Gem-Corundum in alkali basalts and their enclaves at Madagascar : Petrologic and metallogenic signification

Madagascar est l'un des plus grands pays producteurs de corindons gemmes provenant des environnements de basaltes alcalins. Les gisements, les plus connus, sont les gisements secondaires situés à Ambondromifehy au Nord du pays (paléoplacer et placer à saphir), à Soamiakatra - Mandrosohasina au Centre (gisement de rubis primaire, placer et paléoplacer à rubis et saphir), et à Vatomandry dans partie orientale de l'île (paléoplacer et placer à rubis et à saphir). Soamiakatra est le seul gisement primaire où les rubis se rencontrent dans des xénolithes (métagabbros et pyroxénites) qui ont été remontés jusqu'à la surface par le volcanisme basaltique de l'Ankaratra. La pétrographie a permis de mettre en évidence deux conditions de formation du rubis à la limite du domaine de l'éclogite (HT ~ 1100°C, HP ~ 20 Kb) et du faciès granulitique (HT ~ 1100°C, BP < 15Kb). Par contre, les saphirs proviennent d'une chambre magmatique mafique alcaline à la limite croûte continentale inférieure-manteau supérieur infra-continental. Ces saphirs se rencontrent dans et/ou associés à des xénolithes de syénite et d'anorthoclasite enclavés dans les basaltes. Les basaltes alcalins transportent ces corindons vers la surface, et ils sont liés à la remontée asthénosphérique et à l'amincissement lithosphérique Oligocène-Quaternaire qui se situe sous le plateau de l'Ankaratra, et marqués par des extensions E-W et N-S. Les valeurs isotopiques de l'oxygène des rubis issus des placers (?18O moyen = 3,1 ± 1,1 ‰) s'intègrent dans l'intervalle des valeurs isotopiques des rubis associés aux roches mafiques et ultramafiques (1,25 < ?18O < 6,8‰), alors que celles des saphirs issus des paléoplacers et placers ont une valeur moyenne de ?18O de 4,5 ± 0,5‰ qui se superpose à l'intervalle isotopique des roches syénitiques à saphir (4,4 < ?18O < 8,3‰). Les inclusions solides identifiées tels que pyrochlore, samarskite, uraninite et anorthoclasite dans les saphirs confirment une source syénitique. Les zircons qui sont associés aux saphirs donnent des âges U-Pb inférieurs à 35 Ma, contemporains du volcanisme, alors que les zircons inclus dans les rubis d'origine métamorphique et associés aux xénolithes mafiques et ultramafiques, donnent un âge U-Pb Pan-Africain à environ 750 Ma. On peut toutefois noter que les zircons datés in-situ des xénolithes d'anorthoclasite montrent deux âges de cristallisation, 35 et 17 Ma, légèrement antérieurs à contemporains aux premières manifestations volcaniques de l'Ankaratra. La typologie des corindons, leur analyse isotopique et les datations obtenues mettent en évidence au moins deux sources majeures pour les corindons associés aux champs basaltiques malgaches : les rubis associés aux métagabbros et pyroxénites à grenat seraient liés à des complexes mafiques-ultramafiques de base de croûte métamorphisés dans le faciès éclogitique, et rétromorphosés dans le faciès granulitique au Pan-Africain ; alors que les saphirs remontés durant l'Oligo-Plio-Quaternaire seraient contemporains au volcanisme et générés par des liquides différenciés d'un magmatisme alcalin comme le suggère leur composition isotopique en oxygène à signature syénitique.Madagascar is one of the principal producers of gem corundums recovered from continental basaltic fields. The main deposits are the secondary deposits of Ambondromifehy in the northern part of the country (sapphire-bearing palaeoplacer and placer), Soamiakatra - Mandrosohasina in the central part (primary ruby deposit, and ruby and sapphire-bearing placer and palaeoplacer) and Vatomandry in the eastern part of the island (ruby and sapphire-bearing paleoplacer). Soamiakatra is the only known primary deposit where ruby is found in metagabbro and pyroxenite xenoliths, which were entrained and brought up to the upper crust by the Ankaratra volcanic event. Petrographic studies have demonstrated the existence of two different conditions of ruby formation at the boundary of the eclogite domain (HT ~ 1100°C, HP ~ 20Kb) and granulite facies (HT ~ 1100°C, BP < 15Kb). In contrast, the sapphires originated from alkaline mafic magmatic chambers at the lower continental crust-mantle boundary. They occur within or associated with syenite and anorthoclasite xenoliths in the basalts. These alkali basalts transported corundum to the surface ; they are linked with asthenosphere upwelling and thinning of the lithosphere underneath the Ankaratra Plateau during the Oligocene-Quaternary, and to some E-W and N-S tectonic extension structures. Oxygen isotopic compositions of the rubies from placer deposits with ?18O = 3.1 ± 1.1 ‰ are typical of ruby in mafic and ultramafic rocks (1.25 < ?18O < 6.8‰). The sapphires from palcer and palaeoplacer deposits have ?18O values of 4.5 ± 0.5‰, which coincides with the range in sapphire-bearing syenitic rocks (4.4 < ?18O < 8.3‰). Solid inclusions such as pyrochlore, samarksite, uraninite and anorthoclasite in the sapphires confirm their syenitic origin. Zircons associated with the sapphires gave U-Pb ages younger than 35 Ma, coeval with the volcanic event. The zircon inclusions in rubies of metamorphic origin associated with the mafic and ultramafic xenoliths rocks gave a Pan-African U-Pb age around 750 Ma. Nevertheless, dating of zircon crystals in situ within the anorthoclasite xenoliths has revealed two different ages, 35 and 17 Ma, which are slightly older than or contemporaneous with the onset of the volcanic events. The characteristics of the corundum, their isotopic compositions as well as their ages demonstrate the existence of two distinct sources of corundum associated with basalts in Madagascar. On one hand, the rubies associated with metagabbros and garnet-bearing pyroxenites are linked to mafic and ultramafic complexes of eclogite facies in the lower crust, retrograded to granulite facies during the Pan African event. On the other hand, the sapphires brought up to the upper crust during the Oligo-Plio-Quaternary are interpreted to be coeval with a volcanic event involving differentiated alkaline magma as revealed by their oxygen isotopic composition with syenitic signatures