qui s'étend le long de la rive nord du Saint-Laurent.
Saguenay–Lac-Saint-Jean
Le complexe anorthositique de Lac-Saint-Jean compte parmi les plus vastes massifs d'anorthosite connus. Il occupe une grande partie du territoire au nord et à l'est du lac Saint-Jean et se prolonge vers le Saguenay. Des travaux de l'Université du Québec à Chicoutimi ont notamment porté sur le lobe anorthositique de Saint-Fulgence, et la partie sud de la région a fait l'objet d'un rapport géologique de Benoit et Valiquette.
Laurentides
L'anorthosite de Morin, dans les Laurentides, est l'un des massifs les plus étudiés du sud-ouest de la province de Grenville. La région de Labelle a par ailleurs fait l'objet d'un rapport sur une pierre anorthositique labradorescente.
Côte-Nord
Plusieurs unités jalonnent la Côte-Nord, dont l'anorthosite de Havre-Saint-Pierre et la Suite anorthositique de Vallant. Cette dernière forme une masse d'environ 125 km de longueur sur 10 km de largeur, de la rivière aux Outardes jusqu'à la rive nord du Saint-Laurent, entre Franklin et Godbout. Plus au nord, l'Anorthosite de Seignelay, au nord du réservoir Manicouagan, est une intrusion d'environ 30 km sur 15 km.
Charlevoix
Le massif anorthositique de Saint-Urbain, dans Charlevoix, est connu pour ses concentrations d'ilménite et de rutile.
| Unité | Région | Dimensions indicatives |
|---|---|---|
| Suite anorthositique de Vallant | Côte-Nord | env. 125 km × 10 km |
| Anorthosite de Seignelay | Côte-Nord (nord du réservoir Manicouagan) | env. 30 km × 15 km |
Textures et roches associées
L'anorthosite peut se présenter sous une forme massive et homogène, mais les massifs québécois montrent fréquemment des variations de texture et de composition. Les descriptions géologiques régionales y signalent :
- des niveaux ou des lentilles de leucogabbronorite et de norite, plus riches en pyroxène ;
- des zones à mégacristaux de plagioclase ou d'orthopyroxène ;
- des faciès lités témoignant de processus d'accumulation magmatique ;
- des concentrations d'oxydes de fer et de titane, parfois sous forme de masses ou de filons.
La recristallisation métamorphique est décrite dans plusieurs secteurs. Sous l'effet des déformations et des conditions de température et de pression de l'orogenèse grenvillienne, les grands cristaux de plagioclase d'origine ont pu être partiellement ou totalement recristallisés en un agrégat à grain plus fin, donnant à la roche un aspect saccharoïde ou gneissique. Les plagioclases non recristallisés conservent souvent une teinte plus foncée, gris bleuté à violacée, alors que les parties recristallisées tendent vers le blanc.
Les massifs sont en outre souvent bordés ou recoupés par des roches de la famille AMCG, notamment des mangérites et des charnockites, ainsi que par des intrusions plus jeunes. L'étude de ces relations de recoupement permet d'établir la chronologie relative de la mise en place des différentes unités.
Ressources minérales
Les massifs d'anorthosite québécois sont économiquement importants surtout en raison des minéralisations qu'ils renferment.
Fer et titane
Les oxydes de fer et de titane, en particulier l'ilménite, se concentrent localement dans les anorthosites. Le gisement du lac Tio, encaissé dans l'anorthosite de Havre-Saint-Pierre sur la Côte-Nord, est exploité depuis 1950 ; le minerai est acheminé vers le complexe métallurgique de Sorel-Tracy, où il est transformé en scories de titane et en fer. Le secteur de Saint-Urbain, dans Charlevoix, a aussi connu une exploitation historique d'ilménite et de rutile.
Phosphate et autres substances
Certaines unités associées aux anorthosites contiennent de l'apatite en concentrations notables. Le complexe anorthositique de Lac-Saint-Jean renferme notamment des minéralisations en apatite, en fer et en titane qui ont fait l'objet de travaux d'exploration.
Pierre de taille
L'anorthosite, roche dure et résistante, est également considérée comme pierre architecturale et ornementale. Les variétés à plagioclase labradorescent présentent un intérêt particulier pour ce marché.
Labradorescence
La labradorescence est un phénomène optique propre à certains feldspaths plagioclases, en particulier la labradorite. Elle se manifeste par des reflets irisés, souvent bleus ou verts, plus rarement jaunes ou orangés, qui apparaissent selon l'angle d'observation. Ce jeu de couleurs résulte de l'interférence de la lumière dans de fines lamelles internes du cristal, produites lors du refroidissement du feldspath.
Le nom du minéral et du phénomène rappelle le Labrador, où des labradorites irisées ont été décrites dès le XVIIIe siècle. Les anorthosites qui contiennent des plagioclases labradorescents en quantité suffisante peuvent être polies et utilisées comme pierre décorative.
Au Québec, un rapport d'exploration archivé par le gouvernement documente un projet de pierre anorthositique « labradorescente » dans la région de Labelle, dans les Laurentides. Ce type de document fait partie des archives d'exploration minière versées au système d'information géominière du Québec.
Recherche et cartographie
Les massifs d'anorthosite du Québec font l'objet de travaux de cartographie et de recherche depuis le XXe siècle. Le ministère responsable des ressources naturelles, sous ses différentes appellations (ministère des Richesses naturelles, ministère de l'Énergie et des Ressources, puis ministère des Ressources naturelles et des Forêts), a publié de nombreux rapports géologiques consacrés à ces roches, dont une contribution à l'étude de l'anorthosite de la Côte-Nord du Saint-Laurent et des rapports régionaux sur le Lac-Saint-Jean.
Ces travaux sont aujourd'hui accessibles par l'intermédiaire de Géologie Québec et du système d'information géominière (SIGÉOM). Le lexique stratigraphique de la province de Grenville y décrit les unités anorthositiques officiellement nommées, comme l'Anorthosite de Seignelay, en précisant leur extension, leur lithologie et, lorsqu'ils sont connus, leurs âges isotopiques.
Les universités québécoises contribuent également à l'étude de ces roches, notamment l'Université du Québec à Chicoutimi, dont les travaux sur le complexe du Lac-Saint-Jean portent sur la structure interne des massifs et leurs minéralisations. L'anorthosite figure aussi parmi les roches étudiées dans les cours d'identification pétrographique, par exemple à Polytechnique Montréal.
Sur le plan terminologique, l'Office québécois de la langue française consigne le terme « anorthosite » dans le Grand dictionnaire terminologique.