Roches du faciès des schistes bleus du Complexe de Malpica-Tui (NO du Massif Ibérique)

Blueschist-facies rocks from the Malpica-Tui Complex (NW Iberian Massif)

Rocas en facies de esquistos azules del complejo de Malpica-tui (NO del Macizo Ibérico)

• Auteur / Autrice : Alicia López Carmon
• Direction : Pavel Pitra, Jacobo Abati
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance le 14/11/2013
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec Université Complutense de Madrid (1836-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Schistes

Subduction

Faciès (géologie)

Mots clés libres

Faciès des schistes bleus

Subduction

Pseudosection

Ibéro-armoricain Arc

40Ar/39Ar

Blueschist-facies

Subduction

Pseudosection

Ibero-Armorican Arc

40Ar/39Ar

Résumé

Les terrains en faciès des schistes bleus dans l'Arc Ibéro-Armoricain sont rares et limités à de petits domaines. Un de ces exemples est l'unité de Ceán qui constitue l'affleurement le plus occidental de l'Allochtone moyen dans le NO du Massif Ibérique et dans la chaîne varisque de l'Europe occidentale. L'unité de Ceán est interprétée comme une séquence volcanosédimentaire qui représente probablement la couverture d'une croûte transitionnelle ou océanique. Les informations sur l'évolution P–T de roches de ce terrain sont donc essentielles pour comprendre les caractéristiques et les mécanismes de la subduction de cette marge. L'unité de Ceán forme la partie supérieure du Complexe de Malpica-Tui (MTC) et comprend des proportions variables de métapélites à glaucophane-chloritoïde et de roches mafiques avec d'abondants pseudomorphes de lawsonite automorphe bien préservés. L'objectif principal de cette recherche est une étude détaillée de l'évolution métamorphique de ces lithologies à l'aide de diagrammes de phases . L'analyse pétrologique montre que l'unité de Ceán a enregistré une évolution métamorphique en trois étapes. (i) Un métamorphisme précoce (M1), lié à la subduction (ii) Un métamorphisme prograde dans le faciès des schistes bleus (iii) Un métamorphisme lié à l'exhumation (M3, post-M3). Les résultats obtenus à partir de la modélisation numérique des effets du H2O et Fe2O3 dans l'évolution des roches du faciès des schistes bleus ont donné des contraintes de premier ordre pour les modèles géodynamiques qui peuvent avoir une application générale. (i) Cette étude propose que le métamorphisme des zones de subduction peut se développer dans des conditions de sous-saturation en H2O, liées à la cristallisation de la lawsonite. La transition entre le faciès schistes bleus à lawsonite et le faciès des amphibolites / schistes verts produit une hydratation significative qui est principalement le résultat de la déstabilisation de la lawsonite. (ii) La proportion du fer ferrique à une forte influence sur les équilibres de phases. Les valeurs analysées du Fe2O3 ne reflètent pas nécessairement l'état d'oxydation pendant les principales étapes de l'évolution métamorphique et sont probablement facilement modifies par l'altération superficielle, même dans les échantillons frais en apparence. L'utilisation des pseudosections P/T–X(H2O/Fe2O3) avec une analyse pétrographique détaillée (incluant une bonne connaissance de la composition chimique des minéraux et de leurs relations texturales) est alors nécessaire pour estimer le degré de saturation en fluide et l'état réel oxydation afin d'évaluer correctement les conditions P–T pendant le métamorphisme de subduction. L'âge du pic du métamorphisme dans le faciès des schistes bleus a été contraint à environ 363±2 Ma par la méthode 40Ar/39Ar sur muscovite phengitique des schistes pélitiques. Les datations sur les muscovites des mylonites quartzo-feldspathiques du détachement de Bembibre-Ceán, à la base de l'unité de Ceán a donné un âge d'environ 337±3 Ma. Cet âge est interprété comme le début de la tectonique en extension qui mène au collapse gravitationnel de l'orogène. Les différences entre l'événement HP/BT et le début de la tectonique post-nappes suggèrent une vitesse d'exhumation de 2–2,5 mm/an pour le complexe de Malpica-Tui. Ces âges supportent l'équivalence de l'unité de Ceán avec l'unité supérieure de l'Ile de Groix dans le Massif Armoricain et suggèrent que les deux terrains partagent le même événement en faciès des schistes bleus vers 360–370 Ma qui peut représenter la subduction tardi-dévonienne carbonifère précoce de la marge nord du Gondwana sous le Laurussia, au début de la tectonique varisque.

Blueschist-facies (BSF) terranes in the Ibero-Armorican Arc are restricted to scarce and relatively small areas. One of these examples is the Ceán Unit (CU), the westernmost exposure of the Middle Allochthon in the NW Iberian Massif, and in the European Variscan belt. The CU is a volcano-sedimentary sequence interpreted as a part of the cover of a transitional (continental to oceanic) crust of the north Gondwana margin during its subduction below Laurussia. Thus, constraints on the pressure–temperature (P–T) evolution of rocks from this terrain are essential to understand the subduction of this margin. The CU forms the upper tectonic sheet of the Malpica-Tui Complex (MTC) and comprises variable proportions of glaucophane-chloritoid-bearing metapelites and mafic rocks with abundant well-preserved pseudomorphs after euhedral lawsonite. The main objective of this research consists in a detailed study of the metamorphic evolution of these lithologies using pseudosection approach. Petrological analysis shows that the CU recorded a three-stage metamorphic evolution comprising (i) early subduction-related MP/LT metamorphism (ca. 350–380 ºC, 12–14 kbar), which is only preserved in the basal part of the sequence. (ii) Subduction-related blueschist/LT-eclogite-facies prograde metamorphism characterized by a H2O-undersaturated prograde P–T path peaking at 19–22 kbar, corresponding to a maximum burial of ca. 65–70 km. (iii) Exhumation-related metamorphism occurred in two stages (1) a slower nearly isothermal decompression and a phase of fast cooling once the rocks have reached an upper crustal level. Furthermore, thermodynamic modelling of the effects of H2O and Fe2O3 in the metamorphic evolution of BSF rocks shows that (i) subduction zone metamorphism may occur in H2O-undersaturated conditions induced by the crystallization of a significant modal amount of lawsonite, and (ii) the analysed values of Fe2O3 may not reflect the oxidation state during the main metamorphic evolution and are probably easily modified by superficial alteration even in apparently fresh samples. Then, the use of P–T–X(H2O/Fe2O3) pseudosections together with a thorough petrographic investigation, and an extensive knowledge on the mineral chemistry and the textural relationships is necessary to estimate the extent of fluid-saturation during subduction zone metamorphism and the real oxidation state of the rocks to correctly evaluate the P–T conditions. The age of the peak BSF metamorphism has been constrained at ca. 363±2 Ma by 40Ar/39Ar step-heating of phengitic muscovite from the pelitic schists, supporting the equivalence of the CU and its counterpart in the Armorican Massif, the Upper Unit of Ile de Groix. This suggest that both terranes share a BSF event constrained at ca. 360–370 Ma, that may represent the Late Devonian-Early Carboniferous subduction of the northern margin of Gondwana beneath Laurussia, at the onset of the Variscan collision.