Origin and evolution of two distinct Cretaceous oceanic plateaus accreted in Western Ecuador (South America) : Petrological, geochemical and isotopic evidence
Résumé
The geology of Ecuador is very different from that of the Cordillera Andes because of the presence of accreted oceanic terranes. These terranes consist of Early (123 Ma) and Late Cretaceous (90 Ma) crustal fragments of oceanic plateau affinity overlain by several island-arcs, the ages of which range between 100 to 40 Ma. In the Western Cordillera, the ages of accretion of the Early Cretaceous and Late Cretaceous crustal fragments (plateau and arcs) are 85-80 Ma and 70-65 Ma, respectively. The Early Cretaceous oceanic plateau is composed of: (i) ultramafic to mafic cumulates (San Juan section), and (ii) pillow basalts and dolerites intruded by shallow level gabbroic plugs (Merced-Multitud section). The cumulates consist of a complete sequence, which range from dunites and wehrlites to clinopyroxene gabbros. Basalts, dolerites and gabbros display geochemical features of oceanic plateau basalts (OPB; MgO = 7 %, flat rare earth element (REE) patterns, negative Nb and Ta anomalies). The Nd and Pb isotopic compositions of the cumulates and basalts, dolerites and gabbros are similar and suggest that ail these rocks were derived from a mildly enriched mantle source. The Late Cretaceous lithologies include picrites (MgO = - 20 %), the MgO-rich (MgO - 9-10 %) basalts, and MgO-poor (MgO - 6-7 %) basalts associated with dolerites and shallow level gabbros, and represent accreted remnants of the Caribbean oceanic plateau. The picrites are Light (L)REE-depleted and characterized by low Pb isotopic ratios and high eNd (+8 to + 10). The MgOrich basalts are LREE-enriched. The Pb isotopic ratios of the MgO-rich and MgO-poor basalts are very high, suggesting that these volcanic rocks were derived from the melting of an enriched source with a HlMU component. These high Pb isotopic ratios are a common feature to all the basalts related to the Late Cretaceous magmatic event of the Caribbean oceanic plateau.
La géologie de l'Equateur se distingue de celle du reste des Cordillères andines par la présence de terrains océaniques qui s'accrètent successivement à la marge depuis la fin du Crétacé jusqu'au Paléocène. Ces terrains exotiques sont constitués de fragments de deux plateaux océaniques du Crétacé inférieur (123 Ma) et supérieur (90 Ma) et de plusieurs arcs insulaires (100 à 40 Ma). Dans la Cordillère occidentale, le plateau crétacé inférieur et les terrains océaniques du crétacé supérieur (plateau et arcs insulaires) s'accrètent respectivement à 85-80 Ma et 70-65 Ma. Le plateau océanique daté à 123 Ma est constitué: (i) de cumulats basiques et ultrabasiques (série de San Juan) et (ii) de basaltes en coussins et de dolérites massives recoupés par des petites intrusions de gabbro sub-doléritique. Les cumulats forment une série continue depuis des dunites et wehrlites jusqu'à des gabbros à clinopyroxène. Basaltes, dolérites et gabbros présentent tous les caractères de basalte de plateau océanique (OPB; MgO = 7%; spectres de terres rares plats, pas d'anomalie négative en Nb et Ta). Les compositions isotopiques (Nd et Pb) des cumulats et de l'ensemble basalte-dolérite sont identiques et démontrent que toutes ces roches dérivent d' une source mantellique enrichie. Les picrites et les basaltes enrichis ou non en MgO, associés à des dolérites et des gabbros, représentent des témoins accrétés du plateau océanique crétacé supérieur caraïbe. Les picrites (MgO -20 %) sont appauvries en terres rares légères, peu radiogéniques en Pb et caractérisées par des eNd élevés (+8 à +10). Les basaltes riches en MgO (9-10%) sont enrichis en terres rares légères. La géochimie en éléments traces des basaltes pauvres en MgO est identique à celle d'OPB. Par contre, les rapports isotopiques du Pb des basaltes, riches en MgO ou non, sont très élevés indiquant que toutes ces laves dérivent d'une source enrichie de type HIMU, caractère commun à tous les basaltes du plateau caraïbe .