Coupes équilibrees crustales : méthodologie et application aux Alpes occidentales

Résumé

La construction de coupes équilibrées à l’échelle de la croûte ainsi que leur remise à l’état avant déformation suivent les règles générales de construction des coupes équilibrées (conservation des longueurs et des surfaces entre l’état avant déformation et l’état actuel), mais présentent des caractères qui leur sont propres (nécessité de connaître les mouvements verticaux importants qui accompagnent les déformations à cette échelle ainsi que le mode de déformation de la croûte).

Un exemple de construction de telles coupes est proposé pour les Alpes occidentales. Ces coupes, équilibrées pour le chevauchement crustal des massifs cristallins externes (Burdigalien-Actuel), traduisent un raccourcissement crustal variant de 10 km environ au niveau du Vercors à 55 km environ au niveau des Préalpes. Elles permettent d’intégrer dans un modèle unique un certain nombre de phénomènes comme le raccourcissement crustal, le raccourcissement dans la couverture, la subsidence du bassin molassique, la surrection des massifs cristallins externes, le rétrodéversement des structures en arrière de ces massifs.     

Granitoïdes de la zone houillère briançonnaise en Savoie et en Val d'Aoste (Alpes occidentales): géologie et géochronologie U-Pb sur zircon

The “Zone Houillère Briançonnaise” (ZHB) is the westernmost continuous unit of the Pennine domain that overlies the Pennine Front. The ZHB comprises Namurian and Westphalian formations locally overlain by Permian and Triassic cover rocks. As with other basements of the Pennine domain (Briançonnais in France. Grand Saint Bernard in Italy and Switzerland), the ZHB comprises gneissic units, whose age, origin and tectonicsignificance have been discussed for a long time. This study deals with the Sapey gneisses, defined near Modane (Savoie), and the Costa Citrin metagranites (Valle d'Aosta. Italy). The alpine tectonic evolution of the ZHB involves an early thrusting event that produced a non-penetrative foliation in the Carboniferous formations. This foliation occurs only in the vicinity of tectonic contacts between individual slices. The thrusting event is overprinted by a regional large-scale, eastward-verging, deformation event and then by a partly extensional event. Pre-alpine relict amphibolilcfacics mineral assemblages found in the Sapey gneisses confirm that they belong to a poly-metamorphic basement. Ages from U-Pb geochronology on zircons (three samples of different lithology and from different regions) confirm this interpretation. Concordia diagrams evidence that zircons have a Proterozoic inheritance and that minimum ages are older than 360 Ma (lower intercepts with the concordia). By contrast, two samples of the Costa Citrin metagranite yielded well-defined Visean-Namurian ages at 324±17 MA and 323±8 Ma. This old basement age (early Hercynian or older) associated with evidences for a Visean-Namurian magmatic event in the ZHB are consistent with the recent reappraisal of the age of the sedimentary formations of the ZHB (now dated of Namurian to Westphalian). These data support the possible “exotism” of a “Briançonnais” terrane with respect to external domains of the Alps. The ages of the basement (pre-Carboniferous), of the sediments (Visean-Namurian) and of the recorded magmatic event (Visean-Namurian) of the ZHB cannot be related to the late orogenic basin formation and magmatic evolution of the Eastern Massif Central or of the External Basement Massifs during Stephanian times. The significance of the Visean-Namurian plutonism of the Costa Citrin is discussed with respect to other parts of the european hercynian belt. It is interpreted either to be a consequence of a late Hercynian “eastern” subduction or rather, to relate to an early extensional stage during the orogeny.     

La fabrique magnétique du flysch dauphinois (Alpes francaises) : origine et application quantitative

Résumé

Les propriétés magnétiques des schistes, grès et calcaires du flysch eocène de la zone dauphinoise ont été étudiées en relation avec la minéralogie et la structure de ces roches. La susceptibilité magnétique en champ faible est principalement due au paramagnétisme des phyllosilicates (illite et chlorite).

L’anisotropie de susceptibilité correspond à un ellipsoïde aplati qui présente les caractéristiques suivantes : un axe minimal perpendiculaire à la schistosité et un axe maximal parallèle soit à une linéation d’intersection soit à la direction d’étirement maximal.

On présente un modèle mathématique simple permettant d’utiliser le taux d’anisotropie magnétique pour quantifier l’orientation préférentielle des phyllosilicates. Ce modèle testé sur les niveaux les plus phylliteux du flysch donne des résultats en bon accord avec ceux de la goniometrie de texture. Les possibilités et les avantages de cette méthode structure-logique quantitative sont discutés.     

Le domaine Tariquide (arc de Gibraltar,Espagne et Maroc) : succession et hiatus de la sédimentation du Jurassique supérieur au Paléocène

The originality of the Malm–Cretaceous series of the Tariquides (Gibraltar arc), as compared to those of the Rifian–Betic ‘Dorsale’ (Alboran domain), and especially with the Penibetic (Iberia) domain, is emphasized. In the Los Pastores Group, near Algeciras, Upper Tithonian nodular limestones directly lie on the Dogger and are followed by Aptychus-bearing limestones (Late Berriasian to Barremian). In the Musa Group, Rif, radiolarites are followed by siliceous limestones (Kimmeridgian–Tithonian), then by karst and massflow breccias connected to a Berriasian tectonics, by Aptychus-bearing marly limestones, then by karst filled by Turonian limestones, and finally by Maastrichtian–Palaeocene polychrome pelites, whose micropalaeontological and mineral compositions (clay minerals, FeMn nodules) refer to a deep-sea, probably infra-CCD, sedimentation. To cite this article: M. Durand-Delga et al., C. R. Geoscience 337 (2005).     

Lithostratigraphie et histoire paléozoı̈que à paléocène des complexes métamorphiques de la région de Muteh,zone de Sanandaj–Sirjan (Iran méridional)

A detailed analysis of metamorphic complexes outcropping in the Muteh area in central Iran leads to establish the regional stratigraphical column, and to propose a Palaeozoic age for the metamorphic protolith that mainly consists of volcano-sedimentary units. ⁴⁰K⁴⁰Ar ages for minerals suggest the Mesozoic age of the metamorphic amphiboles and the Palaeocene ones for a late or even post metamorphic bimodal magmatism. To cite this article: N. Rachidnejad-Omran et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1185–1191.     

Tectonique précoce crétacée et orogénèse tertiaire dans les Schistes lustrés des Alpes Occidentales : exemple de la transversale de la Vanoise

Résumé

L’étude des Schistes lustrés du transect alpin de la Vanoise a permi de préciser les modalités et la chronologie des événements tectoniques précoces enregistrés dans les Alpes occidentales et ainsi de souligner (|ue l’évolution alpine crétacé-tertiaire ne peut s’interpréter comme un simple continuum de déformations compressives. Doivent être distinguées trois étapes majeures : (1 ) un stade précoce crétacé « moyen » à supérieur responsable de l’enfouissement profond d’unités de la marge nord-léthysicnne et de la fermeture du domaine océanique téthysien alpin. Cet événement se matérialise notamment par des enregistrements tectono-sédimentaires (flyschs à blocs d’ophiolilcs) pendant lu fermeture et aboutit à l’enfouissement d’unités océaniques durant le Sénonien dans des conditions de haute pression. Cet événement se corrèle avec la rotation intra-erétaeé supérieur de l’lbérie ; (2 ) un stade maas-trichtien-paléocène durant lequel aucune évidence de déformations compressives n’est connu, mais durant lequel, en revanche, on enregistre des manifestations de magmutisme de type intraplaque caractérisant une tectonique extensive et/ou décrochante. C’est durant cette période que l’on assiste à la suhsidence du bassin des flyschs à Ilelminthoïdes et que, conjointement, l’on enregistre les vitesses de surreetion les plus fortes des roches HP-UT métamorphisées durant le Crétacé supérieur; (3) un stade éocène à actuel, responsable de l’édification et de la déformation de l’édifice actuel se corré-lant avec la forte convergence Europe-Afrique qui s’enregistre depuis l’Eocène (collision tertiaire).     

Diversité du métamorphisme éclogitique dans le massif ophiolitique du Monviso (Alpes occidentales,Italie)

Résumé

Le complexe ophiolitique du Monviso représente un témoin essentiel de la lithosphère océanique subduite puis exhumée dans les Alpes occidentales. Ce complexe est classiquement subdivisé en unités lithologiques, qui ont toutes subi une évolution structurale caractérisée par la succession de trois événements dans des environnements (1) éclogitique, (2) schistes bleus puis (3) schistes verts. Cependant la quantification des conditions physiques du métamorphisme éclogitique au sein de trois unités à lithologies comparables (Viso Mozzo, Passo Gallarino et Lago Superiore), montrent clairement l’existence d’une hétérogénéité des conditions éclogitiques enregistrée par l’ensemble des unités, indépendamment de la chimie de la roche initiale. Les conditions estimées sont de 450 ± 40 °C et de 12 ± 3 kb pour l’unité du Viso Mozzo et du Passo Gallarino contre 580 ± 40°C et 19 ± 2 kb pour l’unité du Lago Superiore. De plus l’analyse structurale combinée révèle que c’est au cours de l’exhumation, dans les conditions du faciès des schistes bleus, que les différentes unités vont être juxtaposées et vont suivre une histoire tectono-métamorphique commune. Ces nouvelles données, impliquent une réinterprétation des modèles géodynamiques existants et couramment admis pour le Monviso. Ce dernier doit être considéré comme un complexe résultant de l’accrétion de différents morceaux d’une lithosphère océanique subduite, qui se sont détachés à différentes profondeurs pour venir se stocker à 25 km de profondeur dans les conditions du faciès des schistes bleus. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

Contribution à l'histoire de la pétrologie des charbons. Naissance du Comité International de Pétrologie des Charbons et de son lexique

The author reports at first the circumstances which led to the foundation of the International Committee of Coal Petrology (ICCP). He remembers the creation of the Congress of Carboniferous Stratigraphy in Heerlen and then the growing necessity for an international nomenclature in coal petrography, especially in regard to the increasing industrial applications as cokefication, carbonization, liquefaction etc. He follows the work of the ICCP-Commission of Nomenclature step by step until the publication of the first edition of the International Handbook of Coal Petrography in 1957. He describes the enthusiastic engagement of the pioneers realizing it, their personalities and the difficulties they were confronted with. The most important events of the ICCP from 1957 up to now are listed in an appendix.     

Diversité du métamorphisme éclogitique dans le massif ophiolitique du Monviso (Alpes occidentales,Italie)

The Monviso ophiolitic complex is believed to represent a good example of subducted and exhumed oceanic lithosphere. This complex is classically subdivided into lithological units affected similarly by three tectonic events under eclogitic, blueschist and greenschist conditions. We have studied three units belonging to the Monviso Ophiolitic complex: the Viso Mozzo, the Passo Gallarino and the Lago Superiore displaying comparable lithologies. The calculated eclogitic conditions of these three units are distinct whatever the original chemical signature considered. Indeed, the calculated P–T conditions are 450 ± 50 °C and 12 ± 3 kbar for the Viso Mozzo and the Passo Gallarino units and 580 ± 40 °C and 19 ± 2 kbar for the Lago Superiore unit. Moreover the structural study reveals that the tectonic juxtaposition of the three units occurred under blueschist conditions during the exhumation of the units. After the tectonic juxtaposition the 3 units followed a similar tectonic and metamorphic evolution. Based on this data we propose to interpret the Monviso as a accretionary complex made of slabs of the oceanic lithosphere extracted at different depths during the subduction, partly exhumed and stored at 25 km depth under blueschist condition before the final and common exhumation of all the units.     

Structures et cinématique liées á la mise en place des péridotites de Ronda (Cordilléres Bétiques,Espagne)

The interaction of the Mid-Atlantic Ridge with the North Atlantic Mantle Plume has produced a magmatic plateau centred about Iceland. The crust of this plateau is 30 km thick on average. This abnormal thickness implies that, unlike other slow-spreading ridges, addition of magmatic material to the crust is not balanced by crustal stretching. The thermal effect of the plume also reduces the strength of the lithosphere. Both mechanisms affect the rifting process in Iceland. A structural review, including new field observations, demonstrates that the structure of the Iceland plateau differs from that of other slow-spreading oceanic ridges. Lithospheric spreading is currently accommodated in a 200 km wide deformation strip, by the development of a system of half-grabens controlled by growth faults. Similar extinct structures, with various polarities, are preserved in the lava pile of the Iceland plateau. These structures are identified as lithospheric rollover anticlines that developed in hanging walls of listric faults. We introduce a new tectonic model of accretion, whereby the development of the magmatic plateau involved activation, growth and decay of a system of growth fault/rollover systems underlain by shallow magma chambers. Deactivation of a given extensional system, after a lifetime of a few My, was at the expense of the activation of a new, laterally offset, one. Correspondingly, such systems formed successively at different places within a 200 km wide diffuse plate boundary. Unlike previous ones, this new model explains the lack of an axial valley in Iceland, the dip pattern of the lava pile, the complex geographical distribution of ages of extinct volcanic systems and the outcrops of extinct magma chambers.     

Distribution et paléobiogéographie des plates-formes carbonatées de l’Atlantique Central et du domaine Caraïbe à l’Aptien inférieur : problèmes paléogéographiques et paléocéanographiques

Résumé

— A l’aide des données disponibles sur la stratigraphie et la localisation des formations carbonatées de plates-formes du Crétacé inférieur périatlantique et caraïbe, il est possible de préciser l’état actuel des connaissances sur la distribution des dispositifs sédimentaires correspondants, à l’Aptien inférieur. Les schémas paléobiogéographiques proposés pour les organismes inféodés à ces plates-formes, confrontés à leur distribution, se heurtent à des difficultés d’ordre paléogéographique et paléocéanographique mais s’accordent généralement assez bien avec les hypothèses paléotectoniques. Les problèmes paléogéographiques se posent dans l’interprétation de la dispersion biologique par les marges. Les problèmes paléocéanographiques qui concernent essentiellement les schémas de paléocirculation hydrologique et leurs implications climatiques, se posent dans l’interprétation de la dispersion biologique transatlantique. Des éléments de solution à ces différents problèmes pourraient être apportés par de nouvelles recherches.     

Modalités de la déglaciation Würmienne dans le Nord-Ouest des Alpes (Nord Dauphiné, Savoie,Bassin lémanique)

Résumé

Entre les moraines frontales du « Complexe des moraines internes» (Würm) bien représentées à l’ouest de Lyon (vallum morainique de Grenay et de Lagnieu) et les massifs alpins des Alpes bernoises et du Valais, aucun are morainïque majeur, pouvant marquer un ou plusieurs stades de stabilité du front glaciaire au COurs du retrait, n’ est bien individualisé. Seule une moraine de fond est reconnue, recouverte localement d’unités sédimentaires en position supra-moraini- °iUe donc contemporaines de la fonte glaciaire. Leur faciès et leur position dans la topographie montrent qu’il s’agit de formations déposées en marge du glacier, principalement dans les lacs juxta-glaciaires, au cours de la fonte progressive sur place, de culots indépendants constitués de glace rendue « morte » par un manque d’alimentation de l’amont. L’étagement de ces formations sur les versants des bassins topographiques permet de proposer 3 stades de l’évolution paléogéographique de la fonte du glacier würmien.     

Variations des paramètres physico-chimiques des eaux de l'Oued Aggai: significations géo-environnementales et conséquences sur la précipitation des travertins actuels (causse de Sefrou,Moyen-Atlas - Maroc)

Waters from Wadi Aggai display a magnesian bicarbonate chemical facies, related to a dominantly dolomitic basement. Large travertine deposition occurred during the humid episodes of the Plio-Quaternary. Current travertine deposition is strongly reduced, the only functional sites being located in the upper parts of the watershed. This is due to the general climatic trend towards aridity and, more importantly, the environmental disequilibrium due to human impact. Such an impact is inferred from changes in water quality, due to deforestation and resulting soil erosion, disposal of sewage and waste materials, and use of fertilisers.     

Les flux de matières dissoutes et particulaires exportés des Andes par le Rio Béni (Amazonie Bolivienne), en période de crue

Résumén

Le Rio Béni est l’un des principaux formateurs andins du Rio Madeira, le plus important des affluents méridionaux de l’Amazone. La station hydrométrique de “Angosto del Bala” sur le Rio Béni contrôle un bassin andin de 67500 km², aux caractéristiques géomorpho-climatiques très contrastées.

Afin de connaître l’évolution temporelle des teneurs relatives des éléments des phases dissoutes et particulaires, un suivi hydrologique et hydrogéochimique a été réalisé à cette station en mars 1988, période de hautes eaux où une crue de fréquence annuelle a été observée. Les résultats obtenus montrent l’existence d’une grande variabilité temporelle des concentrations, mais présentant un cortège hydrogéochimique stable au cours de la crue.

Enfin, l’importance quantitative de cette période de hautes eaux sur le bilan moyen annuel des flux exportés est souligné.     

Lithologie,structure et métamorphisme des formations birimiennes dans la région d'Odienné(Coˆte d'Ivoire): roˆle majeur du diapirisme des plutons et des décrochements en bordure du craton de Man

New petrostructural data obtained during regional mapping allow the Odiennéregion to be divided into three domains. The western domain comprises a basal series of tholeiitic and komatiitic pillow metabasalts (≥1000 m) overlain by metasediments of oceanic affinity. The overlying younger volcanic complex of andesites, dacites and rhyolites with few interlayered metasediments, all ≥4000 m thick, is probably slightly older than 2.1 Ga, by comparison with adjacent areas. Trajectories of the steep metamorphic cleavage and lineations that formed during the regional tectonometamorphic event are parallel to magmatic foliations and lineations formed in plutons during the magmatic stage. First estimates of the synmetamorphic strain in conglomerates at T around 550°C suggest more than 50% of thinning of the series synchronous with a strong, mostly vertical elongation. The central domain comprises high temperature paragneisses derived from pelites and semipelites. Regional metamorphism culminated in metapelites with anatexis and the crystallisation of kinzigites (T = 700–800°C, P around 5 kbar), which may have formed only close to synmetamorphic mafic intrusives. The transpressive deformation produced a strong subhorizontal north-south elongation and relates to the initiation of the sinistral Sassandra Shear Zone, which comprises also bands of mylonites and ultramylonites formed later under the same stress field at decreasing temperatures. The eastern domain comprises siliciclastic and volcaniclastic metasediments with amphibolite facies metamorphism subjected to the same sinistral transpressive regime, anatectic conditions being reached close to the TieméBatholith. The three domains have been placed close together through the sinistral strike-slip motion along the Sassandra Shear Zone that splits into several branches north of Odienné. By comparison with southern Mali, these deformations, which are part of the Eburnian Orogeny, took place in this area between 2.10 and 2.07 Ga.     

Biogéographie des ammonites jurassiques et reconstitution palinspastique de la Téthys

Résumé

— La distribution géographique des ammonites jurassiques est régie par deux causes fondamentales : l’écologie et l’histoire évolutive (événements vicariants). L’analyse conjointe de ces deux facteurs permet de reconnaître : d’une part des taxons dont la distribution est essentiellement contrôlée par des contraintes écologiques (Phylloce-ratinae et Lytoceratinae, liés à des environnements océaniques profonds; Clydoniceratidae et Proplanulitinae liés à des plates-formes assez superficielles); d’autre part des taxons dont l’histoire évolutive est associée à des événements vicariants (Ammonitina liasiques euro-boréales et Cardioceratidae-Kosmoceratidae boréaux du Jurassique moyen).

Les exemples développés ici permettent d’analyser en terme de paléobiogéographie la position de l’Europe centro-méridionale (Bulgarie, Hongrie, Roumanie) incluse au Jurassique dans la bordure nord-téthy-sienne. Il est montré que Phylloceratinae et Lytoceratinae sont très abondants dans les régions supposées profondes à cette époque (sphéno-chasme des monts d’Apuseni, sillon Dobrogeo-Caucasien), alors qu’elles sont très rares sur la plate-forme moësienne. La même remarque est valable pour les plates-formes moyennes-orientales de la marge sud (Israël, Arabie Saoudite).

Lorsque l’on tente d’établir des reconstructions palinspastiques basées sur la paléobiogéographie, on constate que les taxons qui ont une histoire évolutive originale fournissent de meilleures informations paléogéographiques que les formes ubiquistes ou celles à préférences écologiques accusées. Les données brutes de répartition des faunes d’ammonites ne sont donc pas des arguments absolus pour corroborer les reconstructions. Les analyses fauniques, conduites avec une approche qualitative et quantitative, doivent tenir compte de données extra-biologiques telles que la distribution des faciès et des unités structurales; enfin, le niveau d’intervention — local, régional, global — conditionne fortement les possibilités d’interprétation des résultats.     

Karsts polyphasés, faciès marins et continentaux dans le Paléocène de la partie orientale des Pyrénées fran?aises

In the Eastern part of French Pyrenees, the Cucugnan area (Southern Corbières) corresponded during the early/Mid-Paleocene (Danian/Selandian) to a narrow transitional zone between the sea to the South (Pyrenean Paleocene Trough) and the continent (fluvio-palustrine and lacustrine Vitrollian deposits) to the North. To the South, in the North-Pyrenean Zone, the polygenic marine breccias and the associated Dano-Selandian Globigerinid-bearing hemipelagites have been preserved within successive paleokarsts superimposed onto the carbonate substratum (ante-Albian). Four paleosurfaces are recognized, principally filled by marine internal sediments with proximal and distal facies. To the North, in the Sub-Pyrenean Zone, a continental foreland basin is characterized by four formations of variegated Microcodium-bearing marls and channelized conglomerates, separated by erosional paleosurfaces underlining well-marked unconformities. An event correlation (chronodiagrams) between the marine realm to the South and the continental realm to the North is proposed, using the successive paleosurfaces and the lithological sequences (same number within the two realms). Our paleogeographic reconstruction shows, to the North, the Lake of Cucugnan and, to the South, a calcareous mountainous zone broken by the juxtaposition of deep paleocanyons (eroded in a continental context) later converted into rias submitted to marine oscillations. Several palinspastic transects are reconstructed: they show the polyphase control of the Frontal North-Pyrenean Overthrust on the Paleocene sedimentation and the importance of the successive intra-Vitrollian compressions/ transpressions (phase fini-crétacée auct.) inducing, within the two juxtaposed realms, emersions, erosions and karstic features which give a very contrasted paleogeography during a period characterized by plate convergence and creation of steep topographies.Manuscrit reçu le 25 septembre 2003 Révision acceptée le 4 mai 2004