Modèle proposé par Kroner and Romer (2013) et Kroner et al. (2016)

Kroner & Romer (2013; Kroner et al. (2016) ont proposé un modèle basé sur la relocalisation des pôles d’Euler pour chacun des stades présentés sur la Figure IV.3. Ils montrent que le début de la collision varisque (phase éovarisque) au Dévonien supérieur (370 Ma) entre les terrains péri-gondwanien (tel que le microcontinent Armorica) et Laurussia forme le point de départ de la réorganisation des plaques tectoniques (Figure IV.3A). A l’ouest, la poursuite de la subduction de l’océan Rhéïque sous Laurussia initie la rotation horaire de Gondwana et est responsable de l’ouverture de l’océan Paléotéthys à l’est à partir du Dévonien supérieur (Figure IV.3A) et l’ouverture probable du bassin des Jebilet. La poursuite de la fermeture progressive de l’océan Rhéïque entraine l’amalgamation progressive et diachronique de Gondwana avec Laurussia à partir de 320 Ma jusqu’à 250 Ma, et est responsable (1) de la formation des chaines des Alleghanides, des Mauritanides et d’Ouachita–Sonora–Marathon donnant naissance au mégacontinent de la Pangée, (2) de la formation de la province extensionnelle d’Europe Central (CEEP), et (3) de l’ouverture de la Néotéthys à partir de 300 Ma (Figure IV.3B et C). Les principaux moteurs géodynamiques invoqués par ces auteurs pour expliquer cette réorganisation des plaques tectoniques correspondent : (1) à la force de traction du slab (« slab pull ») lié à la

196 fermeture de l’océan Rhéïque à l’ouest, et (2) à la force de poussée de la ride médio-océanique de l’océan Paléotéthys (« ridge push »).

Figure IV.3: Modèle de reconstruction paléogéodynamique pour la formation par étape de la chaîne varisque – alléghanienne (modifié d’après Kroner et al., 2016). (A) A 370 Ma, la collision entre Gondwana et Laurussia initie l’édification de la chaîne varisque européenne et induit un changement dans la cinématique des plaques conduisant à la rotation horaire de Gondwana et à l’ouverture de la Paléotéthys. (B) La fermeture progressive de l’océan rhéïque entraine la poursuite de la rotation horaire de Gondwana et son amalgamation progressive avec Laurussia responsable de la formation des chaînes Alléghanides-Mauritanides. (C) A la fin du Paléozoïque (250 Ma), l’amalgamation entre Gondwana et Laurussia est complète formant le supercontinent de la Pangée. Abréviations: PT : Euler pole of the Paléotethys System; NT : Euler pole of the Neo-Tethys System; CEEP : Central European Extensional Province.

IV.2.4 Synthèse

Malgré quelques divergences sur la position des continents et/ou des océans, ou encore sur l’âge des événements, les deux reconstructions paléogéodynamiques convergent vers les points suivant : (1) la rotation horaire de Gondwana par rapport à Laurussia, (2) à l’est, l’ouverture de l’océan Paléotéthys, et (3) à l’ouest, la fermeture de l’océan Rhéïque (Figure IV.2, Figure IV.3). Les principaux processus invoqué pour expliquer cette structuration, sont à l’ouest le « slab pull » lié à la subduction Rhéïque et/ou à l’est le « ridge push » lié à l’ouverture de la Paléotéthys. Ces reconstructions paléogéodynamiques sont intéressantes car elles permettent de bien comprendre dans l’espace et dans le temps l’évolution pré-orogénique et orogénique de la chaine varisque ainsi que les mécanismes responsables de cette structuration.

Elles permettent également d’expliquer la présence de processus tectonique contrasté au Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur avec (1) le début de l'orogenèse varisque le long de la marge Gondwana-Laurussia (événement éovarisque) et (2) le développement d’un magmatisme et de rifts à l'intérieur de ces continents.

Cependant, des zones d’ombre demeurent, notamment concernant l’événement de haute thermicité. En effet, nous avons vu qu’à l’échelle de la Meseta marocaine, cette thermicité

197 caractérisée par un métamorphisme BP-HT associé à la mise en place de roches magmatiques depuis le Carbonifère inférieur jusqu’au Permien inférieur peut être expliquée par un processus de délamination de la lithosphère Rhéïque.

Cet épisode thermique BP-HT associé à un magmatisme important est également connu dans de nombreux autres domaines de la chaine varisque. Cependant, comme le précisent Franke (2014) et Franke et al. (2017), la distribution dans le temps et dans l’espace du magmatisme et du métamorphisme BP-HT depuis le Carbonifère inférieur jusqu’au Permien inférieur ne sont pas toujours compatibles avec la géodynamique varisque de collision-subduction.

Au contraire, la présence de cet épisode thermique de haute température anorogénique associé à un épisode extensif et à une forte activité magmatique sous la forme de pulses, semble refléter l’activité d’un plume mantellique alimenté par la zone de génération de plumes TUZO. En effet, Torsvik et al. (2014), ont réalisé des reconstructions paléogéodynamiques qu’ils confrontent à la position des provinces LLSVP (large low shear-wave velocity province) TUZO et JASON (Figure IV.4). La position de ces provinces LLSVP est déduite à partir de la position dans l’espace et dans le temps des kimberlites et des provinces ignées litées (LIP) dont la formation est corrélée aux bordures de ces provinces LLSVP. La bordure de ces provinces LLSVP (trait rouge sur la Figure IV.4) correspondent donc à des zones de génération de plume mantellique.

Ces reconstructions paléogéodynamiques montrent (Figure IV.4) :

 Au Dévonien supérieur (370 Ma), le début de la collision (phase éovarisque) est imminente comme l’indique la position des terrains péri-gondwaniens (tel que Armorica) qui sont très proches de Laurussia ainsi que l’étroitesse de l’océan Rhéïque dans ce secteur (Figure IV.4A). La province LLSVP TUZO se situe en dessous de la Paléotéthys et sa bordure sud se trouve au niveau de la Meseta marocaine (Figure IV.4A). Cette position de la zone de génération des plumes mantelliques proche de la marge nord gondwanienne pourrait induire une anomalie thermique à grande échelle et permettre d’expliquer que ce secteur soit affecté à partir du Dévonien supérieur par une structuration en « arche et bassin » associé à une importante activité magmatique comme l’ont montré Frizon de Lamotte et al. (2013).

198  Au Carbonifère supérieur (320 Ma), l’amalgamation entre Laurussia et Gondwana

est complète formant la chaine varisque-alléghanienne et donnant naissance au supercontinent de la Pangée (Figure IV.4B). La bordure sud de TUZO affecte l’ensemble de la marge gondwanienne ainsi que la partie nord de la chaine varisque-alléghanienne (Figure IV.4B). Cette configuration pourrait permettre d’expliquer l’existence d’un événement thermique HT anorogénique qui affecte ces secteurs comme l’ont signalé Franke (2014) et Franke et al. (2017).

 Au Permien inférieur (280 Ma), TUZO se trouve en dessous de la Pangée (Figure IV.4C).

Les positions successives de TUZO sur ces reconstructions paléogéodynamiques depuis le Dévonien supérieur jusqu’au Permien inférieur montrent que la zone de génération de plumes mantelliques a pu induire une anomalie thermique et donc jouer un rôle dans la structuration de la marge gondwanienne et de la chaine varisque-alléghanienne comme l’ont proposé Franke (2014) et Franke et al. (2017).

A partir de ces informations et dans l’état actuel des connaissances nous pourrions très bien imaginer que l’ouverture des bassins de la Meseta marocaine ainsi que le magmatisme associé correspondent à une province ignée litée causée par un plume mantellique qui a pu jouer un rôle dans l’extension de la marge nord gondwanienne. Cette anomalie thermique induite par le plume pourrait être responsable de cet épisode thermique BP-HT que nous avons mis en évidence, grâce à la géothermométrie RSCM, dans le massif des Jebilet depuis le Carbonifère inférieur jusqu’au Permien inférieur. Nous sommes bien conscients que ce modèle est très hypothétiques et va à l’encontre de tous les modèles proposés, mais ceci montre que des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre l’origine de cette thermicité HT qui affecte le massif des Jebilet, la Meseta marocaine, la marge Gondwanienne et la chaine varisque-alléghanienne.

199

Figure IV.4 : Modèle de reconstruction paléogéodynamique pour la formation par étapes de la chaîne varisque – alléghanienne (modifié d’après Torsvik et al., 2014). Le panneau du haut représente la position des continents calculée à partir des données paléomagnétiques (PM). Le panneau du bas présente la localisation des provinces LLSVP (large low shear-wave velocity province) TUZO et JASON sur la reconstruction paléogéodynamique. Les cercles verts localisent les kimberlites. La ligne rouge correspond à la zone de formation des plumes mantelliques.