Etude géochimique et géochronologique d'un massif basique et ultrabasique des zones internes de la chaîne des Maghrébides (Edough, NE Algégrie) : contraintes sur l'évolution de la Méditerranée Occidentale au Cénozoïque

par Laure Fernandez

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Delphine Bosch.

Le président du jury était Serge Lallemand.

Le jury était composé de Delphine Bosch, Serge Lallemand, Gilles Chazot, Michel Corsini, Patrick Monié, Bruno Dhuime.

Les rapporteurs étaient Gilles Chazot, Michel Corsini.


  • Résumé

    Le massif de l’Edough représente le massif cristallin le plus oriental de la chaîne des Maghrébides. Ce massif, peu étudié, est cependant particulièrement intéressant car il permet de faire le lien avec les autres segments de la chaîne Alpine Péri-Méditerranéenne. Il se présente sous la forme d’un dôme métamorphique principalement constitué de gneiss et migmatites contenant en son cœur des amphibolites à grenat et des métapéridotites (péridotites de Sidi Mohamed). Au Nord, il est chevauché par l’unité de Kef Lakhal composée d’amphibolites massives, qui sont séparées du dôme par une unité de mélange contenant des lithologies de nature très variée. Trois de ces unités ont été étudiées: les péridotites de Sidi Mohamed, l’unité de mélange, et l'unité de Kef Lakhal. Les objectifs de ce doctorat consistent à: i) caractériser ces différentes unités en terme de source, processus enregistrés et évolution, ii) contraindre l'âge de ces unités et, éventuellement, l'âge du/des métamorphisme(s) enregistré(s), iii) replacer ces différentes unités dans un contexte global de la géodynamique du bassin Méditerranéen au cours du Cénozoïque. Ainsi une approche combinée couplant pétrologie, géochimie et géochronologie a été réalisée sur un échantillonnage prélevé en 2012, et principalement focalisé sur les lithologies basiques et ultra-basiques ainsi que sur les zones de contact entre ces trois unités. La méthodologie mise en oeuvre consiste, à la fois, en des analyses in situ (éléments majeurs et traces, géochronologie U-Pb, isotopes Hf) et des mesures sur roches totale et fractions minérales (éléments majeur et traces, géochronologie Ar-Ar et isotopes Sr-Nd-Pb-Hf). Dans la zone de Sidi Mohamed, les amphibolites à grenat proviennent d’un manteau similaire à celui des témoins retrouvés au niveau du bloc d’Alboran et enregistrent un évènement métamorphique à c. 18 Ma. Les roches ultramafiques situées au cœur du dôme possèdent des signatures isotopiques de type manteau sous-continental avec une influence de processus de subduction et une empreinte géochimique plus tardive liée aux processus d’exhumation. L’unité de mélange est interprétée comme une marge passive Permo-Carbonifère. Les amphibolites proviennent d’un manteau modifié par une ancienne subduction. Cette unité de mélange contient des reliques métamorphisées sous conditions d’Ultra-Haute Pression marquées notamment, par la présence de diamants inclus dans un méga-cristal de grenat dont le protolithe est de type N-MORB. Le stade prograde de l'évènement UHP a été daté à c. 32 Ma et l'exhumation puis le charriage sur le socle de l’Edough se produisent à c. 21 Ma. L’unité amphibolitique de Kef Lakhal présente des signatures de type croute océanique N-MORB et représenterait un vestige de la Téthys entré en subduction puis exhumé à c. 21 Ma. Nous proposons que le massif de l’Edough représente la marge passive Nord-Africaine d’âge Permo-Carbonifère sur laquelle un fragment de croûte océanique Téthysienne a été charriée au cours du Miocène. L’exhumation du massif se produit en deux stades dont le premier à ~21 Ma est suivi par la formation d’un Metamorphic Core Complex à partir de 18 Ma. Nous relions ces processus rapides à des mouvements de la fosse de subduction et du panneau plongeant.

  • Titre traduit

    Basic and Ultra-basic from N-E Algeria (Collo, Voile Noire and Edough) : Highlights on Western Mediterranean opening


  • Résumé

    The Edough massif is the Easternmost crystalline massif of the Maghrebide belt. This area presents strong similarities with the internal zones of the Peri-Mediterranean Alpine belt but its evolution stillremains poorly constrained. Edough can be approximated as a metamorphic dome of gneisses and migmatites containing garnet amphibolite and metaperidotites of Sidi Mohamed in its core. In the North, the dome is overlain by a nappe stack constituted by a “melange” unit composed of various lithologies and, upward, by the Kef Lakhal massive amphibolites of oceanic origin. This work is focused on three units containing mafic and ultramafic lithologies i.e. the Sidi Mohamed peridotites, the “melange” unit and the Kef Lakhal amphibolites. The aim of this Ph.D. work is to characterize all three units, to determine their relationships and establish the timing of the main events identified. We chose a combined geochronological-geochemical approach using in situ analyses (major and trace elements, U-Pb geochronology and Hf isotopes on accessory minerals) and bulk analyses on whole rock/mineral fraction (major and trace elements, Ar-Ar geochronology and Sr-Nd-Pb-Hf isotopes). We show that the Sidi Mohamed mafic rocks display an affinity with the Alboran mantle. The mantle rocks from Sidi Mohamed display affinities with a subcontinental mantle influenced by subduction processes and late metamorphism at crustal levels. The melange unit is interpreted as a Permo-Carboniferous passive margin. The amphibolite lenses in the mélange unit originate from a mantle modified by subduction processes. This unit contains relics of Ultra-High Pressure rocks as evidenced by the occurrence of diamonds in a megacrystal of garnet showing oceanic affinities. These ultra-high pressure rocks document a prograde stage at ~32 Ma and exhumation to lower crustal levels at ~21 Ma. The Kef Lakhal unit displays oceanic crust-like signatures and characteristics of fluid induced signatures. We interpret the Kef Lakhal amphibolites as a shallow subducted Tethys fragment, which was exhumed at 21 Ma. We propose that the Edough massif represents the Permo-carboniferous passive margin of Africa basement onto which a fragment of the Tethys Ocean was thrusted. The whole massif was finally exhumed as a metamorphic core complex at 18 Ma and experienced fast cooling until ~16 Ma. We relate this fast processes to the interplay between trench and slab movements.


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