VILI Introduction
Basées sur l'ensemble des informations présentées dans les chapitres précédents et des données isotopiques obtenues par les méthodes Sm-Nd et Rb-Sr, une approche sur la nature du matériau-source et pétrogénèse des roches ignées de la ceinture d'Oros peut être faite.
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Les epsilonNd calculés à 1,8 Ga (ENd1•8 ) des deux échantillons d'andésites les plus basiques (échs. 10R et 10L) dont la composition est vraisemblablement proche du magma souche,. sont fortement négatifs et sensiblement équivalents (-5,09 et -5,22; Tableau V.2 et Figure VII.1). Ceci indique que la souche des andésites était préalablement enrichie en LILE ("large Ion lithophile elements"). Ce caractère, sans aucun doute initial, peut s'expliquer suivant deux hypothèses différentes: les andésites seraient le produit (1) d'une (re)fusion d'une ancienne croûte continentale issue du manteau (normal ou appauvri), ou (2) d'une fusion d'un manteau préalablement enrichi (sous l'effet d'un processus de subduction antérieur ?). La première hypothèse semble peu vraisemblable car elle supposerait une (re)fusion quasi complète d'un protolithe basique, ce qui exigerait un énorme flux de chaleur.
L'échantillon le plus évolué de cette série (éch. lOF) a une valeur de ENd T
significativement plus basse (-6,48) que celles des termes plus primitifs. Ceci montre que le magma n'a pas évolué en système isotopique fermé et l'on peut admettre l'existence d'un processus de contamination crustale limité .mais significatif durant son évolution. Cette observation souligne la nécessité du choix des échantillons les moins évolués pour l'application des diagrammes di scrim inan ts.
Dès lors, du fait de l'enrichissement préalable du manteau (hypothèse 2) et d'une probable perturbation (même limitée) du système isotopique, l'âge modèle présenté par les andésites (ca. 2,48 Ga; Tableau V.2) est sans signification géologique car les calculs pour le déterminer supposent que le rapport Sm/Nd
150
n'a subi aucun changement depuis la fusion du matériau-source dans le manteau.
Le rapport initial 87S r/86S r de 0,7055
±
0,0002 (Figure V.lb) présenté par cette série andésitique, relativement élevé pour des rochcs d'origine mantellique, traduit lui-aussi le caractère enrichi du manteau source.Les amphibolites présentent des epsiloI1Nd (ENd 1.8) sensiblemcnt plus élevés qui ceux des andésites (1,04 et 2,03; Tableau V.2 et Figure VII.1). L'âge modèle des deux échantillons d'amphibolites (ca. 1,94 Ga; Tableau V.2) étant très proche de l'âge admis pour la cristallisation de cette unité (1,8 Ga), on peut estimer que ces roches se sont mises en place à environ 1,8 Ga étant issues d'un manteau légèrement appauvri (proche du CHUR).
Tout en étant isotopiquement distinctes, les amphibolites présentent la même signature orogénique que les andésites (Chapitre VI). Compte tenu des . __ .. -- --valeurs - relativement -élevées des --rapports de -- certains -éléments- en traces (tel s que La/Nb et Ba/Nb) pour les amphibolites, on peut admettre, comme dans le cas des andésites mais à moindre degré, l'existence au niveau de leur source mantellique d'une certaine composante crustale.
Bien que les roches gabbroïques soient des cumulats, leur signature isotopique, notamment en ce qui concerne les rapports 147S m /144Nd et 143Nd/ 144 Nd, est bien représentative de la nature de leur source. Les ENd T calculés à 884 Ma sont, compte tenu de la marge d'erreur, équivalents et de valeurs fortement positives (4,35 à 4,65; Tableau V.2). Ces valeurs indiquent que la source de ces roches plutoniques mafiques était appauvrie en "LILE" par rapport au CHUR (Figure VII.l). La similarité de l'âge isochrone des gabbros (Figure V.5) et de l'âge modèle (Tableau V.2) suggère clairement qu'ils ont été générés à ca. 900 Ma par fusion d'un manteau appauvri de type DM.
Les roches acides
Les rhyolites, gneiss oeillés et syénogranites sont des roches très évoluées et homogènes. Ce caractère très évolué, l'absence de termes intermédiaires ou de l'association génétique avec des roches moins évoluées, sont plutôt suggestifs de roches de dérivation crustale.
Le rapport initial 87S r/86S r des rhyolites de 0,7020
±
0,0028 (Figure VA) apparaît bas pour des roches crustales, cependant il pourrait indiquer (i) soit une source à faible rapport isotopique 87S r/ 86 Sr générée peu avant sa rcfusion, (ii) soit une perte de 87S r réalisée de manière homogène et proportionnelle pour tous les échantillons pendant (ou après) la cristallisation des roches.151
L'hypothèse (i) nous semble plus vraisemblable et l'on pourrait, par exemple, envisager une fusion en base de croûte d'une roche intermédiaire d'origine manteIIique à faible rapport Rb/Sr.
Par contre, le rapport initial 87S r /86S r des gneiss oeilJés un peu plus élevé (0,7048 ± 0,0170; Figure V.1c) conforte bien son origine crustale. Nous rappelons que les signatures "intra-plaques" un peu différentes de ces roches montrées par les gneiss oeiIIés et les rhyolites (WPG1 et WPG2) met en évidence une dominance crustale plus marquée pour les gneiss oeil lés (type WPG 1;
Figure VI.7d).
Les rhyolites et les gneiss oeillés seraient donc des roches d'origine crustale et de type A (LoiseIIe et Wones, 1979) engendrées par la fusion d'une probable source ignée (subtype de granite type l, Whalen et al., 1987). Pour conforter cette conclusion, il est à noter que les deux ensembles présentent un
---- ,,---__ - --- chim-ism-c-:-.similaire-:-à--,--ce-ux-o d~~--Gomple-xes-.-:-:-g-r-anit-iq-ues -.-sit--l:lés----:dans-::--le:c--bachland= --::- ---.
Fold Belt _(Australie) et qui sont classiquement considérés comme représentatifs de granites de type A (p.ex., les batholites New England et Beta, (White et Chappell, 1983) et le granite Gabo (Collins ct aL, 1982».
Les orthogneiss microporphyriques, montrant des rapports (La/Yb)N très élevés (61 à 107), un caractère per-alumineux ainsi que un rapport initial 87S r/86S r relativement élevé (0,7076 ± 0,0017, Figure V.ld), se rattachent aux séries granitiques de type S (White et Chappell, 1983). Ceci suggère, pour ces roches, une source supracrustale.
VII.2 Discussion
L'interprétation des données isotopiques, géochimiques et géochronologiques sur les formations basiques de la ceinture d'Oros (andésites, amphibolites et gabbros) conduisent à proposer une évolution pétrogénétique en deux étapes impliquant: 1) mise en place quasiment synchrone (aux alentours de 1,8 Ga) d'un magma andésitique issu de la fusion d'un manteau enrichi (à l'Est de la ceinture) et d'un magma basaltique (amphibolites, à l'Ouest) engendré à partir d'un manteau légèrement appauvri (composition isotopique proche d'un manteau primitif); 2) environ 900 Ma après ce premier épisode, mise en place d'un magma gabbroïque issu d'un manteau appauvri de type DM (voir Figure VII.1).
Cette évolution pose deux questions fondamentales: 1) Peut-il coexister dans un domaine donné deux manteaux possédant des signatures isotopiques
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distinctes? 2) Le manteau sous continental peut-il s'appauvrir significativement durant une période de 900 Ma?
White et Hofmann (1982) ont montré l'existence, au sein du manteau supérieur, d'hétérogénéités à petite comme à grande échelle. De mêmc, McCulloch et al. (1983) ont proposé l'existence au sein du manteau, de réservoirs enrichis. Ces études conduisent à un modèle de manteau stratifié capable de former simultanément, suivant le niveau impliqué dans le processus de fusion, des magmas de composition ct de signature isotopique différentes. Ces données pcuvent expliquer la genèse synchrone des magmas andésitiques et basaltiques (ultérieurement transformés en amphibolites) à partir de niveaux mantelliques plus au moins profonds et de compositions isotopiques différentes, ainsi que la génération postérieure du magma gabbroïque.
Du fait de la liaison spatiale et temporelle entre les andésites et les rhyolites, .. il -est · bien · probable. qui l'ascension du magma--basique- à-la -base de -la croûte a pu induire la fusion partiale du protolithe crustal qui a produit les rhyolites (Clemens et al., 1986; Sandiford et Powell, 1986).
Les gneiss oeil lés sont formés ca. 120 Ma après la mise en place des roches volcaniques. Le problème généralement posé pour la formation de ce type de roche franchement anorogénique reste toujours la source de chaleur élevée nécessaire pour produire une fusion partielle à partir de sources relativement anhydres situées en base de croûte (Collins et al., 1982; Whalen et al., 1987;
Silvester, 1989). Cependant, l'existence de points chauds (sans aucune relation orogénique) et/ou d'un amincissement de la croûte continentale pendant des périodes d'extension (tlriftingtl) pouvant induire une montée des isothermes, sont fréquemment admis comme la source de chaleur permettant de générer des roches granitiques anorogéniques (Collins et al., 1982; Sandiford et Powell, 1986). L'ascension de ces magmas vers la partie supérieure de la croûte se fait à travers des discontinuités crustales comme des failles formées par des processus de tlriftingtl. A ce propos on rappele que la position du gneiss oeillé entre le socle et la séquence sédimentaire ainsi que sa forme allongée suggèrent ce contrôle pour l'ascension de ces magmas.
La signature syn-collisionelle bien établie pour les orthogneiss microporphyriques datés à ca. 650 Ma et l'absence de roches basiques associées supportent bien l'hypothèse de leur genèse par fusion crustale sous l'effet de l'épaississement de la croûte, par des processus de compression lors de l'orogenèse brésilienne.
10 r - - - , - - - . - - - r - - - y - - - ,
( Temps (Ga) )
Il Andésites
" Amphibolites o Gabbros Echs:
205RA,D,H
-10
-20
Echs:
205RJ
r1J
0~~g~~---77~1!20~5iBRFL~cgHi!U2!RO
Echs:
.IOHecl0L .... -lOF
-30 I - - - - ' - " - - - - ' - ...L.- ---J
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Figure VII.1 - Evolution du rapport 143Nd/144Nd (représenté par
E Nd) vs Temps, pour les (méta)andésites, amphibolites et (méta)gabbros. Les points à droite représentent les ENd à l'époque de la cristallisation de les roches. La droite horizontale ENd
=
0 représente le CHUR.VII!. 1