Diversité des conditions thermiques lors de l’exhumation du manteau de la Zone Nord-Pyrénéenne : bilan des contraintes géologiques
Résumé
Un ensemble de données sur l’environnement géologique des
péridotites de la Zone Nord-Pyrénéenne a été obtenu dans le
cadre des programmes ANR Pyramid et RGF-BRGM consacrés
à l’évolution géodynamique des Pyrénées. Ces données représentent
des contraintes indispensables pour l’étude des processus de
l’exhumation du manteau, de l’amincissement de la croûte continentale
et de sa disparition complète lors de l’ouverture des
bassins transtensifs albo-cénomaniens. On y trouve : (1) de nouveaux
levés géologiques de détail autour des lherzolites de Lherz-
Freychinède-Vicdessos-Bestiac-Prades et d’Urdach-Les Pernes et
(2) des analyses multi-méthodes des métasédiments de la couverture
prérift et du socle paléozoïque adhérent au manteau :
composition des assemblages du métamorphisme HT, températures
maximales par spectrométrie RAMAN sur la m.o., fabrique
de la calcite par EBSD, inclusions fluides et isotopes stables dans
les marbres et veines associées, datations U-Th-Pb in situ. Ces
données permettent d’estimer les conditions thermiques lors de la
remontée du manteau et de sa mise à l’affleurement. Nous montrons
une variabilité remarquable de l’Ouest vers l’Est.
A l’Ouest, le manteau est exhumé à l’Albien sup. - Cénomanien
inf. en perçant une couverture mésozoïque prérift qui n’a pas été
chauffée à plus de 250C. La croûte continentale supérieure y est
réduite en lames ductiles extrêmement amincies puis cataclasées
et remaniées sur le fond ultrabasique avec des fragments de manteau
et de la couverture prérift, durant le dépôt du flysch noir. La
température augmente au cours du Cénomanien (480C) dans les
zones où le manteau n’a pas été mis à l’affleurement. Le Trias
supérieur se transforme profondément (talc-chlorites) et perd sa
composante évaporitique. La couverture prérift décollée joue un
rôle majeur comme couvercle isotherme, suivi en cela par les flyschs
albiens puis cénomaniens.
A l’Est, le manteau perce à travers une couverture chauffée localement
à plus de 600C. Le Keuper y est réduit à quelques
décimètres de grès et brèches riches en saphirine. La croûte
supérieure a été presque totalement éliminée tectoniquement, mais
des granulites sont remaniées à côté des péridotites et des marbres
dans les brèches recouvrant le manteau exhumé.
Ces données de terrain représentent les contraintes de base pour
construire les modèles d’amincissement crustal. La variabilité
mise en évidence (gradient thermique et présence ou absence de
croûte profonde remaniée) ne permet pas de proposer un modèle
d’amincissement simple et unique. Cependant, toutes ces données
indiquent que la croûte moyenne à supérieure se comporte
ductilement sous les écrans thermiques de la couverture prérift
et synrift, mobiles sur le Keuper. Un modèle de marge passive
distale faisant appel à des blocs continentaux rigides de type ”
extensional allochthons ” ne peut s’appliquer ici. Sur la base de
ces données géologiques, nous mettons donc en avant un nouveau
modèle de type marge distale chaude plus ou moins transtensive.