Interrelations between extensional shear zones and synkinematic intrusions: The example of Ikaria Island (NE Cyclades, Greece)
2.4.2 Echantillons caractérisés par des incréments cassants de la déformation de la déformation
2.4.2.1 Echantillons encaissant les pseudotachylites
Les échantillons Ik28a,b et c ont été prélevés sur l’affleurement présenté en Fig. 10. La roche encaissant les pseudotachylites consiste en une mylonite dont l’intensité de la déformation et les structures associées sont semblables à celles de la mylonite KAR04 présentées dans la sous-section précédente. La description qui suit est réalisée à partir de l’échantillon Ik28a sur lequel les datations, notamment in situ, ont été concentrées.
La foliation est bien définie par l’étirement et l’alternance de rubans à quartz seul, dont le mécanisme de rotation de sous-grains magmatiques a abouti à des agrégats à cristaux de très petite taille, et des rubans à plagioclase et feldspath potassique (Fig. 17a). La déformation est concentrée dans les bandes de cisaillement formées par la recristallisation et l’interconnexion de micas, le plus généralement le blanc, et par des agrégats formés par plusieurs types de mélanges comprenant le quartz, le mica blanc, la biotite, le plagioclase et le feldspath potassique (Fig. 17a). Les seuls porphyroclastes restant sont des mica-fishes de mica blanc (Fig. 17b et 17c). La recristallisation n’affecte plus seulement leur extrémité et bordure, mais également le cœur, de manière assez localisée, induisant la formation de sous-grains, d’une taille comprise entre 200 et 1000 µm, qui baignent dans une matrice entièrement recristallisée. Ces sous-grains peuvent tourner les uns par rapport aux autres, montrant une direction de clivage non cohérente. Ils montrent généralement des structures en « kink » (Fig. 17b).
L’occurrence de pseudotachylite montre une bande sombre de quelques millimètres d’épaisseur au plus, recoupant les structures ductiles décrites dans le paragraphe précèdent (Fig. 18). Le contact entre cette bande et la roche encaissante est franc et droit. La bande juxtapose deux parties de l’échantillon montrant une intensité de la déformation différente. En effet, sur la figure 18, la partie en haut de l’image est moins déformée que la partie basse, montrant une foliation qui se parallélise quelque peu avec les bandes de cisaillement. La partie haute montre l’occurrence d’une veine d’injection, isotrope, en contact avec la veine principale, caractérisée par une déformation. La veine d’injection non déformée est constituée de clastes de quartz d’une taille comprise entre 2-3 µm et ~100 µm, anguleux à sub-anguleux, qui baignent dans une matrice
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microlithique ou amorphe. Cette matrice est constituée de zones microlithiques, et de deux zones amorphes, l’une apparaissant en gris très clair (proche du niveau de gris du feldspath potassique) et l’autre en gris moyen (proche du niveau de gris du plagioclase) en BSE (Fig. 18c).
Figure 17 : Mylonite Ik28a observée en BSE (a et c) et en LPA (b). a) La foliation est marquée par l’étirement de rubans de quartz et des agrégats à plagioclase et feldspath potassique. Les bandes de cisaillement sont essentiellement composées d’interconnexions entre des micas blancs recristallisés mais aussi d’agrégats formés par de petits cristaux pouvant impliquer tous les minéraux principaux de la roche. b et c) Recristallisation avancée des mica-fishes de mica blanc. Les flèches vertes indiquent la formation de sous-grains entre des zones recristallisées. Les flèches rouges indiquent des structures en « kink ».
La veine principale, à l’inverse, semble finement mais entièrement cristallisée (Fig. 18d). Le plagioclase et le quartz forment des clastes sub-anguleux à émoussés, d’une taille comprise entre 2-3 µm à ~100 µm, qui baignent dans une matrice micro-cristallisée, comprenant de rares micas,
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dont le mica blanc. Il est à noter que les micas sont largement sous-représentés dans les pseudotachylites relativement à leur roche encaissante. La déformation dans la veine principale est attestée par la présence de bandes de cisaillement de type C, entre lesquelles la matrice micro-cristallisée forme des sigmoïdes compatibles avec un cisaillement top-N, et la présence de trainées de micas depuis les extrémités des clastes (Fig. 18d).
Figure 18 : Observations microscopiques de la mylonite Ik28a. a) LPNA et b) LPA. Les flèches rouges (a) indiquent la veine principale de la pseudotachylite. L’étoile blanche et l’étoile rouge indiquent respectivement la localisation des inserts c et d. c) Image BSE de la veine d’injection, non déformée. Elle est constituée de clastes de quartz, d’une matrice microlithique et de deux types de zone non cristallisée, en gris clair et gris moyen. d) Image BSE de la veine principale, déformée. Celle-ci est entièrement et finement cristallisée et comporte des clastes de quartz et de plagioclase. La matrice est formée notamment de micas qui forment des trainées depuis les extrémités des clastes, attestant d‘une déformation ductile, en plus de la présence des bandes C et d’une foliation sigmoïdale de la matrice.
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L’étude des autres échantillons encaissant les pseudotachylites apportent des éléments de discussion sur la succession des événements cassants et ductiles de cet affleurement. Certains échantillons montrent l’occurrence de cataclasites, dont certains lambeaux sont compris entre la roche encaissante mylonitique et les pseudotachylites (Fig. 19a). Les contacts irréguliers entre la mylonite et la cataclasite, et francs et droits entre la cataclasite et la pseudotachylite suggèrent la formation successive de la mylonite, puis de la cataclasite, puis de la pseudotachylite. La formation de pseudotachylites semble être le dernier événement enregistré pour certains échantillons, les pseudotachylites étant isotropes (Fig. 19b), alors que d’autres enregistrent une déformation ductile se surimposant (Fig. 19c). Enfin, il est à noter que la formation des pseudotachylites peut également être synchrone de la déformation de la roche encaissante, les bandes de cisaillement recoupant quelque peu le contour de certaines injections (Fig. 19d). En raison de la déformation ductile qui se surimpose dans ces structures, la nature du précurseur est ambiguë. Même si la formation de pseudotachylite est évidente, il est possible que des ultracataclasites soient également précurseurs des bandes déformées. En raison de la taille de grain largement réduite et de la déformation ductile se surimposant, ces structures seront nommées « ultramylonites » dans la suite de la présentation des résultats.
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Figure 19 : Observations microscopiques des cataclasites et pseudotachylites dans différents échantillons. a, b et c) Lumière réfléchie et d) LPNA. a) Occurrence de cataclasites entre la roche encaissante mylonitique et la pseudotachylite ; Echantillon Ik28c. b) Pseudotachylite isotrope ; Echantillon Ik28b. c) Pseudotachylite anisotrope ; Echantillon Ik28a. d) Recoupement des bandes de cisaillement de la roche encaissante (à droite) sur la veine d’injection (à gauche).
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2.4.2.2 Cataclasite Ik28d
La cataclasite Ik28d dérive du même protolithe très déformé que les échantillons encaissant les ultramylonites (Fig. 20).
Figure 20 : Observations microscopiques de la cataclasite Ik28d. a) LPNA et b) LPA. Le contour rouge (a) indique le contour entre la mylonite et la cataclasite. c et d) Exemples de mica-fishes de mica blanc montrant une extinction ondulante, des structures en kink, et une recristallisation interne responsable de la ségrégation de sous-grains.
Le contact entre la cataclasite et la mylonite est irrégulier et anguleux. Les clastes dans la cataclasites sont anguleux et d’une taille comprise entre une dizaine de microns jusqu’à plus d’1 cm, et baignent dans une matrice noire. Les fabriques ductiles préservées dans les clastes sont
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orientées différemment selon les clastes, attestant une rotation lors de la formation de la cataclasite. Les clastes de mica blanc montrent des structures semblables à l’échantillon Ik28a présenté dans la sous-section précédente, avec une extinction ondulante, des figures en kink, et une recristallisation responsable de la formation de sous-grains (Fig. 20c et 20d).