Basalts, underplated gabbros and pyroxenites record the rifting process of the West Iberian margin

Summary New petrological data on magmatic rocks obtained from the Iberia Abyssal Plain and from the Gorringe Bank, combined with those already known on the Galicia Bank, allow to better constrain the formation of the West Iberian Margin. These three zones were sampled along East-West transects of the ocean-continent transition, immediately West or at the foot of the last tilted continental block of the margin.These sections expose similar lithological successions including scarce basalts, locally pillowed, resting directly on peridotites (predominant) which themselves include layers of pyroxenites and rare lenses of gabbros and gabbroic differentiates. The latter are locally strongly sheared and metamorphosed e.g. to chlorite schists.At the Galicia Bank the exposed undepleted lherzolites are considered to be typical of a sub-continental lithospheric mantle environment. The mantle sections exposed at both the Iberia Abyssal Plain and the Gorringe Bank are clearly different. The presence of plagioclase-bearing websterite lenses and of small alkaline pyroxenites within the predominant harzburgites, is unknown in pure oceanic environments and supports their lithospheric sub-continental origin.Along each transect, the mineralogy of the gabbroic series documents various depths of emplacement and deformation. The highest pressures near 0.8 GPa ( 24 km depth) at Galicia Bank and Iberia Abyssal Plain are estimated from Al-rich pyroxenes and from the occurrence of metamorphic spinels in the sheared gabbros (Iberia Abyssal Plain). These gabbros are interpreted as deriving from underplated magmas at the base of a slightly thinned continental crust. The lower pressures ( 0.6 GPa) registered in the Gorringe Bank gabbroic rocks and in some reexamined gabbros from the Galicia Bank, suggest the existence of successive intrusions during the stretching process.The few basalts sampled on top of the exposed peridotites of the sea floor are inferred to be among the first post-rift extrusive magmas. They differ slightly from the North to the South of the margin: enriched and transitional tholeiites occur at Galicia Bank and in the Iberia Abyssal Plain, transitional and depleted tholeiites at the Gorringe Bank. The trace elements and the isotope data available show that the basalts and the gabbros derived from similar heterogeneous mantle sources (10.3 Nd_T 3.6). The behavior of some incompatible elements (Nb in particular) documents locally either a possible fractionation of rutile in shallow lithospheric mantle or some contamination by the continental crust. A very slow lithospheric stretching, assisted by the intrusion, underplating, and the shearing of a few gabbroic sills, followed by the unroofing of heterogeneous subcontinental mantle can account for the formation of the entire West Iberian margin.

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Résumé De nouveaux résultats obtenus à partlr de l'étude des roches magmatiques dans la plaine Abyssale Ibérique et sur le Bane de Gorrlnge permettent avec ceux obtenus sur le Bane de Galice de mieux contraindre la formation de la marge Ouest Ibérique. Ces trois zones ont été échantillonnées selon des coupes Est-Ouest de la transition océan-continent, à partir du pied on immédiatement à l'Ouest des derniers blocs continentaux basculés.La croûte de chacun de ces secteurs est composée de rares basaltes, localement en coussin, reposant directement sur des péridotites (prédominantes) qui elles-mêmes contiennent des niveaux de pyroxénites et de rares lentilles de gabbros localement différenciés. Ces derniers sont souvent fortement cisaillés et métamorphises et parfois transformés en schistes chloriteux.Les péridotites fertiles (lherzolites) du Bane de Gallce sont considérées comme représentatives d'un manteau lithosphérique sous-continental. Cette origine est étendue aux sections mantelliques à dominante harzburgitique de la plaine Abyssale Ibérique et du Bane de Gorringe. En effet elles exposent de rares pyroxénites alcalines et d'abondantes lentilles de webstérite à plagioclase, inconnues en domaine purement océanique.La minéralogie des séries gabbroïques indique des conditions variées de mise en place des magmas. Les pyroxènes riches en aluminium du Bane de Galice et de la Plaine Abyssale Ibérique et la présence locale de spinelle dans les gabbros cisaillés (Plaine Abyssale Ibérique) supposent une cristallisation sous des pressions proches de 0.8 GPa ( profondeur de 24 km). Ces gabbros ne peuvent done pas avoir cristallisé sous une croûte océanique normale et sont interprétés comme provenant de magmas sous-plaqués à la base d'une croûte continentale faiblement amincie. Quelques gabbros du Bane de Gallce et ceux du Bane de Gorringe ont enregistré des conditions de cristallisation plus superficielles (à molns de 18 km), donc au sein de péridotites situées sous une croûte continentale plus mince ou inexistante. Dans un processus d'étirement crustal la mlse en place de ces gabbros apparaît ainsi échelonnée avec des venues précoces dans le cas de la Plaine Abyssale Ibérique et plus tardives dans le cas du Banc de Gorringe.Les basaltes reposant directement sur les péridotites du fond océanique correspondent aux premiers magmas extrusifs post-rift. Ils different sensiblement du Nord au Sud de la marge: depuis des tholeiites enrichies et transitionnelles exposees sur le Banc de Gallce et dans la Plaine Abyssale Ibérique, jusqu' à des tholeiites transitionnelles et appauvries sur le Banc de Gorringe. Les éléments traces et les données isotopiques disponibles montrent que les basaltes et les gabbros dérivent de sources mantelliques similaires et hétérogènes (10.3 Nd_T 3.6). Le comportement de quelques éléments incompatibles (Nb en particulier) témoigne localement d'un possible fractionnement de rutile à faible profondeur dans le manteau lithosphérique on d'une contamination par de la croûte continentale. Un amincissement lithosphérique très lent, partiellement aidé par l'injection, le sous-plaquage et le cisaillement de quelques sills de gabbro et suivi de la dénudation d'un manteau sous-continental hétérogène, rend compte de la formation de l'ensemble de la marge Ouest Ibérique.

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With 11 Figures