Chronological and pétro-geochemical constraints of the magmatism on the pre and post-collisional evolution of the Algerian margin : lesser Kabylia area
Contraintes chronologiques et pétro-géochimiques du magmatisme sur l'évolution pré-et post-collisionnelle de la marge algérienne : secteur de la Petite Kabylie
Résumé
The Miocene igneous activity in Lesser Kabylia includes a ~130 km-long EW-trending lineament that extends along the eastern Algerian margin from Kabylie de Collo to Ouest-Edough-Cap de Fer area. It includes mostly medium-K to High-K calc-alkaline plutonic and volcanic rocks. In the studied area, these magmatic rocks crosscut and/or overlie the inner zones of the Maghrebides represented by basement and Kabylian cretaceous and Numidian flyschs nappes. New U-Pb dating on zircons and K-Ar ages on whole rocks and separated minerals document a 17 Ma onset for the post-collisional K-rich calc-alkaline magmatism. These Upper Burdigalian ages obtained on the Bougaroun pluton are the oldest presently identified for Krich calc-alkaline rocks in the whole 1200 km-long EW trending magmatic belt located along the Mediterranean coast of Maghreb. However, according to new K-Ar ages, magmatic activity started in Ouest Edough zone at ~16 then persisted intermittently in the two studied areas at ~15.5 Ma, 14-13 Ma and stopped at ~11 Ma, with the emplacement of mafic and felsic dykes in Kabylie de Collo. In addition, we measured older (Upper Oligocene) Ar-Ar hornblende ages of 27.0 ± 3.0 Ma and 23.3 ± 3.2 Ma on LREE-depleted gabbros outcropping at Cap Bougaroun sensu stricto. According to our new geochemical and isotopic data, we distinguish two sources for magmatic rocks in the studied area: a depleted mantle source which could represent the ambient asthenosphere still not modified by the subduction processes at the time of emplacement of the Upper Oligocene LREE-depleted gabbros. The latter could be related to the Upper-Oligocene rifting before the back-arc crust formation in Algerian basin or to dyke systems or gabbroic intrusions crosscutting the stretched Kabylian continental crust. An enriched mantle source modified by a subduction component (melt or fluid) escaping from a northward-dipping subducted Tethyan oceanic lithosphere. The enriched mafic magmas are believed to come from this metasomatized mantle and are genetically related to the differentiated rocks through crystal fractionation and assimilation of large amounts of crustal lithologies, during their ascent through the African continental crust. We propose a tectono-magmatic model involving an Early Miocene Tethyan slab breakoff combined with delamination of the edges of the African and Kabylian continental lithospheres. At 17 Ma, the asthenospheric thermal flux upwelling through the slab tear induced the thermal erosion of the Kabylian lithospheric mantle metasomatized during the previous subduction event and triggered its partial melting. We attribute the strong trace element and isotopic crustal signature of Bougaroun felsic rocks to extensive interactions between ascending mafic melts and the African crust underthrust beneath the Kabylie de Collo basement.
L’activité magmatique miocène en Petite Kabylie s’exprime par la mise en place de roches plutoniques et volcaniques de composition majoritairement riche en K ainsi que moyennement riches en K. Ces roches forment des pointements dispersés sur près de 130 km le long de la marge méditerranéenne de l’Algérie. Dans les deux secteurs d’étude : la Kabylie de Collo et l’Ouest Edough-Cap de Fer, elles recoupent les empilements de nappes de socle et de flyschs crétacés et numidiens. De nouvelles datations U-Pb sur zircons et K-Ar sur roche totale et minéraux séparés ont permis de fixer à 17 Ma le début de l’activité magmatique post-collisionnelle à affinité calco-alcaline riche en K2O. Ces âges obtenus sur le batholithe granitique de Bougaroun (200 km2) sont les plus anciens jamais obtenus dans toute la Marge Méditerranéenne du Maghreb. L’activité magmatique s’étend vers l’Est et atteint la zone ouest-Edough-Cap de Fer vers ~16 Ma puis se poursuit de façon intermittente dans les deux secteurs d’étude à ~15 Ma, 14-13 Ma jusqu’à 11 Ma avec la mise en place de corps filoniens mafiques et felsiques en Kabylie de Collo. En outre, un âge oligocène supérieur (27.0 ± 3.0 Ma et 23.3 ± 3.2 Ma) a été mesuré par la méthode Ar/Ar sur amphiboles des gabbros à caractère océanique du Cap Bougaroun s.s (Kabylie de Collo). Les nouvelles données géochimiques et isotopiques ont permis de mettre en évidence deux sources pour le magmatisme dans les deux secteurs étudiés. Une première source mantellique appauvrie, non modifiée par un composant de subduction qui est à l’origine des gabbros à caractère océanique du Cap Bougaroun s.s et de Bou Maïza au Sud de l’Edough. Ceux-ci pourraient représenter des reliques du stade de rifting d’âge oligocène supérieur en prélude à l’ouverture en position arrière-arc du bassin algérien. Une deuxième source enrichie en terres rares légères et en éléments mobiles est représentée par le manteau lithosphérique subcontinental kabyle précédemment métasomatisé durant la subduction à vergence nord de la lithosphère océanique téthysienne au Paléogène. Les magmas mafiques enrichis en LREE issues de cette source ont ensuite évolué par cristallisation fractionnée et contamination crustale pour former les roches intermédiaires et felsiques de la marge est-algérienne. Nous proposons un modèle tectono-magmatique de rupture de slab téthysien associée à une délamination crustale au niveau des bordures des deux lithosphères continentales africaine et kabyle. A 17 Ma, le flux thermique d’origine asthénosphérique ascendant à travers la déchirure du slab téthysien induit la fusion du manteau téthysien. Les magmas mafiques calco-calcalins moyennement potassiques subissent des échanges chimiques avec le socle africain durant leur ascension à travers celui-ci, générant les magmas intermédiaires et felsiques calco-alcalins riches en K caractérisés par une importante signature crustale.
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