Composées principalement d'olivine (péridot), bien cristallisées, avec une texture grenue, les roches vertes observées en enclave se sont formées en profondeur : ce sont des péridotites, matériaux constituant l'essentiel du manteau supérieur. Pour rendre compte de la diversité des péridotites enclavées et appréhender leur origine et leur lien avec les roches volcaniques qui les renferment, il convient de présenter brièvement ces matériaux et les processus qui les affectent.

Les péridotites du manteau ne sont pas homogènes

Aux principales phases (olivine et pyroxènes), peuvent s'ajouter des minéraux accessoires tels ceux concentrant l'alumine (plagioclase, spinelle, grenat) auxquels s'associent parfois des minéraux hydroxylés riches en magnésium (phlogopite, amphibole). La présence de ces minéraux dépend des conditions de pression; elle nous renseigne sur les profondeurs de formation des roches : ainsi des péridotites présentant du spinelle se sont formées entre 25 et 75 km de profondeur (doc. 1).

Les péridotites peuvent subir une fusion partielle. Communément anhydres, comme les minéraux qui les composent, les péridotites sont des matériaux très réfractaires. Sous les continents et les océans, dans un manteau stable, l'augmentation de pression et de température ayant des effets antagonistes, les conditions thermodynamiques régnant dans un manteau stable (courbes géotherme sur doc.1) ne permettent pas à ces roches de subir une fusion (courbe solidus, doc.1). Néanmoins, les conditions de fusion pourront être atteintes dans certains contextes géodynamiques, à la faveur des perturbations qu'ils engendrent : - contexte d'étirement et d'amincissement de la lithosphère (zone de rift et à terme dorsale) où des matériaux mantelliques asthénosphériques plus chauds remontent à une vitesse suffisante pour ne perdre que très peu de chaleur permettant leur décompression adiabatique (tracé vert sur doc.1); - contexte de "point chaud", en relation avec des courants de matière chaude montant des profondeurs du manteau. Au sein de ces courants, les péridotites, beaucoup plus chaudes que celles des zones du manteau qu'elles traversent, subissent une décompression et peuvent fondre à grandes profondeurs (150 à 200 km), dans le domaine des péridotites à grenat (tracé rouge sur doc.1). A noter que la présence ou l'addition de fluides (notamment d'eau) dans les matériaux mantelliques abaisse de façon significative les températures de fusion des péridotites qui peuvent alors fondre dans des contextes relativement "froids" tels les zones de subduction (solidus hydraté sur doc.1)   Document 1 : domaines de stabilité des péridotites du manteau supérieur et conditions de leur fusion partielle (modifié d'après Caron et al, 1989). Les courbes géotherme indiquent l'évolution de la température avec la profondeur. Les conditions de début de fusion sont matérialisées par les courbes solidus pour des matériaux anhydres et hydratés; à pression donnée, les taux de fusion augmentent avec la température (%) jusqu'au liquidus où la fusion est totale. Le trait vert et le trait rouge traduisent les parcours thermiques de péridotites, respectivement, au niveau des dorsales et au coeur des panaches mantelliques conduisant à leur fusion partielle à des profondeurs plus ou moins importantes (voir explications dans le texte).

L'ensemble de ces données montre que les enclaves de péridotites peuvent correspondre à :

- des fragments de matériel mantellique primaire ;

- des fragments de matériel résiduel du manteau supérieur après extraction du liquide magmatique;

- des fragments de concentration de cristaux (cumulats) formés à partir du magma basaltique lui-même à la base des réservoirs magmatiques ou formés marginalement lors de la montée du magma.

Des études complémentaires, notamment chimiques (roches et minéraux), permettraient d'apporter quelques précisions sur ces origines.

De telles études ont été réalisées sur des péridotites trouvées en enclaves au sein des basaltes alcalins des îles voisines de l'Archipel des Comores. A Anjouan, sont décrites des lherzolites à spinelle et des dunites, comme à Mayotte, avec en plus des wehrlites, roches que nous n'avons pas encore pu identifier. Les lherzolites sont interprétées comme étant des résidus d'un faible taux de fusion de péridotites mantelliques. La fusion ayant généré les liquides basaltiques alcalins et basanitiques se serait déroulée à plus de 75 km de profondeur dans le domaine des péridotites à grenat (voir doc.1). Les dunites et les wehrlites sont considérées comme des produits cumulatifs associés à la cristallisation fractionnée d'un liquide basaltique (Ludden, 1977). En Grande Comore, les péridotites sont de mêmes types. Leurs caractéristiques suggérent en plus que le manteau sous-jacent a subi des transformations (métasomatose) en relation avec la circulation de fluides riches en carbonates, autre source d'hétérogénéité mantellique (Coltorti et al, 1999).

Les péridotites observées apparaissent très saines; leur arrivée en surface a dû être suffisamment rapide pour que ces roches ne subissent pas de transformation prononcée, notamment une serpentinisation en profondeur.

Il y a moins de 10 000 ans, un épisode explosif, de type phréatomagmatique, touche Petite-Terre, plus particulièrement sa partie orientale. Les appareils basaltiques existant sont en partie démantelés. De violentes explosions projettent des blocs de basaltes qui retombent dans des couches de pyroclastites en cours de formation, y créant des figures d'impact aujourd'hui encore bien marquées.

Lors de ces explosions, certaines enclaves de péridotites restent dans les blocs de basaltes (doc. 4); d'autres vont en être en partie ou totalement dissociées et devenir des fragments isolés et parsemés au sein des dépôts pyroclastiques (doc. 5).

A la faveur d'une intense érosion, les fragments de péridotites sont progressivement libérés de ces dépôts et se retrouvent sur la plage.

- Caron J.M., Gauthier A., Schaaf A., Ulysse J., Wozniak J., 1989. Comprendre et enseigner la planète Terre, ed. Ophrys, Paris.

- Coltorti M., Bonadiman C., Hinton R. W., Siena F., Upton B.G.J., 1999. Carbonatite Metasomatism of the Oceanic Upper Mantle: Evidence from Clinopyroxenes and Glasses in Ultramafic Xenoliths of Grande Comore, Indian Ocean. Journal of Petrology, v. 40, N°1, p. 133–165

- Dercourt J., Paquet J., 2002. Géologie - Objets et méthodes, ed. Dunod.

- Ludden J.N., 1977. The Mineral Chemistry and Origin of Xenoliths from the lavas of Anjouan, Comores Archipelago, Western Indian Ocean. Contrib. Mineral. Petrol, 64, p. 91-107.

- Malleville X., Quercia Y., 1992. Mayotte, île volcanique, ed. Bordas & fils, 64 p.

- Streckeisen A.L., 1973. Classification and nomenclature recommendated by the IUGS Subcommission on the systematics of igneous rocks. Geotimes, 18, p. 26-30.