SYNTHESE - Le complexe granitique alcalin du massif du Cadiretes (Chaînes côtières catalanes, N

1. Au niveau des intrusions calcoalcalines, le massif du Cadiretes présente certaines différences pétrographiques avec le massif du Montnegre:

- les termes acides calcoalcalins sont nettement plus abondants, avec très peu d'intrusions intermédia·ires ou basiques,

- présence de magnétite accessoire dans certaines variétés intrusives, absente au massif du Montnegre.

Ces différences impliquent des caractéristiques et/ou une évolution différentes des magmas calcoalcalins générés dans les deux massifs.

2. Dans le massif du Cadiretes, la composition des biotites exprimée dans le diagramme A1¹v vs. Fe/(Fe+Mg) définit un trend qui suggère des liens génétiques pour les différentes intrusions calcoalcalines, exception faite de la granodiorite du Tranquinell.

3. Les intrusions du complexe granitique alcalin se caractérisent par:

- leur volume important,

- leur mise en place très superficielle (déduite des textures), - leur association avec des felsites et des granophyres,

- une cristallisation sub-solvus,

- la composition très acide des plagioclases (exception faite du leucogranite de Salions, moins acide),

- la composition des biotites riches en annite et en halogènes (F principalement),

- la présence de monazite accessoire dans les stocks sub-volcaniques, en tout cas absente dans les intrusions calcoalcalines.

Ces caractéristiques sont communes à certains granites de type-A (anorogéniques), dont notamment aux granites alcalins biotitiques sub-solvus des complexes annulaires post-orogéniques corses (Bonin, 1990).

CHAPITRE Ill

.

STRUCTURE ET MISE EN PLACE DU COMPLEXE ALCALIN ·

Le batholite Catalan est affecté par de nombreuses fractures et diaclases. Probablement tardi-hercyniennes, elles ont agit à plusieurs reprises en failles inverses et normales pendant le Mésozoïque et le· Cénozoïque. Dans le massif du Cadiretes, bien que ces fractures aient pu modifier la structure originelle du complexe granitique alcalin, les modifications ont dû être moindres, ce qui se déduit de:

1- les dykes qui sont coupés par des fractures présentent à peine des modifications dans leur traçage, ce qui signifie que les déplacements relatifs verticaux et surtout horizontaux, des blocs situés de part et d'autre des plans de fracture, n'ont pas dû être importants.

2- les dykes préservent une disposition verticale à sub-verticale originelle, ce qui indique que les possibles pivotements du massif par l'action de failles listriques néogènes n'ont pas dû être considérables.

Nous essayons de reconstruire la structure du complexe alcalin et la séquence de mise en place des différentes intrusions par l'étude des contacts qui ont été observés ou qui peuvent se déduire à partir de la cartographie réalisée. ·Une étude préliminaire de la mesure des plans de diaclases dans deux secteurs apporte des renseignements supplémentaires. Les observations réalisées nous permettent de proposer des coupes géologiques et un mécanisme de mise en place du complexe.

La figure 111.1 montre une carte simplifiée du massif étudié. Sur la figure nous indiquons les contacts que nous avons repéré ou déduit, les secteurs où nous avons mesuré les plans de diaclase, et les coupes qui sont présentées à la fin du chapitre.

111.1 ETUDE DES CONTACTS

Le complexe alcalin de Tossa-St. Feliu n'affleure pas au complet. Ses limites N et SE avec l'encaissant calcoalcalin sont masquées par des dépôts quaternaires et par la mer, respectivement.

Les contacts observés que nous décrivons par la suite sont reportés et numérotés sur la figure 111.1.

Tel qu'il affleure aujourd'hui, le complexe montre une certaine asymétrie sur le plan cartographique suivant la direction NW-SE: on rencontre d'abord le leucogranite du Cadiretes qui couvre une grande extension, puis le leucogranite de Salions qui constitue une bande mince qui

4630

+ + + + + + + + + + + + + + e:::,.~50.

+ + + Rossell ~

+ + + + + +

490

495 500

Figure 111.1:

Cartographie de la zone étudiée dans le massif du Cadiretes.

G) Situation des contacts observés ou déduits A • A' Situation des coupes.

@ Secteurs où nous avons mesuré les plans de diaclase

Intrusions calcoalcalines

Plutons granodioritiques à leucogranitiques Dykes porphyriques dioritiques à granitiques

Complexe granitique alcalin

Q

Leucogranite à Bt du pluton de Salions

4630

4625

1! $J

Leucogranite à Bt du pluton de Cadiretes grossier/moyen-fin

LJ

Leucogranite à Bt, grain fin, du stock de Cabreres ,,., '"· Aplites et microaplites porphyriques des stocks de

,•.!';-!~~! Borrassar,Puig Nau, Tranquinell et St. Feliu

IP"I

Dykes porphyriques "albitiques", leucogranitiques, granophyriques et felsitiques

Autres lithologies 1 : : : 1 Paleozoïque

0

Quaternaire 1.~1 Filon de quartz

505

4620

(.ù CXl

() :r

"'0

=ï ::0 m

=

STRUCTURE ET MISE EN PLACE DU COMPLEXE ALCALIN 39

longe la côte. La limite entre les deux plutons est très mal définie. Nonobstant, un contact sub-horizontal, qui place le leucogranite du Cadiretes sur le leucogranite de Salions, paraît se dessiner. Le contact suit la courbe de niveau de -400 m dans le secteur de Tossa (point 1 Fig.

111.1 ), et passe progressivement à suivre la courbe de -300 m dans le secteur de St. Feliu (point 2 Fig. 111.1 ), ce qui suggère un certain pendage du contact vers le NE.

Les dykes porphyriques "albitiques" associés au complexe s'injectent dans le pluton de Salions sans recouper le pluton du Cadiretes. Ceci suggère que la mise en place du pluton de Salions a lieu avant celle du pluton du Cadiretes, et que l'injection des dykes se produit entre les deux.

Dans le pluton de Salions, des sills de leucogranite à grain fin pourraient représenter des apophyses du leucogranite du Cadiretes.

Dans le seèteur NW de l'aire cartographiée, deux contacts ont été observés entre le pluton du Cadiretes et la granodiorite du Tranquinell (encaissant calcoalcalin), l'un sub-horizontal, avec la granodiorite sur le pluton du Cadiretes (point 3 Fig. 111.1 ), et l'autre mesurant 045/74NW (point 4 Fig. 111.1).

Dans la marge NW du secteur étudié, l'encaissant métamorphique (cornéennes principalement) affleure de façon continue et forme aussi de nombreux xénolithes métriques à décamétriques dans le pluton du Cadiretes. Ces observations suggèrent que le socle métamorphique pourrait représenter le toit intrusif.

L'absence de matériaux encaissants métamorphiques dans la bordure SE de la zone cartographiée (le long de la côte), le contact sub-horizontal entre les deux plutons et l'asymétrie commentée sur le plan cartographique suivant la direction NW-SE, suggère une certaine inclinaison du massif vers le NW.

La figure 111.2 schématise l'ensemble des relations exposées.

NW-SE

4 3 1-2

Figure 111.2:

Complexe alcalin:

p7"7"'' Leucogranite à grain moyen grosier LL.L...d (Salions)

f<<'j

Leucogranite à grain grossier (Cadiretes)

~ Leucogranite à grain fin

~ (sills et toit du Cadiretes)

D

Porphyre "albitique"

Autres lithologies:

G

Plutons calcoalcalins

~

Socle métamorphique

Schéma des relations intrusives observées dans les plutons du Cadiretes et de Salions. Les numéros, reportés à la figure 111.1, correspondent aux observations décrites dans le texte.

40 CHAPITRE Ill

Les stocks sub-volcaniques de Cabreres, du Borrassar, du Tranquinell et du Puig Nau se disposent à la périphérie des plutons du Cadiretes et de Salions, à leur bordure W-SW, formant dans ce secteur une structure annulaire. Les stocks recoupent nettement les plutons.

Le stock sub-volcanique du Borrassar présente un contact W avec l'encaissant calcoalcalin, nettement sub-vertical, suivant la direction N-S (point 5 Fig. 111.1 ). Le contact recoupe les contacts intrusifs entre les plutons calcoalcalins.

Le stock du Puig Nau montre un contact N sub-vertical, de direction E-W (point 6 Fig.

111.1 ). Près de Tossa de Mar, le contact avec les granodiorites encaissantes est aussi sub-vertical (point 7 Fig. 111.1 ). Ce stock dessine un relief abrupte depuis le niveau de la mer jusqu'au sommet du Puig Nau, à 225 rn de hauteur.

Les aplites de St. Feliu, qui s'injectent dans le secteur NE de l'intrusion du Cadiretes, consistent en un groupe de plusieurs petits stocks d'environ 500 rn x 20 rn, allongés suivant la direction WSW-ENE. Ces corps pourraient représenter les apophyses sub-verticales d'un même stock situé à un niveau autre que celui montré par le niveau d'érosion actuel.

Les dykes de felsites, de granophyres et de porphyres felsitiques recoupent l'ensemble préalablement décrit. De composition minéralogique et chimique similaire à celles des stocks, ces dykes représentent les dernières intrusions de magma granitique alcalin dans le niveau d'érosion que présente le complexe. Ils sont abondants dans la moitié SW du complexe et dans son encaissant calcoalcalin, et très peu représentés dans la moitié NE. Leur mise en place est verticale à sub-verticale, exception faite du granophyre et du porphyre du sommet du Borrassar, qui montrent un léger pendage vers le sud.

La distribution des stocks et des dykes, qui sont surtout présents dans l'extrémité SW du complexe (stocks de Cabreres, Borrassar, Tranquinell et Puig Nau, et dykes abondants) et à peine représentés dans la portion NE (aplites de St. Feliu, et dykes peu nombreux), souligne une

111.2 ETUDE DES DIACLASES

Nous avons effectué une étude sur la distribution des diaclases dans la zone cartographiée, en relevant leurs directions et leurs pendages dans les deux secteurs situés à la figure 111.1. Dans la figure 111.3 et 111.4 sont projetées les diaclases verticales à sub-verticales repérées dans ces deux secteurs.

A. Secteur de St. Feliu. où affleurent le leucogranite de Salions. le leucogranite du Cadiretes et les aplites de St. Feliu.

Les mesures des plans de diaclase relevées dans le secteur de St. Feliu permettent de distinguer quatre familles de diaclases verticales à sub-verticales (Fig. 111.3):

- diaclases SW-NE: les directions mesurées varient entre 36° et 58°. Elles sont parallèles à

250 m

1 1

Q

Figure 111.3:

.

\

---~ \ ... 1'--x

\~ ~/

Projection des plans de diaclases verticales à sub-verticales mesurés dans le secteur de St.

Feliu.

---

^~--- On reconnaÎt quatre

familles de diaclases de distribution régionale.

Voir texte.

----

/ ~ 1

cu

Leucogranite de Salions Diaclases SW-NE

~

Leucogranite du Cadiretes

grossier /fin

Diaclases W-E

w

Aplites de St. Feliu

Diaclases NW-SE

[gJ

Quaternaire

Diaclases N-S

c:;:::7

^Dykes

~ ::0

c ~ c ::0

m m -1

ü5 m m

z

""0

ç

0 m 0 c

0 0

""0 r m

x m

()

z

.j:>.

42 CHAPITRE Ill

la ligne de côte, et sont donc à relier aux structures principales néogènes qui forment les horst et graben des Chaînes Côtières Catalanes. Dans le massif du Montnegre, cette direction correspond à celle de mise en place des dykes du batholite, ce qui suggère une origine tardi-hercynienne.

- diaclases W-E: comprises entre 70° et 112°. Elles sont parallèles à la direction des dykes ce qui suggère que cette famille de diaclases est aussi très probablement d'origine tardi-hercynienne.

- diaclases NW-SE: leur direction varie entre 120° et 140°, ce sont les diaclases moins représentées, mais de direction parallèle à celle des principales fractures reconnues dans la zone.

- diaclases N-S: leur direction varie entre 162° et 192°.

Ces quatre familles de diaclases présentent une distribution régionale, elles se retrouvent dans l'ensemble des Chaînes Côtières Catalanes. Au moins en partie d'origine tardi-hercynienne, elles contrôlent là mise en place des dykes en tout cas, et probablement des plutons (on remarque que la plupart des contacts entre les plutons calcoalcalins suivent une direction E-W, voir carte de détail à la figure 11.2).

B. Secteur du Borrassar. où Marcet (1947) y reconnaît une structure en dôme.

Les mesures effectuées dans la moitié N du stock du Borrassar signalent plusieurs structures concentriques (Fig. 111.4). Les pendages, centripètes, croissent vers le centre des structure. Des diaclases radiales sont aussi observées. Ces structures évoquent la mise en place de plusieurs intrusions en dôme. Bien que des contacts n'aient pas été observés au sein du stock, le caractère très hétérogène de sa texture (taille de grain de la matrice, proportion de phénocristaux) pourrait signifier que le stock est composé de plusieurs intrusions indépendantes.

Dans la moitié S du stock, et dans son encaissant, on reconnaît les quatre familles de diaclases régionales mesurées dans le secteur de St. Feliu.

111.3 STRUCTURE ET MISE EN PLACE

La figure 111.5 présente quatre coupes géologiques NW-SE, perpendiculaires à la direction des dykes, construites à partir des observations précédentes. La figure 111.1 reporte la situation des coupes:

- coupe des aplites de St. Feliu: A-A' - coupe de l'intrusion du Cadiretes: B-B'

- coupe des stocks sub-volcaniques Tranquineii-Puig Nau: C-C' - coupe du stock sub-volcanique du Borrassar: D-D'

Les contacts sub-horizontaux et sub-verticaux entre les plutons de Salions et du Cadiretes et leur encaissant calcoalcalin suggèrent une mise en place des plutons par des mécanismes successifs (d'abord Salions, puis Cadiretes) de subsidence en chaudron. Ainsi, les plutons de Salions et du Cadiretes représentent certainement les coupoles de dykes annulaires. L'encaissant paléozoïque métamorphique représente probablement le toit intrusif.

STRUCTURE ET MISE EN PLACE DU COMPLEXE ALCALIN

Figure 111.4:

~

Granodiorites calcoalcalines

~

Leucogranite du Cadiretes (grain grossier)

G:SJ

Stock du Cabreres (leucogranite à grain fin) Stock du Borrassar (aplites et microaplites)

/ Dykes

Projection des plans de diaclases verticales à sub-verticales dans le secteur du Borrassar. On y reconnaÎt des structures concentriques.

500

m 0

0-D' 500

B-B'

500

m 0

A-A'

Aplites de St. Feliu

m ~+r~~~~~~~~~~~HH--~

~---H~h---~~~-0

Complexe alcalin:

~ Leucogranite à grain moyen-grossier (Salions)

~ Leucogranite à grain grossier/ moyen-fin (Cadiretes)

~ t;_;_;_;_;_;j Leucogranite à grain fin (stock de Cabreres)

f·::-.:.-::·.:<:·J Aplites et microaplites porphyriques (stocks du Borrassar,

du Puig Nau et de St. Feliu)

Il

Dykes: felsites, granophyres et porphyres Figure Ill. 5:

CHAPITRE Ill

Intrusions calcoalcalines

[!TI

Plutons

1

^Dykes

Autres lithologies Quaternaire Filon de quartz

Coupes géologiques NW-SE du complexe alcalin de Tossa-St. Feliu.

Echelle verticale

=

échelle horizontale.

A-A': Coupe des aplites de St. Feliu 8-8': Coupe du Cadiretes

C-C': Coupes des stocks sub-volcaniques Tranquine/1- Puig Nau 0-0': Coupe des stocks sub-volcaniques 8orrassar-Cabreres

STRUCTURE ET MISE EN PLACE DU COMPLEXE ALCALIN 45

Les relations observées sur le terrain indiquent clairement que les stocks font intrusion après la mise en place des plutons de Salions et du Cadiretes. La disposition périphérique et discontinue des stocks sub-volcaniques, avec des contacts intrusifs sub-verticaux, suggère que les stocks représentent une dernière structure discontinue et incomplète en dyke annulaire. Son intrusion profite probablement de la faille bordière des plutons mis en place précédemment par subsidence en chaudron. Les stocks comprennent probablement plusieurs intrusions en dômes sub-volcaniques tel qu'il se déduit de l'étude des diaclases dans le stock du Borrassar.

La séquence et les mécanismes de mise en place des différentes unités intrusives sont schématisés à la figure 111.6:

A. Mise en place du pluton de Salions par subsidence en chaudron, puis injection des porphyres "albitiques".

B. Mise en place du pluton de Cadiretes par subsidence en chaudron.

C. Mise en place des stocks sub-volcaniques en dyke annulaire discontinu et incomplet, puis injection des dykes leucogranitiques (porphyres, granophyres et felsites) et des dykes dioritiques.

Non commenté dans ce chapitre, il faut remarquer que des porphyres calcoalcalins granodioritiques intrudent le leucogranite du Cadiretes et de Salions. Ceci témoigne d'une activité magmatique complexe. Les dykes calcoalcalins représentent la dernière manifestation intrusive calcoalcaline. La relation observée indique que le magmatisme alcalin serait en partie synchrone à la fin de l'épisode calcoalcalin. La discussion sera reprise au chapitre V qui porte sur la géochronologie.

Le complexe alcalin dessine donc une structure annulaire d'environ 10 km de rayon, avec les grandes intrusions (plutons de Salions et de Cadiretes) en position centrale et les stocks à la périphérie. Les fractures des rivières Ridaura et Tossa sont respectivement les limites NE et WSW de cette structure. La ligne de côte, qui suit une direction de fracture régionale (SW-NE) constitue la limite actuelle SE. Ces fractures peuvent représenter la faille bordière originelle du complexe. La structure et les mécanismes de mise en place suggérés sont comparables à ceux proposés par Bonin (1982) pour les complexes annulaires post-orogéniques des granites alcalins permo-triasiques corses. Dans l'île de Corse, les diamètres des complexes à granites subsolvus (cas du complexe étudié dans le batholite Catalan) ont un diamètre de 5-11 km (Bonin, 1982).

En Corse, la coupe des granites des complexes annulaires est beaucoup plus complète. Elle montre, sur près de 3000 m de dénivelé, trois niveaux de mise en place préservés: étage des chambres magmatiques, étage des complexes annulaires, et étage volcanique (Bonin, 1982). Pour le complexe granitique étudié dans le batholite Catalan, le relief actuel offre une coupe de 500 m de hauteur depuis le niveau de la mer, le long de la côte, jusqu'au sommet du Cadiretes (505 m).

Cette coupe représente probablement un niveau intrusif très superficiel vu que les stocks sub-volcaniques se trouvent entre le niveau de la mer (Puig de la Nau) et jusqu'à 400 rn de hauteur (aplites de St. Feliu). Ce niveau doit correspondre à l'étage des complexes annulaires de Bonin (1982), qui se caractérisé par la mise en place de dykes annulaires granitiques par des mécanismes de subsidence en chaudron. En Corse, l'épaisseur moyenne des coupoles des dykes annulaires des granites subsolvus mesure environ 500 m (Bonin, 1982). Dans le complexe étudié, l'épaisseur des coupoles est difficile à estimer vu que la base de la coupole du leucogranite

A

++++

++ +++

++ / / / / / / / / / / / / / / / / / +++

+ + '!4:-~+L7+~+L7+~+~+:-:+~+:-:+~+=-+~+=-+~+r:-rl+ 1-+..,_....+---..J'"VI + + + ++ ' +++++++++*++++++ +++ +++

++ +++++++++ +++++++ ++++ +++

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B

c

• o o • o o o o 1 1 1 1 L ..L ...L ...L .J... .J... .J....L..L...L. ...

+++++++++

+++++++++ ++++++

+++++++++++++++++

+++++++++++++++++ ++++

++++++++++++++

+++++++++++++

Figure Ill. 6:

CHAPITRE Ill

Complexe alcalin:

Pluton de Salions Pluton du Cadiretes Stocks sub-volcaniques

Porphyres "albitiques"

Porphyres leucogranitiques, granophyres et felsites Possibles manifestations éruptives

Autres lithologies:

1!!! j

Intrusions calcoalcalines

~ Socle métamorphique

5 km

(Sans échelle verticale)

Schéma de la mise en place du complexe alcalin.

A: mise en place du leucogranite de Salions par subsidence en chaudron.

Injection des porphyres "albitiques".

8: mise en place du Jeucogranite du Cadiretes par subsidence en chaudron.

C: mise en place des stocks sub-volcaniques. Injection des porhyres leucogranitiques, des granophyres et des fe/sites.

STRUCTURE ET MISE EN PLACE DU COMPLEXE ALCALIN 47

de Salions n'affleure pas, et que le toit de la coupole du Cadiretes a été décapé par l'érosion. La texture inéquigranulaire à grain fin des parties plus hautes de l'intrusion du Cadiretes et les xénolithes de matériaux métamorphiques qu'il inclut, suggèrent que le toit doit être proche du niveau d'érosion. Ainsi, à partir des coupes présentées une épaisseur minimale d'environ 500 m peut être estimée (Fig. 111.5).

Typiquement, l'étage des complexes annulaires correspond à une profondeur comprise entre 1-5 km (Bonin, 1982). Dans le complexe alcalin étudié, les manifestations éruptives (étage volcanique de Bonin, 1982) ont dû être érodées, et on remarque que la base du pluton de Salions et les niveaux plus profonds (étage des chambres magmatiques de Bonin, 1982) se trouvent en dessous de tout affleurement.

111.5 SYNTHESE

1. Le complexe granitique alcalin de Tossa-St. Feliu, préservé partiellement, forme une structure annulaire d'environ 10 km de rayon, comparable à celle des complexes annulaires des granites alcalins non-orogéniques corses.

2. Les plutons leucogranitiques de Salions, puis de Cadiretes, sont les premières unités intrusives à se mettre en place par des mécanismes successifs de subsidence en chaudron. Entre les deux, à lieu l'injection des dykes "albitiques" associés au complexe.

3. Les stocks sub-volcaniques représentent des intrusions en dôme qui forment un dernier dyke annulaire incomplet. Ils se mettent en place après les plutons, en profitant probablement des fractures annulaires sub-verticales générées par les mécanismes de subsidence en chaudron.

4. L'activité du magmatisme granitique alcalin se poursuit encore par l'injection des dykes de porphyres, de granophyres et de felsites.

CHAPITRE IV . ETUDE GEOCHIMIQUE

L'étude géochimique du massif du Cadiretes est organisée en quatre étapes:

1- Classification géochimique des intrusions calcoalcalines et du complexe granitique alcalin (cf. IV.1). En particulier, les diagrammes de Pearce et al. (1984) et de Whalen et al. (1987) permettent de distinguer ces deux associations intrusives en fonction de certains éléments en traces.

2- Caractérisation géochimique (éléments majeurs et éléments en traces dont REE) des intrusions calcoalcalines (cf. IV.2). L'étude réalisée suggère que les intrusions calcoalcalines sont liées par des processus de différenciation relativement simples contrôlés surtout par la cristallisation fractionnée.

3- Caractérisation géochimique (éléments majeurs et éléments en traces dont REE) du complexe granitique alcalin (cf. IV.3). Nous mettons l'accent sur l'étude des plutons et des stocks leucogranites. Leur composition chimique est proche de celle des leucogranites calcoalcalins de même degré de différenciation. Mais dans le détail, les deux unités peuvent être distinguées chimiquement.

4- En fonction des données disponibles, nous essayons alors d'identifier l'origine des magmas qui donnent lieu aux leucogranites alcalins de Tossa-St. Feliu (cf. IV.4).

IV.1 CLASSIFICATION DES ASSOCIATIONS INTRUSIVES

IV.1.1 Diagrammes discriminants en fonction des éléments majeurs

Dans le document Le complexe granitique alcalin du massif du Cadiretes (Chaînes côtières catalanes, NE de l'Espagne) : étude pétrologique et géochronologie <sup>40</sup>Ar/<sup>39</sup>Ar et Rb-Sr (Page 50-64)