Paléomagnétisme et pétrogenèse des unités paléoprotérozoïques de l'évènement Uatumã au nord du craton amazonien

par Paul Yves Jean Antonio

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et des planètes solides

Sous la direction de Anne Nédélec et de Manoel Souza d'Agrella-Filho.


  • Résumé

    Un volumineux magmatisme anorogénique a recouvert une large partie (1.500.000 km2) du craton Amazonien à 1880 Ma et définit une province magmatique felsique qu'on appelle l'événement Uatumã. L'objectif de ce travail est d'étudier le paléomagnétisme ainsi que la pétrologie de ces roches afin de préciser le cadre spatio-temporel de cet événement et de définir la place du craton Amazonien au sein du Supercontinent Columbia. Deux régions d'études localisées dans le sud-ouest du craton Amazonien (Pará) ont permis de collecter les échantillons nécessaires : (1) la région de Tucumã où 16 filons felsiques, 7 filons mafiques, un filon gabbroïque et 3 sites du socle archéen ont été collectés. (2) la région de São Felix do Xingu où on a échantillonné 7 sites de laves rhyolitiques, 2 sites d'ignimbrites, un filon felsique et un site de brèches volcaniques qui appartiennent à la formation Santa Rosa. 6 sites de la formation Sobreiro (roches volcanoclastiques andésitiques) ainsi qu'un filon felsique de la suite Velho Guilherme ont aussi été collectés. Un des résultats majeurs de la pétrologie des filons felsiques de Tucumã (1880.9 ± 6.7 Ma U-Pb sur zircon) a été de montrer qu'ils représentent le système filonien associé à la formation volcanique Santa Rosa. L'aimantation rémanente des filons felsiques est portée par la magnétite et l'hématite. Cette hématite est syn- à post-magmatique et sa formation, à partir des fluides hydrothermaux, peut être quantifiée grâce certaines propriétés magnétiques. Les désaimantations (en champ alternatif, thermiques) montrent une composante A caractéristique de direction nord-ouest avec une inclinaison positive dont la moyenne par site donne un pôle paléomagnétique localisé à 52.9°S, 76.4°E (A95= 10.4°, K= 13.52). Une réaimantation régionale mésozoïque en relation avec les filons de la CAMP (Central Atlantic Magmatic Province) est observée dans cette région. Les meilleurs résultats paléomagnétiques ont été obtenus dans la région de São Felix de Xingu. Deux nouveaux pôles paléomagnétiques primaires, ont été déterminés: (i) Le pôle SF1 (319.7°E, 24.7°S, N= 10; A95= 16.9°) est obtenu pour des andésites et des rhyolites datés à 1877.4 ± 4.3 Ma (U-Pb zrn, LA-ICPMS), son origine primaire est confirmée par un test de contact inverse (> 1853 Ma). La pétrographie montre que la minéralogie magnétique de cette composante est l'hématite formée par des fluides hydrothermaux syn- à post-magmatiques. (ii) Le pole SF2 (220.1°E, 31.1°N, N= 15; A95= 9.7°) est déterminé par l'aimantation rémanente du filon felsique de la Suite Velho Guilherme, mais aussi par l'aimantation secondaire dans les échantillons de la formation Santa Rosa et Sobreiro. Un âge de 1853.7 ± 6.2 Ma (U-Pb zrn, LA-ICPMS) est calculé pour le filon felsique portant SF2, dont l'origine primaire est confirmée par un test de contact positif. Les pôles SF1 et SF2 sont très différents, malgré une différence d'âge de seulement ~25 Ma. Des résultats paléomagnétiques similaires ont été obtenus pour les pôles de même âge dans d'autres cratons (Inde, Supérieur (Laurentia), Slave (Laurentia), Kalahari, Baltica et Sibérie), et peuvent être expliqués par un événement de Vrai Dérive Polaire (VDP). Cette époque (~1880 Ma) est marquée par une forte activité du manteau, qui aboutit à la formation du Supercontinent Columbia, autour de 1850 - 1800 Ma. La formation de superpanaches est une conséquence possible de l'assemblage du supercontinent et de l'effet d'isolation thermique du manteau qui en résulte, ou bien lui est concomitante. Les superpanaches peuvent provoquer des perturbations de densité modifiant le tenseur inertiel de gravité de la Terre. Un rapide événement de Vrai Dérive Polaire (VDP) peut ainsi avoir eu lieu, ce qui va déplacer rapidement les continents et les superpanaches vers l'équateur. Ces événements peuvent être liés à une réorganisation du manteau dans son ensemble à la suite d'une période de faible activité magmatique entre 2400 et 2200 Ma.

  • Titre traduit

    Paleomagnetism and petrogenesis of Paleoproterozoic units from the Uatumã event in the northern Amazonian Craton


  • Résumé

    An anorogenic magmatism covered a large part (1.500.000 km2) of the Amazonian craton at ca. 1880 Ma and defined a Silicic Large Igneous Province (SLIP) called the Uatumã event. The aim of this work is to study the paleomagnetism and petrology of these rocks to define the space-time framework of the Uatumã event and to try to elucidate the Amazonian craton evolution during the Columbia supercontinent amalgamation. Two regions were selected in the southwestern Amazonian craton (Pará) for sampling: (1) The Tucumã area where 16 felsic dikes, 7 mafic dikes, a gabbroic dike and 3 sites of the Archean basement were collected, and (2) the São Felix do Xingu area where, 7 sites of rhyolitic lava flows, 2 sites of ignimbrites, a felsic dike and a volcanic breccia belonging to the Santa Rosa Formation were sampled, and also 6 sites of the Sobreiro Formation (volcanoclastic rocks, andesitic) and one felsic dike of the Velho Guilherme Suite were collected. Petrology of the felsic dikes of Tucumã (1880.9 ± 6.7 Ma U-Pb zrn) showed that they represent the dike swarm associated with the Santa Rosa volcanic Formation. The remanent magnetization of the felsic dikes is carried by PSD magnetite and hematite. This hematite is syn- to post magmatic derived from hydrothermal fluids. Magnetic mineralogy can be used as a proxy to quantify the hydrothermal alteration. AF, thermal, LTD + AF and LTD + thermal demagnetizations show a northwest direction with a positive inclination (component A), whose site mean directions gives a paleomagnetic pole located at 52.9°S, 76.4°E, A95= 10.4 °, K= 13.52). However, this component seems to represent a remagnetization, probabily occurred at Neoproterozoic times. Another magnetic component (named component B) was also isolated for these rocks, and it was associated to a Mesozoic regional remagnetization related to the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP). Yet, a third southwestern direction with low positive inclination (component C) was also isolated for some sites. This component was interpreted to be related with the ca. 1760 Ma Velho Guilherme magmatic intrusion. The best paleomagnetic results were obtained in the São Felix do Xingu area. Two new primary paleomagnetic poles have been determined: (i) SF1 pole (319.7°E, 24.7°S, N= 10; A95= 16.9 °) was obtained for andesites and rhyolites dated to 1877.4 ± 4.3 Ma (U-Pb zrn, LA-ICPMS), and its primary origin is confirmed by an inverse baked contact test (> 1853 Ma). Petrography shows that the magnetic mineralogy of this component is hematite formed by hydrothermal fluids syn- to post magmatic. (Ii) SF2 pole (220.1°E, 31.1°N, N= 15 ° A95= 9.7 °) was determined by the remanent magnetization of the felsic dike of the Velho Guilherme Suite but also as secondary magnetizations in samples of the Santa Rosa and Sobreiro Formations. An age of 1853.7 ± 6.2 Ma (U-Pb zrn, LA-ICPMS) is calculated for the felsic dike carrying SF2, whose primary origin is confirmed by a positive baked contact test. The SF1 and SF2 poles have a significant difference in angular distance, for a time interval of only ~25 Ma. Similar coeval paleomagnetic discrepancies were observed for other cratons (India, Superior (Laurentia), Slave (Laurentia), Kalahari, Baltica and Siberia), which can be explained by a True Polar Wander (TPW) event at ca. 1880 - 1860 Ma. This period is marked by a high mantle activity, which results in the amalgamation of the Columbia supercontinent, formed at ca. 1850 - 1800 Ma. Amalgamation of supercontinent may cause the formation of superplume and thermal insulation which can disturb mass distribution in mantle and alter the inertial gravity tensor of the Earth. A True Polar Wander (TPW) event may thus have taken place, which will move the cratons and the superplumes towards the equator. These conditions may be related to a reorganization of the whole mantle following a global magmatic quiescence between 2400 and 2200 Ma.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2017 par Université Paul Sabatier, Toulouse 3 [diffusion/distribution] à Toulouse

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  • Sous le titre : Paléomagnétisme et pétrogenèse des unités paléoprotérozoïques de l'évènement Uatumã au nord du craton amazonien
  • Détails : 1 vol. (320 p.)
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