Pétrologie structurale et pétrogenèse des formations plutoniques septentrionales du Massif des Ballons (Vosges, France) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1983

Massif des Ballons (Vosges, France) northern plutonic units: structural petrology and petrogenesis

Pétrologie structurale et pétrogenèse des formations plutoniques septentrionales du Massif des Ballons (Vosges, France)

Résumé

The Massif des Ballons (MB), a porphyritic granite pluton, constitutes a major unit of the Southern Vosges Variscan basement. It was emplaced into a thick fossiliferous Viséan series, that recorded a syntectonic volcanic-sedimentary deposition attributed to what Vosges geologists use to call Intra-Viséan Vosges Events (IVVE). Along the northern margin of the MB pluton a narrow zone (NMB: 12 km x 1 km) comprises rock-types ranging from gabbro to quartz monzonite. They exhibit intricate relationships, such as magmatic breccias. Structural mapping of the whole MB helped evidencing the unique, unconformable features of the NMB with respect to the rest of the MB. The NMB might have emplaced earlier, synchronous with the IVVE, as an early Viséan precursor or the putatively Namurian MB. From the petrography, mineralogy and geochemistry of the NMB, a differentiated magmatic suite was evidenced, controlled mostly by crystal fractionation under changing conditions. Anhydrous minerals fractionated first, yielding Fe,Ti-enriched liquids (= Fenner Trend of the dolerite + microdiorite + diorite group). Next, a sharp increase of pH2O, related to the mobilization of the sialic host rocks, impulsed the fractionation of hydrous minerals and generated Al,Si-enriched liquids (monzodiorite + monzonite + quarz-monzonite group). The cumulate group, with gabbro, diorite and vaugnerite types, exhibits successive assemblages that recorded this major evolution of the differentiation controls. Detailed investigations were performed of the magmatic breccias that abound in the NMB plutonic formations. (i) Some breccias (classified as of plastic-dynamic type) denote intimate magma associations, with breccia generated by emission of composite veins. (ii) Located at the roof of the NMB, a breccia (denoted as fragile-static) derives from the dismantling of a consolidated rock by a magmatic venue. (iii) A detailed modeling of flow and differentiation mechanisms in a vein reveals a telescopic intrusion process and suggests the new concept denoted as "vein intra-rims". Magma differentiation and magma emplacement might thus have been controlled by regional tectonic strains. The NMB mafic to intermediate plutonites, genetically related to the other magmatic activities during the Early Viséan times, testify to a mafic magmatism, probably of tholeiite type, that was emitted along weak zones of a mobilized sialic host, here termed "continental tearing".
Le cortège plutonique étudié dans ce mémoire s'étend sur une étroite bande (12 km x1 km) et forme la bordure septentrionale du massif des Ballons. La diversité des faciès rencontrés (gabbros à monzonites quartziques) et la complexité des relations que ceux-ci développent (brèches magmatiques) font de ce complexe un objet de choix pour des études de pétrogenèse et de pétrologie structurale. __ La cartographie des éléments structuraux de l'ensemble du massif des Ballons conduit à mettre en évidence l'unicité structurale des plutonites situées en bordure nord et leur discordance avec le granite porphyroïde des Ballons lui-même. Ces données de pétrologie structurale, confrontées aux données de la stratigraphie et de la géologie structurale, permettent de replacer le cortège plutonique septentrional du massif des Ballons dans le cadre plus général des évènements tectoniques et magmatiques du Carbonifère des Vosges méridionales. Celui-ci apparaît de mise en place précoce (en relation avec la phase vosgienne intraviséenne) par rapport au granite des Ballons namurien (phase sudète). __ Les caractères pétrographiques, minéralogiques et géochimiques des faciès représentés montrent que ceux-ci définissent une série de différenciation essentiellement contrôlée par la cristallisation fractionnée. Celle-ci va s'effectuer dans un contexte thermodynamique qui se modifie dès le stade des cumulats. Dans un premier temps, le fractionnement de minéraux anhydres individualise des liquides enrichis en fer et titane (Fenner trend de l'unité des dolérites, microdiorites et diorites). Une brusque augmentation de PH2O (en relation avec un apport en provenance de l'environnement sialique mobilisé) va bouleverser ce processus : le fractionnement de minéraux hydratés conduit, dans un deuxième temps, vers des liquides enrichis en Al2O3 et SiO2 (unité de monzodiorites, monzonites et monzonites quartziques). Les roches composant l'unité cumulative (gabbros, diorites et vaugnérites) témoignent, de par la succession de paragenèses qu'on y observe, de cette modification fondamentale des modalités de la différenciation. __ Les brèches magmatiques, présentes en abondance dans ces formations plutoniques, ont fait l'objet d'études détaillées. Celles-ci, focalisées sur des phénomènes-unités représentatifs, éclairent l'architecture d'ensemble du complexe plutonique : __ - certaines brèches (dites de type dynamique plastique) traduisent l'association intime de magmas. Un mécanisme de formation de brèche à l'émission de filons composites a été explicité. __ - certaines brèches, localisées au toit du complexe, résultent du démantèlement d'une roche consolidée par un matériau magmatique (brèches de type statique fragile). __ Par ailleurs, une étude détaillée des phénomènes d'écoulement et de différenciation dans un conduit filonien aboutit à expliciter un mécanisme d'intrusion téléscopique en utilisant un nouveau concept: celui des intraépontes. __ Ces apports de la pétrologie structurale, venant à l'appui des données pétrologiques, permettent de proposer un schéma dynamique où la différenciation et la mise en place sont orchestrées par les contraintes tectoniques régionales actives à cette période. __ Les plutonites basiques et intermédiaires situées au nord du massif des Ballons, dont il est montré qu'elles sont génétiquement liées aux autres manifestations magmatiques du Viséen inférieur, sont les témoins d'un magmatisme basique, vraisemblablement de nature tholéïtique, exprimé dans un environnement sialique mobilisé et mis en place dans des zones de faiblesse qualifiées de "déchirures continentales".
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Citer

Francis André. Pétrologie structurale et pétrogenèse des formations plutoniques septentrionales du Massif des Ballons (Vosges, France). Pétrographie. Université Nancy 1, Faculté des sciences, 1983. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01782377⟩
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