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Tilhac, Romain. Pétrologie et géochimie des pyroxénites du complexe de Cabo Ortegal, Espagne

Tilhac, Romain (2017). Pétrologie et géochimie des pyroxénites du complexe de Cabo Ortegal, Espagne.

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Résumé en francais

Les roches mafiques telles que les pyroxénites jouent un rôle majeur dans le développement des hétérogénéités du manteau supérieur et le recyclage des éléments entre la Terre interne et ses enveloppes externes. Les pyroxénites sont notamment impliquées dans la différenciation des magmas d'arc primitifs dont la genèse a eu un impact important sur la formation des continents depuis l'Archéen. La rareté des affleurements de sections profondes d'arc limite cependant notre compréhension de la migration des liquides magmatiques et de leur interaction avec les roches encaissantes. Dans la suture Varisque du nord-ouest de l'Ibérie, le massif de Herbeira du complexe de Cabo Ortegal représente un affleurement unique d'harzburgites, de dunites et chromitites, et d'abondantes pyroxenites issues du manteau sub-arc. Cependant, les processus responsables de leur abondance et de leurs caractéristiques géochimiques ne sont pas bien contraints, en particulier en raison d'une histoire tectono-métamorphique polyphasée. Cette étude présente de nouvelles observations pétrographiques et de terrain, et la composition en éléments majeurs et traces, et en isotopes radiogéniques (Sr, Nd, Hf et Os) de ces pyroxénites. Après avoir contraint les effets des processus secondaires, il est démontré que la faible teneur en Al des pyroxènes, la forte abondance des éléments compatibles et l'absence de plagioclase sont liées au caractère hydraté et primitif des magmas parents. Les webstérites et clinopyroxénites à olivine (de type 1) qui préservent des lentilles de dunite, et leurs dérivés foliés (de type 3), ont enregistré le remplacement partiel de péridotites à rapports magma/roche décroissants, suite à l'intrusion de magmas picritiques à relativement faible profondeur (< 1,2 GPa), potentiellement au sein d'une racine d'arc. Les webstérites massives (de type 2) représentent le produit final de cette réaction à des rapports magma/roche plus élevés, potentiellement sous forme de veines et filons cristallisés à partir de magmas boninitiques différenciés des magmas initialement picritiques. L'interaction entre ces magmas enrichis en Si et les dunites a produit de rares webstérites à opx (de type 4). La rééquilibration chromatographique a accompagné la cristallisation d'amphibole à partir de liquides magmatiques résiduels, percolant ou piégés, ce qui a produit une large gamme de profils de terres rares, en accord avec la composition du Nd progressivement non-radiogénique. Les forts rapports CaO/Al2O3 et l'enrichissement spécifique des LILE par rapport aux HFSE suggèrent la génération de magmas parents riches en Ca par des faibles degrés de fusion d'une lherzolite réfractaire à < 2 GPa, suite à la percolation de fluides issus du slab et/ou de carbonatites. La systématique des isotopes radiogéniques indique l'implication d'un manteau ancien et métasomatisé, suggérant la remobilisation d'une marge continentale par ce magmatisme d'arc, et de sediments recyclés. La géochronologie de ces mêmes isotopes suggère que les pyroxénites de Cabo Ortegal se sont formées autours de 500 Ma, impliquant que les âges précédemment reportés à ~ 390 Ma correspondent probablement à un épisode métamorphique. Les pyroxénites et leurs péridotites hôtes ont enregistré le développement de plis en fourreaux et de mylonites faisant eux-mêmes suite à un épisode de déformation à haute température. Nous proposons que cette transition correspond à la délamination de la racine d'arc, associée à du métamorphisme prograde jusqu'à 1,6-1,8 GPa et 780-800°C. L'exhumation dans une zone de subduction a ensuite été accompagnée par de l'hydratation, comme le suggère l'abondance d'amphiboles automorphes, et par l'addition de S et la mobilisation du Re, comme en témoignent la composition isotopique de l'Os. Le complexe de Cabo Ortegal préserve donc un exemple unique de racine d'arc délaminée qui illustre le rôle de l'interaction magma-roche pendant la différentiation des magmas d'arc primitifs en profondeur.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Grégoire, Michel
Guillaume, Damien
O'Reilly, Suzanne Y.
Griffin , William L.
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Géosciences Environnement Toulouse (GET), UMR 5563
Mots-clés libres :Complexe de Cabo Ortegal - Pyroxénites mantelliques - Magmatisme d'arc - Métasomatisme de subduction - Amphibolitisation - Isotopes radiogéniques
Sujets :Sciences de la terre
Déposé le :17 Oct 2019 09:42