Résumé
L'échelle numérique des temps géologiques repose pour une bonne part sur des datations absolues de bentonites. Ces minces niveaux argileux intercalés dans les séries sédimentaires ont souvent été engendrés par des éruptions volcaniques lointaines. Pour s'assurer de cette origine, le volcan source restant le plus souvent inconnu, diverses méthodes sont employées telles la géochimie, la minéralogie des argiles ou l'étude des minéraux lourds. Parmi ces derniers c'est le zircon qui est le plus employé pour les datations. Nous montrons qu'une description morphologique de la population des cristaux de zircon, jusqu'ici peu pratiquée pour des bentonites, est pourtant susceptible de mieux assurer la qualité et la pertinence des âges trouvés. En particulier l'origine volcanique, le type de volcanisme comme le caractère éolien du dépôt ne peuvent qu'en être mieux appréciés. La description typologique des populations de zircons a été élaborée de façon empirique (Caruba & Turco, 1971 ; Pupin, 1976 ; Pupin, 1980) en étudiant statistiquement la forme externe des cristaux de zircon extraits de granitoïdes. Classant ainsi les plutonites selon la morphologie de leur zircon, Pupin (1976) a également envisagé les cristaux d'origine volcanique qui nous intéressent ici, signalant notamment (p. 225-285) les typologies les plus fréquentes des zircons de roches volcaniques. À la différence du zircon des granitoïdes calco-alcalins, les faces pyramidales de la famille (211) y seraient très peu développées, un fait d'expérience qui a été diversement interprété par la suite (Vavra, 1990 ; Benisek & Finger, 1993 ; Vavra, 1993). Rapportée au coût de la datation, cette approche naturaliste est presque gratuite et fournit des informations utiles pour l'interprétation des âges obtenus. Les exemples que nous présentons dans cet article sont confrontés à des résultats géochronologiques, préliminaires (travaux en cours avec J.L. Paquette, Clermont-Ferrand) ou récemment publiés (Kaufmann et al., 2004), concernant l'âge absolu de la limite Frasnien-Famennien.
Mots-clés : Zircon, Bentonite, Frasnien, U-Pb, Belgique
Abstract
Zircon morphology and size from bentonites near the Frasnian-Famennian boundary have been investigated. Belonging to the upper rhenana Conodont Zone, one bentonite from Steinbruch Schmidt type section (Germany) has been recently dated by U-Pb on zircon at 377.2 ± 1.7 Ma (Kaufmann et al., 2004). Seven bentonites from the Lion quarry near Frasnes (Belgium, fig. 1A) belong to the hassi (?), jamieae and lower rhenana Zones (fig. 1B). In Frasnes the argillaceous, cm-thick levels have a distinctive mixed-layer illite-smectite clay content, taken as derived from volcanic smectite (Deconinck et al., 2003; Gouwy et al., 2003). Zircon morphologies have been studied after Pupin (1976, 1980) together with the crystal size distributions. No zircon crystals were found over 125 µm in mesh size while most of the separated crystals are under 63 µm. The adjoining Frasnian calcschists yielded no zircon (greater than 32 µm, smallest mesh size). This favours an aeolian-controlled bentonite deposition during discrete events. Zircon morphologies (fig. 1C-D) characterize a volcanic origin for the Frasnes bentonites (4 with high T index, 1 from hyper-alkaline rocks), while Steinbruch Schmidt zircons are typical of plutonic sources (calc-alkaline granite and migmatite). Our provisional U-Pb on zircon age data are all identical, within error (2s), with the Steinbruch Schmidt age, especially the 376.4 ± 0.6 Ma of bentonite 3 belonging to the jamieae Zone (fig. 1B). The results may help bracketting the absolute age of the Frasnian-Famennian boundary. The cheap, naturalist techniques used for characterizing zircon morphology should become a standard operation prior to U-Pb dating of bentonites.
Key words: Zircon, Bentonite, Frasnian, U/Pb, Belgium
Dernière mise à jour le 30.06.2015