Études pétrologiques, géochimiques et géochronologiques des ophiolites du Petit Caucase (Arménie)

par Ghazar Galoyan

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre

Sous la direction de Marc Sosson et de Yann Rolland.


  • Résumé

    Ce travail concerne les ophiolites du Petit Caucase en Arménie, prolongement oriental probable de la suture Izmir-Ankara-Erzincan en Turquie. En effet, le Petit Caucase présente un grand nombre de complexes ophiolitiques (Amassia, Stepanavan, Sevan, Vedi etc. ) Notre travail à consisté à cartographier, échantillonner et analyser la pétro-géochimie des roches magmatiques de ces complexes ophiolitiques. Cette étude nous amène à préciser l’âge et le contexte de mise en place de ce que nous considérons être une seule et même ophiolite formée dans un contexte arrière-arc au sein de la Néo-Téthys, puis obduite sur la marge continentale arménienne. Ces massifs ophiolitiques, bien que fortement démembrés, montrent tous les termes d’une séquence ophiolitique complète de type LOT, depuis les péridotites (serpentinites et périoditites serpentinisés) et les gabbros jusqu’aux diorites et plagiogranites recouverts par une série volcano-sédimentaire formée de basaltes, de radiolarites et de calcaires pélagiques. Ces roches présentent néanmoins des caractéristiques géochimiques identiques d’un massif à l’autre. L’âge de l’ophiolite est contraint entre le Jurassique inférieur et supérieur, d’après les datations Ar-Ar sur amphibole des gabbros et la micropaléontologie des radiolaires. Toutes les laves montrent des anomalies en Nb et Ta, caractéristiques des croûtes océaniques contaminées par des contextes de subduction (SSZ), la variation des rapports La/Nb traduisant cependant une influence plus ou moins importante de la plaque en subduction, et des teneurs en terres rares suggérant des taux de fusion partielle modérés de 4-10% d’une source type périodite à spinelle. Les analyses isotopiques confirment cette hypothèse, et montent une forte empreinte hydrothermale sous-marine (isotopes du Sr). Une série alcaline Crétacé inférieur à supérieur (Albien-Cénomanien) est mise en évidence sur chacune des ophiolites étudiées. Elle présente des compositions très nettement enrichies en LREE, et pas d’anomalie en Nb-Ta, dérivant d’une source de péridotite à spinelle+grenat, avec ~3 % de taux de fusion calculée. L’analyse isotopique indique une composante de type asthénosphérique à la source avec ~15-30 % d’EMII, ~20-40 % de HIMU. Ces caractéristiques géochimiques ainsi que l’extension latérale importante de ce magmatisme suggèrent la mise en place d’un plateau océanique. Une troisième série volcanique, supérieure, montre un caractère d’arc volcanique calco-alcalin, avec des anomalies négatives nettes en Nbn Ta et Ti. Cette série est attribuée à la subduction vers le Nord d’une partie de la lithosphère nord néo-téthysienne au Crétacé supérieur, sous les ophiolites arméniennes, ce qui aurait engendré la formation d’un arc intraocéanique immature. L’étude du métamorphisme Schistes Bleus dans la partie NW (Stepanavan), en fenêtre sous l’ophiolite, indique que cette série IAB est sub-contemporaine du métamorphisme schistes bleus (~1. 2 GPa), datés entre 95 et 90 Ma. La phase de subduction est suivie de l’obduction de la nappe de Vedi et ses équivalents, faisant partie du domaine supra-subductif, sus le Bloc Sud Arménien. La présence d’une série de type OIB sur l’ensemble de la croûte océanique obduite, mise en place seulement à l’Aptien-Albien, donc juste avant l’obduction est un argument fort pour expliquer l’obduction de la croûte océanique, probablement épaissie et « allégée » par l’épisode de type point chaud qui précède. Cependant, à l’avenir, le rôle de l’épisode de type point chaud sur le mécanisme d’obduction devrait être analysé plus en détail. Un reprise de la déformation rétrograde des schistes bleus en contexte de BP-MT, datée à 73-71 Ma indique un début de collision entre marge asiatique et bloc arménien au Crétacé supérieur.

  • Titre traduit

    Petrologic, geochemical and geochronologic studies of the ophiolites of the Leaser Caucasus (Armenia)


  • Résumé

    This thesis is focused on the study of the Armenian ophiolites in the Lesser Caucasus region, lateral equivalent of Izmir-Ankara-Erzincan suture in Turkey. We have mapped, sampled and analyzed the petro-geochemical features of mainly three ophiolites : Stepanavan, Sevan and Vedi. This work leads to precise the age, the geodynamic context, of what we consider being a single obduced ophiolite sequence on the top of th Armenian continental crust. These ophiolites, though tectonically dismembered preserve all the features of the LOT type sequences, comprising serpentinized peridotites, intruded by magmatic pods of gabbroic to plagiogranite composition, and recovered by scattered basaltic pillow lava flows, hydrothermalized and recovered by pelagic sediments. Identical petro-geochemical features are found in all the ophiolites, which were all formed between the Lower and the Middle Jurassic according new Ar-Ar dates on gabbro amphibole, and micropaleontological ages of radiolarians. All the lavas exhibit Nb-Ta negative anomalies, featuring some variable slabedived contamination. REE contents are high relative to N-MORBn which suggests moderate partial melting of 4-10 %, of a depleted spinel-bearing mantle source. This is confirmed by isotopic analysis, which also shows a strong hydrothermal imprint in these series by the variation of Sr isotopic ratios. Above each of the studied ophiolite series, a layer of alkaline lavas is preserved, which age is comprised between the Albien and the Cenomanian. It shows neat enrichments in LREE, no negative Nb-Ta anomalies, and may derive from an enriched garnet spinel bearing source, with ~3 % partial melting. The isotopic analysis indicates that this may be at asthenosphere source, with ~15-30 % EMI, and ~20-40 % HIMU. The geochemical features and geographical extent of these series are interpreted as the emplacement of a plateau above the oceanic crust. A third, superior calc-alkaline volcanic series shows Island arc features, with neat Nb-Ta slight Ti negative anomalies. These primitive arc series are attributed to the North-verging subduction of Neo-Tethyan oceanic lithosphere below the Armenian ophiolitic series during the Upper Creataceous. The study of blueschist metamorphic rocks, found in tectonic windows, structurally bellow the ophiolitic nappe in the Stepanavan area (NW Armenia), is dated at 90-95 Ma, which constrains the age of this subduction event. This subduction phase is followed by the ophiolite obduction over the South Armenian continental block. This obduction may be explained by the low density and high thickness of the oceanic crust after the OIB and island arc events. Finally, the initiation of the Armenian – Asian Margin collision may be dated by the 73-71 Ma BP-MT metamorphic imprint found in the blueschist series. During the Tertiary, a thick volcanic sequence has sealed and recovered the suture zone.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (287 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 259-270. Résumés en français et en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 08NICE4021
  • Bibliothèque : Observatoire de la Côte d'Azur. Laboratoire Géoazur. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T2008-GAL01
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