I.2.1. Introduction
La chaîne de montagne d’Oman appartient à la grande ceinture orogénique alpine. Celle-ci est associée à la fermeture du domaine océanique téthysien et à la destruction des marges continentales qui le bordaient. La chaîne centrale du Sultanat d’Oman se démarque au sein des chaînes alpines car l’orogenèse n’a pas atteint le stade de collision continentale (Fig. I.4b). Cette zone offre donc une occasion d’étudier les différentes unités de la marge sud-téthysienne qui y sont mieux préservées que dans les autres chaînes téthysiennes (Himalaya, Alpes).
De plus les montagnes d’Oman constituent une exception géologique car leur histoire est associée à l’obduction, sur la marge continentale arabe, d’une immense section de la lithosphère océanique téthysienne. Celle-ci forme actuellement la grande nappe ophiolitique dite du Semail, qui représente la plus grande partie des roches affleurant dans les montagnes d’Oman (Figs. I.5-I.6).
Les unités de la marge téthysienne qui nous intéressent sont donc situées sous cette nappe océanique :
- Il s’agit de séries sédimentaires écaillées et empilées sous la nappe du Semail. Ces séries forment le complexe de nappes tectoniques de Sumeini et d’Hawasina (Fig. I.6-I.5) qui sont principalement constituées de séquences sédimentaires, respectivement de pente et de bassin.
- Il s’agit également de séries sédimentaires autochtones qui affleurent dans deux massifs principaux que sont le Jabal Akhdar et le Saih Hatat (Fig. I.6). Ces massifs forment des fenêtres tectoniques, ouvertes sous l’ophiolite du Semail et les nappes sédimentaires allochtones, grâce aux phases de déformations qui ont suivi l’obduction de l’ophiolite, entre le Crétacé supérieur et le Tertiaire. Les séquences autochtones sont notamment constituées par une puissante plate-forme carbonatée dans laquelle les principaux événements associés à la formation et à l’inversion de la marge sud-néotéthysienne ont été enregistrés.
I.2.2. Les un
La chaîne iques
allochtones d’ ,
formant l’auto htone plus ou mois déformé de la chaîne du sultanat d’Oman (Fig. I.6).
L’organ
différentes unités eur. La
compréhensio ne est donc indispensable pour contraindre la orphologie de la marge arabe et l’histoire de la formation de la marge sud-néotéthysienne.
Depuis les travaux de Glennie et al. (1973, 1974), les séries continentales de la plate-forme rabe sont considérées comme l’autochtone des montagnes d’Oman, alors que les unités d’Hawasina t de Sumeini sont définitivement reconnues comme des séries sédimentaires allochtones dont
histoire tectonique tardive est associée à l’obduction de l’ophiolite du Semail. La chaîne de montagne d’Oman est divisée en 7 unités géologiques principales, qui ont été redéfinies dans les travaux de synthèse et de cartographie des géologues du BRGM (Beurrier, 1987 ; Le Métour, 1987 ; Rabu, 1987 et Béchennec, 1987). Il s’agit de la base vers le sommet dans l’édifice structural de la chaîne (Fig. I.6) :
- des unités autochtones qui rassemblent (Figs. I.5-I.6): 1. un socle cristallin
ités tectono-stratigraphiques de la chaîne de montagne d’Oman
de montagne d’Oman correspond donc à un empilement d’unités tecton origine distale (océanique) qui sont charriées sur des séries continentales proximales c
isation tectonique de l’ensemble détermine la position paléogéographique des précitées, avant l’inversion tectonique de la marge arabe au Crétacé supéri
n de cette organisation structurale de la chaî m
a e l’
du Néoprotérozoïque ;
2. un socle sédimentaire ou autochtone A, de la fin du Protérozoïque au Silurien-Dévonien ;
3. la plate-forme continentale arabe ou Autochtone B, de la fin du Paléozoïque au Crétacé supérieur. Contrairement à la nomenclature proposée par les géologues du BRGM, des travaux récents tendent à montrer que l’histoire de la plate-forme arabe, qui est directement associée à l’histoire de l’ouverture de la Néotéthys, débuterait dès le Carbonifère supérieur (voir notamment Pillevuit, 1993 ; Angiolini et al., 2003a, 2003b ; Gray et al., 2005a). Nous considèrerons donc les séries de l’autochtone A comme limitées aux formations anté-Carbonifère supérieur.
- des unités allochtones, comprenant :
4. les nappes de Sumeini et d’Hawasina qui rassemblent des séquences volcaniques et sédimentaires mises en place respectivement, sur la pente continentale et dans le bassin d’Hawasina, entre le Permien et le Santonien (Béchennec et al., 1990) ; 5. l’ophiolite du Semail datée du Campanien (Tilton et al., 1981 ; Tippit et al., 1981).
- Les unités du néo-autochtone, comprenant :
6. les dépôts sédimentaires post-nappes qui se déposent en discordance sur l’ensemble des unités allochtones et qui sont datés de la fin du Campanien au Miocène ;
Par érentes unités peuvent être présentées comme suit :
-- Les séries de l’autochtone B (Fig. I.7) et les nappes d’Hawasina-Sumeini correspondent aux
supérieur.
à ce dernier un caractère de socle.
ontrairement aux nappes de Sumeini dont le déplacement lors de l’inversion serait relativement limité
eissert, 1987, 1990 ; Béchennec, 1987 ; Pillevuit, 1993).
a nature océanique ou continentale du substratum du bassin d’Hawasina est également discutée (Glennie et al., 1974 ; Béchennec, 1987 ; Searle & Graham, 1982 ; Robertson & Searle, 1990 ; Lapierre et al., 2004).
rapport à l’histoire de la formation de la marge continentale arabe, ces diff
Le socle cristallin ainsi que les séries sédimentaires de l’autochtone A forment les séries anté-rift (Protérozoïque à Paléozoïque) de la marge néotéthysienne (Fig. I.7).
séquences sédimentaires et volcaniques qui se sont mises en place pendant la formation et l’expansion de la Néotéthys entre la fin du Paléozoïque et le Crétacé
La plate-forme carbonatée de l’autochtone B s’édifie sur le substratum profondément érodé et structuré de l’autochtone A, ce qui confère
Les séries sédimentaires de Sumeini sont classiquement considérées comme correspondant à la pente continentale de la marge arabe, qui séparait la plate-forme autochtone du bassin d’Hawasina (Glennie et al., 1974 ; Béchennec, 1987).
Dans la partie centrale des montagnes d’Oman, les successions sédimentaires les plus anciennes des nappes d’Hawasina-Sumeini sont contemporaines et datent du Permien moyen (Béchennec, 1987 ; De Wever et al., 1988, Blendinger et al., 1992 ; Pillevuit, 1993).
Cette période est également synchrone d’une activité magmatique dont les témoins sont retrouvés à la fois à la base des nappes d’Hawasina (Fm. Al Jil du Permien moyen, Béchennec, 1987) et sur la plate-forme arabe (Fm. Saiq du permien moyen, Fig. I.7., Le Métour, 1987).
Le Permien moyen correspond donc à une période clef de la construction de la marge continentale arabe à partir de laquelle les environnements de pente continentale et de bassin pélagique se sont individualisés et le resteront durant tout le Mésozoïque et le Crétacé inférieur.
C
, ce qui leur donne un caractère para-autochtone (Glennie et al., 1973, 1974), le déplacement subi par les nappes d’Hawasina ainsi que les dimensions de ce bassin font controverse (Cooper, 1987, 1988 ; Bernouilli & W
I.2.3. Objets et zones étudiés des montagnes d’Oman
Dans cette étude, toutes les traces de l’épisode du rifting néotéthysien sur la plaque contine
ur est entièrement évidé par l’érosion. L’autoc
taire, ainsi que la caractér
Le Métour, 1987) qui, dans la partie NE de l’autochtone (Saih Hatat),
nt toute l’histoire de la late-forme arabe, entre le Mésozoïque et le Crétacé supérieur (Rabu, 1987 ; Le Métour, 1987),
e n’est, cette fois, retrouvé que dans les unités allochtones du bassin d
taires du Trias moyen-supérieur des nappes d’Hawasina. Les sections étudiées ainsi que l’analys
que d’Hawasina ont été également étudiées dans la partie centrale
mité W du Jabal Akhdar.
s résultats obtenus seront comparés aux caractères géochimiques de l’épisode magmatique
ntale arabe sont recherchées. Dans ce but nous avons étudié les unités les plus anciennes de la plate-forme carbonatée arabe (autochtone B).
Nos investigations se sont concentrées dans la partie centrale de la chaîne, où la base de la plate-forme arabe et le socle sédimentaire de l’autochtone A affleurent au cœur des deux fenêtres tectoniques du Jabal Akhdar et du Saih Hatat (Fig. I.6). Les séries de l’autochtone y forment de grands plis régionaux ouverts, en forme de dôme, et dont l’intérie
htone A affleure au cœur de ces grandes combes (Fig. I.6) et l’autochtone B forme de grandes falaises carbonatées, creusées par les wadi (oueds en Oman).
Ce type de relief et les qualités d’affleurement exceptionnelles qui caractérisent le sultanat d’Oman facilitent l’observation des relations entre le socle et la couverture sédimen
isation à petite et à grande échelle des variations d’épaisseur, de faciès et des structures tectoniques synsédimentaires qui se sont développées pendant le rifting continental.
Ces objets ont été recherchés dans la formation permienne de Saiq (Glennie et al., 1974 ; Montenat et al., 1976, Rabu, 1987,
est associée au magmatisme permien moyen également décrit dans les nappes d’Hawasina (Béchennec et al., 1988, 1990).
La formation Saiq représente la première succession sédimentaire qui se dépose en discordance sur le socle sédimentaire profondément érodé de l’autochtone A (Fig. I.7). La succession de base enregistre la transition entre une sédimentation continentale en milieu subaérien et l’installation progressive de la sédimentation carbonatée qui va perdurer dura
p
menant à la construction de la « mégaséquence Hajar » (Glennie et al., 1974).
Un deuxième épisode volcaniqu
’Hawasina et est daté du Trias moyen-supérieur (Searle & Graham, 1982 ; Béchennec, 1987 ; De Wever et al., 1990, Pillevuit, 1993).
Les signatures géochimiques complètes (composition en éléments majeurs, traces et isotopes) des séquences volcaniques permiennes ayant déjà fait l’objet des deux publications récentes de Maury et al. (2003) et de Lapierre et al. (2004), cette étude est focalisée sur les séries volcaniques et sédimen
e géochimique de ces séries volcaniques triasiques font l’objet de la deuxième partie de cette thèse.
Ces formations du bassin triasi
des montagnes d’Oman, et en particulier dans les unités allochtones localisées sur les flancs N et S de l’extré
Le du Permien.