Anomalie thermique et sous-placage en zone d'avant-arc (exemple du massif Triasique de El Oro, Equateur)

Depuis au moins 540 Ma deux grands systèmes de subduction coexistent sur Terre : d'une part, les systèmes de subduction-collision (chaînes Hercynienne, Himalayenne ou Alpine) et d'autre part, les systèmes de subduction de type péri-pacifique. Pour ces derniers, l'avant-arc constitue une zone clef pour retracer l'évolution de la subduction au cours du temps. En effet ces zones au contact avec le slab peuvent enregistrer des événements tectoniques et/ou des conditions métamorphiques variées (e.g. formation de paired metamorphic belts ), qui sont autant d'indicateurs du contexte géodynamique. Le massif métamorphique de El Oro en Equateur est un exemple exeptionnel où une section complète et basculée de l'avant-arc Triasique est préservée. L'ensemble est constitué d'une série métasédimentaire de bas à haut grade métamorphique intrudée par des granitoïdes de type S, juxtaposé avec un laccolithe gabbroïque et des schistes bleus. Ce travail de thèse s'est concentré sur l'étude du métamorphisme de haute-température basse-pression et ses relations les schistes bleu. Afin de contraindre l'événement tectono-métamorphique affectant l'avant-arc Equatorien au Trias et la formation d'une "paired metamorphic belt", nous avons utilisé des outils structuraux, métamorphiques, géochimiques, géochronologiques et de modélisation thermique. Nos résultats montrent que durant cette période l'avant-arc Equatorien connait un intense épisode de fusion partielle en régime extensif. La base de la croûte est migmatisée sur une épaisseur de 10km. Les estimations Pression-Température indiquent que les conditions de fusion partielle varient de 4.5 kbar et 650C pour la partie supérieure métaxitique et jusqu'à 7.5 kbar et 720C pour la partie inférieure diatexitique. La gradient géothermique inféré est divisé en deux segments : un segment supérieur caractérisé par un gradient de 40C/km et un segment inférieur caractérisé par un gradient quasi-isothermique. L'absence de paragénèse de ultra-haute température est attribuée à la grande fertilité du protolithe métasédimentaire. Les résultats géochimiques montrent que les plutons granodioritiques sont issus d'un mélange entre : (1) les liquides de fusion partielle produit par la réaction de deshydration de la muscovite des métasédiments et (2) un magma basique. Les âges U-Pb sur zircons et monazites révèlent que l'événement anatectique fût bref entre 229 et 225 Ma. La source de chaleur à l'origine de l'événement thermique est attribuée à la mise en place d'un pluton gabbroïque à ~ 230 Ma en base de croûte. Successivement, se sous-plaque les schistes-bleu refroidissant rapidement l'avant-arc. L'événement anatectique observé dans le massif de El Oro au Trias s'insrit à plus grande échelle au sein d'une large anomalie thermique affectant l'ensemble du continent sud Américain entre 260 et 220 Ma. Durant cette période la marge est un soumise à un régime extensif accompagné d'un important magmatisme d'origine crustal, principalement en position d'arc et d'avant-arc. Nous attribuons cette anomalie thermique d'ampleur continental à une "avalanche mantellique". A la lumière du contexte géodynamique globale nous inteprétons la formation de la paired metamorphic belt de El Oro à la rupture du slab.Since about 540 Ma, two subductions systems co-exist on Earth: the subduction-collision systems (Hercynian, Himalayan or Alpin belts) and the circum-pacific subduction system. For the last the forearc region constitutes a key zone to understand the dynamic of the subduction. Indeed the forearc region in contact with the slab may records various tectonics events and/or metamorphic conditions (e.g. formation of paired metamorphic belt). Theses geological records are direct evidences of the linked geodynamical context. The El Oro metamorphic complex in Ecuador is a unique example where a whole Triassic forearc section is tilted and well preserved. The complex is made of low to high grade metasedimentary rocks intruded by S-type granitoids, juxtaposed with gabbroic rocks and blueschists. This study is focused on the high-temperature metamorphism and its retionaships with the high-pressure metamorphism. In order to constrain the tectono-metamorphic affecting the forearc region and the formation of a paired metamorphic belt we used strutural, metamorphic, geochemical, geochronological and themal modeling studies. Our results show that during Triassic times the Ecuadorian forearc underwent a strong episode of partial melting in extentional context. The migmatized part of crust is 10 km thick. Pressure-Temperature estimates indicate that partial melting started at 4.5 kbar and 650C for the upper metatexitic part until 7.5 kbar and 720 C for the lower diatexitic part. The resulting geothermal gradient exhibits two parts: an upper part caracteristed by a thermal gradient of 40C/km and a lower part caractérized by a near-adiabatic gradient. The absence of ultra-high tempetature paragenesis is attributed to the high fertility of the metasedimentary protolith. Geochemical results show that granodiorite made of a miwing between: (1) the melt extacted under muscovite dehydration melting and (2) a basic magma. U-Pb ages on zircon and monazite reveal that the anatectic event was short, between 229 and 225 Ma. The origin of the thermal anomaly is attributed to the emplacement of the gabbroic plutonic unit at ~230 at root level. Successively, the blueschites are underplating triggering a strong coolng of the forearc region. The anatectic recorded in the El Oro metamorphic complex at Triassic times is part of a larger thermal anomaly affecting the whole south american margin between 260 and 220 Ma. During this period the margin is under extentional conditions and exhibit a strong S-type magmatic activity. This magmatism is mainly located in arc and forearc position. We attribute this large-scale thermal anomaly to slab fall in the lower mantle. In the light of the geodynamical context, we suggest that the formation of the El Oro paired metamorphic belt is related to slab breakoff.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Évolution pression–température des amphibolites de la zone axiale au cours du métamorphisme hercynien des Pyrénées orientales

Nous avons étudié des amphibolites provenant des massifs du Canigou, des Albères et du cap de Creus dans le but d’établir leur évolution pression–température au cours du temps (chemins P–T –t ). Les valeurs de P et T ont été calculées à l’aide du thermobaromètre amphibole–plagioclase–quartz à l’équilibre. Si on connaît Si, Al, Mg et Fe à partir d’analyses ponctuelles à la microsonde électronique du coeur à la périphérie d’amphiboles zonées, l’évolution P–T –t complète peut être établie en reliant les analyses obtenues à partir de chaque cristal. Dans le massif du Canigou, les amphibolites ont enregistré des chemins P–T –t anti-horaires autour d’un pic du métamorphisme qui se situerait à environ 650 ◦C et 6,1 kbar. Dans le massif des Albères, les chemins P–T –t des amphibolites proches des paragneiss sont seulement rétrogrades, de 600 ◦C–5 kbar à 450 ◦C–2,5 kbar. Une amphibolite à cummingtonite a enregistré une évolution anti-horaire autour de 650 ◦C–4,5 kbar. Dans le massif du cap de Creus, l’évolution est rétrograde entre 650 ◦C–6 kbar et 400 ◦C–1 kbar.Depto. de Mineralogía y PetrologíaFac. de Ciencias GeológicasTRUEpu

Caractérisations et modèle de formation du gisement de Talc de Nkob (Anti-Atlas marocain)

Le gisement de talc de Nkob, situé dans la boutonnière de Siroua de l'Anti-Atlas central, est encaissé par les formations métasédimentaires du Groupe de Taghdout dans l'auréole de contact du granite édiacarien d'Amassine. Il consiste en une alternance stratifiée de marbres verts riches en serpentine, de marbres dolomitiques noirs, de talcitites et de phlogopitites (éventuellement rétrogradés en chlorites), le tout enclos dans des métapélites à andalousite et des quartzites. Deux stades métamorphiques principaux ont été définis pour la formation des marbres et des talcitites : (1) un stade à haute température s'est produit dans des conditions de faciès amphibolite (> 500°C). L'augmentation de la température pendant la mise en place du granite a conduit à la formation d'assemblages contenant de la forstérite, de la trémolite et de la phlogopite (±diopside) dans les marbres, ainsi que la formation de marbres dolomitiques purs, dépendant de la nature du protolithe pré-métamorphique, et la distribution de la température dans l'auréole de l'intrusion. Ce stade à haute température est également caractérisé par la croissance de porphyroblastes d'andalousite dans les métapélites entourant le gisement. (2) Un stade hydrothermal rétrograde à basse température caractérisé par l'infiltration d'un fluide aqueux riche en silice (vraisemblablement dérivé du pluton). Il s'est produit dans des conditions de faciès schiste vert (<520°C). Ce stade a généré la formation de silicates hydratés, principalement de la serpentine et du talc (+ calcite). La formation de ces minéraux silicatés hydratés, a eu lieu à l'intérieur des roches (le long des limites des grains) ou à l'intérieur des veines. Le talc s'est formé par deux processus au sein du gisement de Nkob : le talc aciculaire dans les talcitites près du granite s'est formé après la décomposition de la trémolite dans une gamme de température de 350 à 500°C, tandis que le talc tabulaire dans l'auréole externe s'est formé par réaction entre la dolomite et les fluides aqueux siliceux à des températures inférieures à 350°C. Les marbres verts (et noirs-verts) dérivent de dolomies siliceuses affectées par des interactions avec des fluides aqueux riches en silice, tandis que les marbres noirs dérivent de dolomies pures (à légèrement siliceuses). Les couches de talcitite ont également été affectées par des circulations hydrothermales similaires en H2O et Si mais leur précurseur dolomitique contenait probablement une fraction plus importante de silicates détritiques. De nouvelles données géochronologiques indiquent une mise en place du granite d'Amassine vers 601 Ma, et des âges allant de 1.70 à 3.0 Ga pour la population des zircons détritiques des métapélites du Groupe de Taghdout. Bien que nous ne disposions pas d'une datation directe de la minéralisation, les datations 40Ar/39Ar sur les muscovites séparées de deux échantillons de cornéennes à andalousite situées dans l'auréole du granite, donnent des âges de 592 ± 2 et 591 ± 3 Ma. Les datations 40Ar/39Ar d'hornblende séparée d'un échantillon d'amphibolite, documentent des âges apparents (380-457 Ma) correspondant probablement à une réouverture du système isotopique au cours du Paléozoïque. L'intégration de l'ensemble de ces résultats dans le contexte anti-atlasique régional, met en évidence l'importance de l'événement magmatique felsique post-collisionnel ayant lieu durant l'Ediacarien pour la formation du gisement de talc de Nkob. Cependant, bien que la majorité des gisements associés à cet événement soient formés vers l'Ediacarien terminal, le gisement de talc de Nkob, quant à lui, apparait plus précoce et reste associé au début de la mise en place de ce magmatisme (entre 600 et 603 Ma). Enfin, les résultats obtenus durant ce travail fournissent des guides susceptibles d'orienter efficacement les futures campagnes d'exploitation.The Nkob talc deposit, located in the Siroua inlier (central Anti-Atlas), is hosted by the metasedimentary formations of the Taghdout Group in the contact aureole of the Ediacaran granite of Amassine. It consists of a stratified succession of green serpentine-rich marbles, black dolomitic marbles, talcitites and phlogopitites (eventually retrogressed into chloritites) enclosed within andalusite metapelite and quartzite. Two main metamorphic stages have been defined for the formation of the marbles and talcitites : (1) high-temperature recrystallization occurred under amphibolite facies conditions (>500°C). Temperature increase during granite emplacement led to the formation of forsterite, tremolite, phlogopite (±diopside) bearing assemblages in siliceous marbles and to transformation of dolomitic (calcite-free) marbles from pure dolostones. This high temperature stage is also characterized by the growth of andalusite porphyroblasts in the metapelites surrounding the deposit. (2) A low temperature retrograde hydrothermal stage characterized by the reactive infiltration of aqueous silica-rich fluid (presumably derived from the granitic body), occurred in greenschist facies conditions (<520°C). Hydrous silicate minerals, mostly serpentine and talc (+ calcite), were formed during this stage within the rocks (after fluid infiltration along grain boundaries) or within veins (marking channeled fluid circulation). Talc formed by two processes at Nkob: acicular talc near the granite formed after the breakdown of tremolite in a temperature range of 350 to 500°C, while tabular talc in the external aureole formed via reaction between dolomite and siliceous-aqueous fluids in temperatures below 350°C. The green (and black-green) marbles derive from siliceous dolomites affected by interactions with silica-rich aqueous fluids, whereas the black marbles derive from pure (to slightly siliceous) dolomites. The talcitite layers were also affected by similar hydrothermal H2O and Si circulations but their dolomitic precursor probably contained a higher fraction of detrital silicate. New geochronological data indicate emplacement of the Amassine Granite at ca. 601 Ma, and ages ranging from 1.70 to 3.0 Ga for the detrital zircon population of the Taghdout Group metapelites. Although direct dating of the mineralization is not available, 40Ar/39Ar dating of separate muscovites from two metapelite samples located in the granite aureole yield ages of 592 ± 2 and 591 ± 3 Ma. The 40Ar/39Ar dating of hornblende separated from an amphibolite sample, provides apparent ages (380-457 Ma) probably corresponding to a reopening of the isotopic system during the Paleozoic. The integration of all these results in the regional anti-atlasic context, highlights the importance of the post-collisional felsic magmatic event occurring during the Ediacaran period for the formation of the Nkob talc deposit. However, although most of the deposits associated with this event were formed around the end of the Ediacaran, the Nkob talc deposit appears earlier and remains associated with the beginning of the emplacement of this magmatism (between 600 and 603 Ma). Finally, results obtained during this work provide guidelines that can effectively orient future mining campaigns

Comparaison de la composition des roches métasédimentaires archéennes dans six bassins de la province du Supérieur : une étude géochimique et statistique

L'étude pétrologique, géochimique et statistique a été utilisée conjointement afin de comparer la composition de six ceintures de roches métasédimentaires archéennes. Parmi ces six ceintures il y a quatre grands bassins métasédimentaires : Nemiscau, Opinaca, Pontiac et Quetico de même que deux petits bassins situés à l'intérieur de ceintures de roches vertes : Beardmore-Geraldton et Bordeleau. Le principal objectif de cette étude est la comparaison de la composition des quatre grands bassins métasédimentaires. Afin de réaliser cet objectif, une série d'objectifs spécifiques devront être atteint. Ainsi, il faut établir la composition moyenne des métasédiments de chaque bassin. La présence des bassins de Beardmore-Geraldton et de Bordeleau, dont les compositions sont clairement différentes des grands bassins, sert à valider le test statistique subséquent sur la similitude et les différences de composition des grands bassins. Tous ces bassins métasédimentaires sont dominés par des métasédiments turbiditiques : métagrauwackes et métapélites. La minéralogie des métagrauwackes se compose principalement de biotite, de quartz, de plagioclase et de minéraux accessoires comme le zircon et le rutile. Il y a aussi quelques niveaux riches en grenats. Alors que les métapélites contiennent de la muscovite, de la cordiérite, de l'andalousite et de la staurotide. Les textures généralement observées dans ces lithologies sont les textures granoblastiques, porphyroblastiques et schisteuses. Globalement, la géochimie des éléments majeurs montre un enrichissement en Fe2O3, en MgO, en Al2O3, en K2O et en TiO2 des roches métapélitiques. Ces oxydes sont contrôlés par la distribution des phyllosilicates. L'observation des diagrammes des éléments des terres rares à déterminer que la source de ces métasédiments pour ces éléments est en majeure partie contrôlée par les roches mafiques. Par contre, une grande quantité de matériel felsique, en particulier les volcaniques felsiques a participée à la composition des sédiments des six bassins. La détermination de la composition moyenne, l'analyse de la variance, la méthode de Tukey et les diagrammes en boîtes ont permis de déterminer que les roches métasédimentaires de trois bassins diffèrent : Beardmore-Geraldton, Bordeleau et Pontiac. Par conséquent, les caractéristiques similaires des bassins de Nemiscau, d'Opinaca et de Quetico suggèrent que ces bassins ne sont qu'un seul et même bassin linéaire. Alors que les trois bassins qui présentent des caractéristiques géochimiques différentes n'auraient pas le même environnement tectonique ni la même source

Histoire Géologique du massif Armoricain : Actualité de la recherche

National audienceUne part essentielle de l'histoire géologique de la France (et même d'Europe occidentale, avec des roches ayant environ 2000 Ma) est déchiffrable dans le Massif armoricain. Si celui-ci est réputé pour ses excellentes qualités d'affleurement sur le littoral (Armor, ou pays de la mer), certains objets ou structures ne peuvent être observés que dans le bocage (Argoat, ou pays des arbres), où leur lisibilité est souvent problématique. En Armor comme en Argoat, de nombreux sites constituent un réel patrimoine géologique (l'intérêt de certaines localités sera mis en exergue dans le texte), dont la valeur ne peut être jaugée qu'au regard de son intérêt scientifique. Ainsi ce travail - une mise en perspective de nos connaissances scientifiques sur l'évolution géologique du Massif armoricain - est-il basé sur plusieurs synthèses antérieures (par ex. Le Corre et al., 1991 ; Ballèvre et al., 2009), qu'il complète en intégrant les nouvelles données disponibles. Plus qu'un exposé complet des faits, nous visons à clarifier certains débats, et montrer en quoi les recherches en cours changent notre image globale du Massif armoricain. Nous restreindrons notre analyse à la période qui couvre la fin du Protérozoïque (Ediacarien : 635-540 Ma), le Paléozoïque (540-250 Ma) et le début du Mésozoïque (Trias : 250-200 Ma)

L'évolution géodynamique de la chaîne paléozoïque du Tianshan

La chaîne du Tianshan s'étend sur plus de 3000 km en Asie centrale, elle sépare le Tarim au Sud du Juggar et du Kazakhstan au Nord (Fig. 1a). La collision indienne est responsable du haut-relief actuel, mais l'architecture de la chaîne est due à plusieurs événements d'âge Paléozoïque. Classiquement, la chaîne du Tianshan est divisée en Tianshan Nord, Tianshan Central, Tianshan Sud et Bloc de Yili (Fig. 1b). Ce dernier est souvent considéré comme l'extension occidentale du Tianshan Central, mais nos données structurales, géochimiques et paléomagnétiques suggèrent que ces domaines et leurs limites doivent être redéfinis