Les associations de roches basiques-ultrabasiques néoprotérozoïques d'Amalaoulaou (Gourma, Mali), du Tassendjanet (Hoggar occidental, Algérie) et cénozoïques du Saghro (Anti-Atlas, Maroc) : témoins de l'évolution géodynamique de la ceinture péri-cratonique ouest-africaine
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La RochelleDisciplines:
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Abstract EN:
This study focuses on the Neoproterozoic to Cenozoic evolution of the eastern and northern border of the West African Craton. Four massifs, characterised by a basic-ultrabasic association located in Gourma (Mali), Western Hoggar (Algeria) and Anti-Atlas (Morocco) are investigated in order to constrain the evolution of the peri-cratonic suture from the Neoproterozoic to the Cenozoic. The Amalaoulaou massif (Gourma, Mali) represents the root of a Neoproterozoic intra-oceanic island arc. Its evolution begun with the emplacement (800-790 Ma) of tholeiitic basic magmas (now recrystallised in metagabbros) that have a source only slightly enriched by slab-derived components. This event corresponds to the beginning of the subduction, when the arc is still immature. Quartz and hornblende gabbros from the upper unit (~720 Ma) represent chilled melts that have a more pronounced arc signature, thus reflecting a higher degree of enrichment by slab-derived components in the mantle source. The syn- to late-magmatic evolution is marked by recrystallisation and localised melting in the deep arc crust, forming anorthositic to tonalitic melts (660 Ma) and garnet-clinopyroxene-rutile residues. The arc root is exhumed at low T conditions (550°C, 6-9 kbar), probably at the same time as the UHP eclogite exhumation. Oceanic slab subduction is rapidly followed by continental subduction. The Tiléouine/Tin Zebbane eclogites/amphibolites are intracontinetal tholeiitic metabasalts recrystallised under HP conditions (600°C, 17 kbar) during subduction of the Tassendjanet terrane. The eclogites were subject to chemical differentiation during HP recrystallisation due to interaction with fluids derived from the dehydration of continental sediments. Eclogites were subject to thermal reequilibration during the first steps of exhumation (750°C, ~10 kbar) and these conditions were progressively overprinted by low-T conditions (660°C, 7-8 kbar) just before the collision stage. The basic-ultrabasic intrusion of Tiléouine (Western Hoggar) is emplaced just after the collision stage (600-590 Ma). The parental magma of the series is most probably a continental tholeiitic basalt having a lithospheric mantle source. It has crystallised ultramafic cumulates dominated by olivine, spinel and pyroxenes and progressively followed by plagioclase-rich gabbros. Magma emplacement at 10-20 km depth is coeval with transtensional tectonics that probably induced lithospheric thinning. Reactivation of the peri-cratonic suture in intraplate anorogenic setting is marked by the emplacement of Cenozoic alkaline lavas in the Anti-Atlas (Saghro volcanic field, Morocco). The mantle-derived nephelinites are low degree partial melts products of a HIMU-bearing mantle source that was probably located close the asthenosphere/lithosphere boundary. Fractional crystallisation of K-feldspar, nepheline, apatite and titanite lead the parental magma towards phonolitic composition. Late-stage magmatic evolution of the phonolites is responsible for the development of accessory minerals that are usually found in agpaitic systems (hainite and lorenzenite). The magmas were emplaced along tension gashes or open fractures that have the same orientation as the principal stress in the southern Atlas system during Mio-Pliocene times.
Abstract FR:
Ce travail retrace l’évolution de la suture panafricaine le long de l’axe Anti-Atlas, Hoggar occidental, Gourma, depuis l’activité tectono-magmatique néoprotérozoïque pré-panafricaine jusqu’à l’activité magmatique anorogénique cénozoïque via l’étude de quatre massifs basiques-ultrabasiques disposés à la périphérie du craton ouest-africain. Le massif d’Amalaoulaou (Gourma, Mali) est interprété comme la racine d’un insulaire arc intra-océanique ayant enregistré la mise en place de magmas basiques (unité des métagabbros) à un stade immature de l’évolution de l’arc (subduction naissante) vers 800-790 Ma. Les gabbros quartziques (~720 Ma) et les gabbros à hornblende de l’unité supérieure ont des signatures de magmas d’arc plus franche, témoins d’une source mantellique plus enrichie par l’apport de la plaque océanique plongeante. Les métagabbros sont ensuite affectés par une recristallisation et localement par une l’anatexie en conditions du faciès granulitique. De nombreuses veines leucocrates se développent à ce stade, ce sont principalement des anorthosites et des tonalites (mises en place vers 660 Ma) provenant de la fusion partielle des métagabbros (850°C-1000°C, P>10 kbar). Cette fusion génère également des résidus denses à grenat-clinopyroxène-rutile, associations fréquemment présentes dans les racines d’arcs plus récents et reflétant la maturation de l’arc. L’arc d’Amalaoulaou est ensuite exhumé et charrié sur le craton ouest-africain dans des conditions de basse température et moyenne pression (550°C, 6-9 kbar), probablement au même moment que l’exhumation des éclogites du Gourma (~620 Ma). L ‘épisode de subduction océanique est suivi par la subduction continentale dans le Gourma et le Hoggar occidental. Les éclogites/amphibolites de Tiléouine et Tin Zebbane (Hoggar occidental) sont des métabasaltes tholéiitiques enrichis et alcalins intracontinentaux ayant plongé à 60 km de profondeur (600°C, 17 kbar) lors de la subduction d’une partie du terrane du Tassendjanet. Même si la nature géochimique du protolithe est encore reconnaissable, ces métabasaltes ont subi une différenciation chimique lors de la recristallisation à haute pression par interaction avec les fluides issus de la déshydratation des métasédiments. L’exhumation (615-600 Ma) se fait relativement lentement, ce qui induit un rééquilibrage thermique (750°C, ~10 kbar) avant l’exhumation à basse température (660 °C, 7-8 kbar) précédant de peu voire synchrone à la phase collisionnelle. L’intrusion basique-ultrabasique de Tiléouine marque la fin de la collision panafricaine dans le Hoggar occidental (600-590 Ma). C’est une ancienne chambre magmatique différenciée, mise en place entre 10 et 20 km de profondeur, et montrant une évolution magmatique depuis des cumulats ultramafiques riches en olivine, spinelle et pyroxène vers des gabbros riches en plagioclase. Le magma parental est d’affinité tholéiitique enrichie et tire probablement sa source de la lithosphère sous-continentale. La mise en place de cette intrusion est contemporaine d’un contexte tectonique transtensif induisant un amincissement lithosphérique au niveau du Tassendjanet. Cette suture péri-cratonique est réactivée au Cénozoïque, lors de la convergence Afrique-Europe, ce qui se marque par la mise en place de laves alcalines, notamment dans l'Est de l’Anti-Atlas marocain (Saghro : 10-3 Ma). Les néphélinites du Saghro sont issues de faibles taux de fusion partielle d’une source mantellique contenant un composant HIMU et localisée à la limite asthénosphère/lithosphère (70-100 km sous l’Anti-Atlas). La cristallisation fractionnée de ces magmas génère des phonolites, par fractionnement de feldspath, néphéline, apatite et sphène, principalement. L’étape finale de différenciation se marque par la formation de phases peu communes comme la hainite et la lorenzenite. Ces magmas se sont mis en place à la faveur de fentes de tension et de fractures ouvertes ayant la même orientation que la contrainte principale au Mio-Pliocène.