Géométrie et dynamique de l'accrétion dans les ophiolites téthysiennes : Himalaya du Ladakh, Oman et Turquie
Résumé
Ophiolites are of wide interest, for the geodynamic reconstructions of mountain chains on one hand, for detailed studies of the oceanic accretionary processus on the other hand. This volume is mainly based on the study of three regions belonging to the Téthyan domain and presenting contrasting characters : - the Semai! ophiolite in Oman is one of the best preserved ophiolites of the world; its size allows to evidence along-strike variations of the accretional processus at a scale comparable to the scale of oceanic observations; - the ophiolites in Ladakh, preserved as small klippen thrust onto the Indean plate, like the Spongtang ophiolite, or in the form of small slices along the suture zone and as basement of the arc represent important geodynamic tracers and indicate conditions of accretion and and history of obduction quite opposite to the ones deduced from the Oman ophiolite; - the tauric ophiolites represent intermediate characteristics in ail these aspects. The results of petro-structural studies within these ophiolites and their associated terraines are presented here, together with their implication for the accretionary setting, their intra-oceanic tectonic history and the mode of obduction. The Oman ophiolites comprise commonly of outcrops of complete sections from mantle harzburgite to pillow lavas. Their composition and internai structures indicate an environment of a fast spreading ridge. Transverse structures are rare and none interupts the crustal sequence. The alongstrike variations of the different facies suggest segmentation of the ridge at the scale of about 30 km that varied with time. At several places (Fizh, Haylayn) overlapping spreading centers or propagating rifts have been evidenced. The plutonic sequence is constituted to nearly equal parts by gabbros and wehrlites which are commonly interlayered and could represent mutually intrusive sill assemblages, and/or two coexisting but immiscible liquids. The internai structures of the plutonic sequence commonly show variations and intersections that suggest the existance of numerous succesive magma chambers of reduced size. Leur formation can be explained by periodic impregnation cycles of the transition zone : due to increasing melt contents this zone is supposed to become periodically unstable and to intrude into the crustal section. These primary structures are commonly transposed by a viscous flow, coupled with the plastic flow of the peridotites weil visible in the basal part of the gabbro sequence where it is in direct contact with the harzburgites. The other studied ophiolites present quite different characteristics, rarely complete sequences, and peridotites that are commonly less depleted, and more abundantly affected by lithospheric shear zones. The Spongtang Klippe is essentially composed of peridotites , in which the asthenospheric structures, are overprinted by shear zones of two directional families : one of near to . vertical foliations associated with near to horizontallineations indicating a transcurrent mouvement, the other with near to horizontal structures. Rare gabbros and wehrlites are cross-cut by diabase dike swarms orientated perpendicular with respect to the transverse shear zones. These structures suggest that the Spongtang ophiolite was accreted at the intersection of a ridge with a transform fault. The facies and their petrology have the characteristics of an ophiolite accreted at a slow spreading ridge. Structural and petrological characteristics, as weil as its Lower Cretaceous age are comparable with the Tibetan ophiolites, suggesting their accretion in a common oceanic domain. The obduction of the Spongtang Klippe is very late, coeval with collision and the result of a gravitary gliding of the small oceanic slice, special by its relief or rigidity, into a melange basin developed at the foot of the passive margin and active as late as Lower Eocene, while both units continue onto the Indean plate. This development iscompletely different from the one suggested for the Oman ophiolite. The Owen-Chaman fracture zone constitutes the limit between the two domains. The structures of the tauric ophiolites suggests equally their accetion in an oceanic bassin rich in transform faults of comparable age as the one where the Himalayan ophiolites were accreted. At least locally weil developed cumulates indicate a slightly higher accretion rate. Intra-oceanic tectonics are witnessed by near to horizontal shear zones at the base of the mantle sequence, in the amphibolitic sole, and also by surpra-ophiolitic breccias.
Les ophiolites présentent un grand interêt d'une part pour les reconstitutions géodynamiques des chaînes de montagnes, d'autre part pour l'étude détaillée des processus d'accrétion océanique. Ce memoire s'appuie principalement sur l'étude de trois terrains issus de la Téthys et présentant des caractères contrastés: - l'ophiolite de Semail, en Oman, est une des plus belles ophiolites du monde; sa taille permet la mise en évidence des variations longitudinales des processus d'accrétion à une échelle comparable à celle abordée dans les océans; - les ophiolites du Ladakh, préservées sous forme de klippes charriées sur la plaque indienne telle l'ophiolite de Spongtang, ou sous forme de petites écailles dans la suture et substratum de l'arc représentent des traceurs géodynamiques importants et indiquent des conditions opposées depuis l'accrétion jusqu'à l'obduction par rapport à l'ophiolite d'Oman; - les ophiolites tauriques présentent des caractère intermédiaires. Ce mémoire présente les résultats des études pétro-structurales menées dans ces ophiolites et les implications pour leur accrétion, leur histoire tectonique intra-océanique, et leur obduction. Les ophiolites omanaises présentent à l'affleurement une séquence souvent complète, et des structures témoignant d'un taux d'accrétion élévé. Les structures tranverses à l'axe sont rares et aucune n'interrompt la séquence crustale; les relations entre les différents faciès suggèrent une segmentation de la dorsale à l'échelle d'environ 30 km, qui évoluait avec le temps. A plusieurs endroits (Fizh, Haylayn) des 'overlaps' ou des 'propagating rifts' ont pu être mis en évidence. La séquence plutonique est constituée à part presques égales de gabbros et de wehrlites qui sont souvent interlités et pourraient représenter soit des ensembles de sills s'intrudant mutuellement, soit deux liquides coexistants mais immiscibles. Les structures internes de la série plutonique présentent souvent des variations et des images de recoupement à petite échelle; il est probable que ces variations reflètent la superposition de nombreuses petites chambres. Leur formation est expliquée par des cycles d'imprégnation de la zone de transition, celle-ci devenant périodiquement instable et intrudant la section crustale. Ces structures primaires sont en beaucoup d'endroits transposées par un flux visqueux, couplé avec le flux plastique des péridotites sous-jacentes. Ce couplage est particulièrement bien exprimé dans les gabbros de base, en contact direct avec les péridotites. Les autres ophiolites étudiées présentent des caractères bien différents, des séquences rarement complètes et des péridotites souvent moins déprimées, plus abondamment affectées par les zones de cisaillement lithophériques. La Klippe de Spongtang est composée essentiellement de péridotites, dans lesquelles les structures astenosphériques sont reprises par des zones de cisaillement s'organisant en deux familles: l'une à foliations sub-verticales et linéations sub-horizontales indiquant un mouvement décrochant, l'autre à structures sub-horizontales. Des wehrlites et gabbros peu repandus sont recoupés par des mini-complexes filoniens, orientés perpendiculairement aux cisaillements transverses. Ces structures suggèrent que l'accrétion de Spongtang eut lieu près de l'intersection d'une ride avec une zone transformante. Les facies et leur pétrologie présentent des caractères d'une ophiolite accrétée au droit d'une dorsale lente. Les critères structuraux et pétrologiques, ainsi que son âge crétacé inférieur, permettent de la comparer aux ophiolites Tibétaines, suggérant leur accrétion dans un domaine commun. L'obduction de la Klippe de Spongtang est tardive, contemporaine de la collision et résulte du glissement gravitaire d'un petit domaine océanique prédestiné par son relief, dans un bassin de mélanges dévelopé au pied de la marge passive de la platefrome nord-indienne. Ce scenario est complètement différent de celui proposé pour l'ophiolite omanaise. La zone de fracture d'Owen Chaman limite ici des domaines à evolutions différentes. Les structures des ophiolites tauriques suggèrent également une genèse dans un bassin océanique haché de zones transformantes, d'âge comparable à celles du Ladakh. Des cumulats bien développés, au moins localement, indiquent par contre un taux d'accrétion plus élevé. La tectonique intra-océanique est enregistrée par les cisaillements sub-horizontaux dans les amphibolites de semelle d'une part, et dans des brèches supraophiolitiques d'autre part.