DYNAMIC OF CONTINENTAL RIFTING IN SE AFAR TRIANGLE (FROM 30 MA to PRESENT) TECTONIC AND MAGMATISM OF THE TADJOURA RIFT AND THE DANAKIL-ALI SABIEH AREAS, REPUBLIQUE OF THE DJIBOUTI
DYNAMIQUE DU RIFTING CONTINENTAL DE 30 Ma A L'ACTUEL DANS LA PARTIE SUD EST DU TRIANGLE AFAR. TECTONIQUE ET MAGMATISME DU RIFT DE TADJOURA ET DES DOMAINES DANAKIL ET D'ALI SABIEH, REPUBLIQUE DE DJIBOUTI.
Résumé
The results of our study about (i) the recent basaltic series in the Tadjoura Gulf and (ii) the oldest rift series in the Ali Sabieh and Danakil area supply new constraints about the recent-active kinematical history of the Tadjoura rift, and those previously recorded by the marginal zones of the Afar depression. Hypotheses are also attempted at a wider scale about the kinematic development of he Afar extensional system over the past 30 Ma.
- The structural analysis of the recent basaltic series in the TG allows us to regard the overall structure of the Tadjoura rift as a typical half-graben facing to the S, developed over older trap complexes, and accommodating a bulk extension of about 25-30%. The progressive younging of faulting towards the inner trough of the half-graben is the expression of focussing of strain with time along the axial part of the rift. From the geometrical and statistical analyses of onshore fault networks, a marked westerly increase of strain is documented along the southern fault belt, and is mechanically assigned to the frontal locking of axial fault tip propagation against the Arta submeridian fault zone. According to our alternative kinematic model, transfer of extension from the Tadjoura rift into the Ghoubbet-Asal trough operated via a rift jump on both sides of the Arta discontinuity (hard linkage), unstead of being accommodated by newly-formed en echelon fault structures (soft linkage).
- The structural and geochemical-radiometrical studies of older synrift volcanics and their Mesozoic substratum in the Ali Sabieh range shows the flowing facts as :
. Initial volcanics of the Ali Sabieh mafic complex were emplaced in the time range 26-19 Ma, i .e. 6 Ma later than the Ethiopian and Yemen trap series which are thus totally missing in the Ali Sabieh intermediate region.
. The intrusive part of the magmatic complex is interpreted as a mafic laccolith causing the antiformal structure of the Mesozoic cover during its uprise through shallow crustal level. Over the rising antiform, the arched Jurassico-Cretaceous sedimentary cover underwent fragmentation into detached xenoliths which later collapsed into the magma, as roof pendants typical of a block-stoping process.
. The ali Sabieh antiform involved up to the 15-11 Ma Mablas acidic series, whereas it is sealed by the trap basalts of the (7.2-3.0 Ma) Somali and (8.6-3.8 Ma) Dalha series.
- The causative mechanisms responsible for the edification of the Danakil range to the N are much younger, since they partly involved the Stratoid Basalts, and they are likely related to Tadjoura and/or Asal rift tectonics.
- Our results have some implications on the dynamical history of the Afar extensional system, as a whole, and new hypotheses are tentatively proposed to a number of key-issues dealing with : (i) the sens of propagation of the active rift axes extending throughout the Afar depression, as well as their belonging to either the Gulf of Aden or Red Sea spreading systems, (ii) the spatial distribution of the initial trap volcanism emplaced at 30 Ma over two disconnected magmatic sub-provinces, separated by a submeridian amagmatic crustal domain involving the Danakil and Ali Sabieh domains, and (iii) the evolution of the Danakil domain, as well as the nature of its eastern margin which is regarded as one of the fundamental discontinuity of the entire Afar framework, on either sides of which mechanisms of crustal extension vary dramatically, as being exclusively accommodated by either magmatic accretion to the W (Afar), or by tectonic faulting and associated basin development to the E (Red Sea).
- The structural analysis of the recent basaltic series in the TG allows us to regard the overall structure of the Tadjoura rift as a typical half-graben facing to the S, developed over older trap complexes, and accommodating a bulk extension of about 25-30%. The progressive younging of faulting towards the inner trough of the half-graben is the expression of focussing of strain with time along the axial part of the rift. From the geometrical and statistical analyses of onshore fault networks, a marked westerly increase of strain is documented along the southern fault belt, and is mechanically assigned to the frontal locking of axial fault tip propagation against the Arta submeridian fault zone. According to our alternative kinematic model, transfer of extension from the Tadjoura rift into the Ghoubbet-Asal trough operated via a rift jump on both sides of the Arta discontinuity (hard linkage), unstead of being accommodated by newly-formed en echelon fault structures (soft linkage).
- The structural and geochemical-radiometrical studies of older synrift volcanics and their Mesozoic substratum in the Ali Sabieh range shows the flowing facts as :
. Initial volcanics of the Ali Sabieh mafic complex were emplaced in the time range 26-19 Ma, i .e. 6 Ma later than the Ethiopian and Yemen trap series which are thus totally missing in the Ali Sabieh intermediate region.
. The intrusive part of the magmatic complex is interpreted as a mafic laccolith causing the antiformal structure of the Mesozoic cover during its uprise through shallow crustal level. Over the rising antiform, the arched Jurassico-Cretaceous sedimentary cover underwent fragmentation into detached xenoliths which later collapsed into the magma, as roof pendants typical of a block-stoping process.
. The ali Sabieh antiform involved up to the 15-11 Ma Mablas acidic series, whereas it is sealed by the trap basalts of the (7.2-3.0 Ma) Somali and (8.6-3.8 Ma) Dalha series.
- The causative mechanisms responsible for the edification of the Danakil range to the N are much younger, since they partly involved the Stratoid Basalts, and they are likely related to Tadjoura and/or Asal rift tectonics.
- Our results have some implications on the dynamical history of the Afar extensional system, as a whole, and new hypotheses are tentatively proposed to a number of key-issues dealing with : (i) the sens of propagation of the active rift axes extending throughout the Afar depression, as well as their belonging to either the Gulf of Aden or Red Sea spreading systems, (ii) the spatial distribution of the initial trap volcanism emplaced at 30 Ma over two disconnected magmatic sub-provinces, separated by a submeridian amagmatic crustal domain involving the Danakil and Ali Sabieh domains, and (iii) the evolution of the Danakil domain, as well as the nature of its eastern margin which is regarded as one of the fundamental discontinuity of the entire Afar framework, on either sides of which mechanisms of crustal extension vary dramatically, as being exclusively accommodated by either magmatic accretion to the W (Afar), or by tectonic faulting and associated basin development to the E (Red Sea).
Les résultats acquis au cours de ce travail à propos (i) des basaltes récents du Golfe de Tadjoura et (ii) les séries synrift initiales des domaines Ali Sabieh et Danakil apportent de nouvelles contraintes sur, repectivement, la cinématique récente du Rift Tadjoura et celle, plus ancienne, des zones marginales de la dépression Afar. Mais, ils apportent aussi des éléments permettant de discuter, à une échelle plus vaste, certains aspects de la dynamique du rift Afar, sensu lato.
- L'étude structurale des basaltes récents (2.8-1.1 Ma) des marges du Golfe de Tadjoura nous conduit à interpréter la structure générale du rift Tadjoura en termes d'hémi-graben, à vergence sud, développé au-dessus de traps antérieurs, et accommodant une extension estimée à 25-30%. L'âge décroissant des structures vers la partie axiale, immergée, du dispositif reflète la concentration progressive des déformations au cours du temps. L'analyse géométrique et statistique des populations de failles exposées le long des deux flancs de l'hémi-graben met en évidence, au niveau du système extensif méridional, un gradient croissant de déformation vers l'W, en direction de la zone transverse d'Arta. Ce dispositif est attribué au blocage frontal de la propagation des structures axiales du Golfe contre une discontinuité mécanique pré-existante. Dans le modèle cinématique proposé, le transfert de l'extension depuis le rift Tadjoura vers la zone du Ghoubbet s'effectue, non pas par l'intermédiaire de structures en échelon, mais par un saut de rift (en sénestre) de part et d'autre de cette discontinuité sub-méridienne à polarité ‘Mer Rouge'.
- L'étude structurale et géochimique/géochronologique des séries volcaniques d'Ali Sabieh et de leur substratum mésozoïque démontre les faits suivants :
. Les ensembles volcaniques initiaux se mettent en place entre 26-19 Ma (complexe intrusif-effusif d'Ali Sabieh), cad. environ 6 Ma après les traps éthiopiens et yemenites qui n'ont donc pas d'équivalents dans ce secteur intermédiaire.
. La partie intrusive du complexe magmatique est interprétée en termes de laccolithe dont la mise en place provoque la structuration antiformale de la couverture mésozoïque, puis son démantelement partiel, sous forme d'enclaves, lors d'un processus de ‘block stoping'.
. L'antiforme d'Ali Sabieh implique jusqu'aux séries acides Mablas (15-11 Ma) et il est scéllé, sur ses flancs, par les basaltes Somali (7.2-3.0 Ma) et du Dalha (8.6-3.8 Ma).
- Un tout autre mécanisme est proposé pour l'édification des reliefs Danakil qui résultent de mouvements verticaux beaucoup plus jeunes, postérieurs (ou synchrones) des Basaltes Stratoïdes, et d'origine probablement tectonique, en liaison avec le rifting Tadjoura et/ou Asal.
- Ces résultats ont aussi des implications sur la dynamique de l'ensemble du dispositif Afar, et de nouvelles hypothèses sont proposées au sujet (i) du sens de propagation des axes de rift récents-actifs recoupant la dépression Afar et de leur appartenance aux systèmes Golfe d'Aden ou Mer Rouge, (ii) de la distribution spatiale du magmatisme initial (à 30 Ma), de type trap, au niveau de deux sous-provinces, séparées par un domaine amagmatique, et (iii) de l'évolution du domaine Danakil et de la nature de sa limite orientale avec la Mer Rouge, considérée comme une discontinuité héritée de premier ordre, de part et d'autre de laquelle les mécanismes de l'extension sont dominés par des processus, soit magmatiques (W), soit tectoniques (E).
- L'étude structurale des basaltes récents (2.8-1.1 Ma) des marges du Golfe de Tadjoura nous conduit à interpréter la structure générale du rift Tadjoura en termes d'hémi-graben, à vergence sud, développé au-dessus de traps antérieurs, et accommodant une extension estimée à 25-30%. L'âge décroissant des structures vers la partie axiale, immergée, du dispositif reflète la concentration progressive des déformations au cours du temps. L'analyse géométrique et statistique des populations de failles exposées le long des deux flancs de l'hémi-graben met en évidence, au niveau du système extensif méridional, un gradient croissant de déformation vers l'W, en direction de la zone transverse d'Arta. Ce dispositif est attribué au blocage frontal de la propagation des structures axiales du Golfe contre une discontinuité mécanique pré-existante. Dans le modèle cinématique proposé, le transfert de l'extension depuis le rift Tadjoura vers la zone du Ghoubbet s'effectue, non pas par l'intermédiaire de structures en échelon, mais par un saut de rift (en sénestre) de part et d'autre de cette discontinuité sub-méridienne à polarité ‘Mer Rouge'.
- L'étude structurale et géochimique/géochronologique des séries volcaniques d'Ali Sabieh et de leur substratum mésozoïque démontre les faits suivants :
. Les ensembles volcaniques initiaux se mettent en place entre 26-19 Ma (complexe intrusif-effusif d'Ali Sabieh), cad. environ 6 Ma après les traps éthiopiens et yemenites qui n'ont donc pas d'équivalents dans ce secteur intermédiaire.
. La partie intrusive du complexe magmatique est interprétée en termes de laccolithe dont la mise en place provoque la structuration antiformale de la couverture mésozoïque, puis son démantelement partiel, sous forme d'enclaves, lors d'un processus de ‘block stoping'.
. L'antiforme d'Ali Sabieh implique jusqu'aux séries acides Mablas (15-11 Ma) et il est scéllé, sur ses flancs, par les basaltes Somali (7.2-3.0 Ma) et du Dalha (8.6-3.8 Ma).
- Un tout autre mécanisme est proposé pour l'édification des reliefs Danakil qui résultent de mouvements verticaux beaucoup plus jeunes, postérieurs (ou synchrones) des Basaltes Stratoïdes, et d'origine probablement tectonique, en liaison avec le rifting Tadjoura et/ou Asal.
- Ces résultats ont aussi des implications sur la dynamique de l'ensemble du dispositif Afar, et de nouvelles hypothèses sont proposées au sujet (i) du sens de propagation des axes de rift récents-actifs recoupant la dépression Afar et de leur appartenance aux systèmes Golfe d'Aden ou Mer Rouge, (ii) de la distribution spatiale du magmatisme initial (à 30 Ma), de type trap, au niveau de deux sous-provinces, séparées par un domaine amagmatique, et (iii) de l'évolution du domaine Danakil et de la nature de sa limite orientale avec la Mer Rouge, considérée comme une discontinuité héritée de premier ordre, de part et d'autre de laquelle les mécanismes de l'extension sont dominés par des processus, soit magmatiques (W), soit tectoniques (E).