Le rôle des failles syn-magmatiques dans la structuration pétrologique et géochimique de la DTZ

Le rôle des failles syn-magmatiques dans la structuration pétrologique et géochimique de la DTZ

Les deux principaux systèmes de failles d’orientation N120-130 et N165-180 recoupant la DTZ dans le secteur de Maqsad, reportés sur les cartes géologiques de la zone (Amri, 1995; Rabu et al., 1986), ont régulièrement été recoupés lors du levé de nos coupes (cf. paragraphe 6.2.3). La direction N20 (N20 à N40), également décrite dans la thèse d’Amri (1995), n’a été observée que pour de rares failles ou fractures (Figures 6.63A et 6.64E) et se révèle être une structure mineure par rapport aux deux autres orientations principales. La relation entre ces failles et la distribution spatiale des faciès lithologiques et des signatures géochimiques est discutée dans les paragraphes suivants.

Timing de mise en place de la fracturation dans la DTZ

Le système de failles N130

Exemples de structuration géochimique de la DTZ dans les coupes de Buri

L’étude des compositions chimiques des dunites a montré la difficulté de contraindre les processus magmatiques à l’origine des signatures observées en utilisant des diagrammes binaires classiques. Au contraire, la représentation des variations chimiques en coupe, en fonction de l’altitude de chaque site d’échantillonnage, montre des évolutions très nettes dans les compositions des minéraux et des roches totales (Figure 6.108). La combinaison des observations structurales et des données géochimiques, ici en prenant l’exemple des trois coupes de Buri 2014, Buri 1 et 2 2016, montre très systématiquement des évolutions chimiques à l’approche des zones de failles. Ces variations sont notamment observées pour des éléments connus pour leur immobilité au cours des processus d’altération (mobilisables par les processus magmatiques uniquement) tels que le NiO dans l’olivine ou le TiO2 dans les autres minéraux (Figure 6.127). Ces évolutions chimiques sont continues, s’étalant sur des dizaines de mètres et ne montrant pas de saut de composition à l’approche des failles. Ceci est un argument indirect et très fort qui confirme le caractère syn-magmatique de la fracturation et la faible amplitude des mouvements ; un déplacement important aurait, en effet, totalement oblitéré la logique de ces variations.
A la base de la coupe de Buri 2014, la diminution du rapport Fo et de la teneur en NiO et l’augmentation de la teneur en CaO avait précédemment permis de mettre en évidence un front fortement rééquilibré avec un magma de type MORB, également responsable du lissage des spectres de terres rares (diminution du rapport LaCN/SmCN des roches totales) (Figure 6.108 et 6.127A et B). Cette zone, localisée à une altitude d’environ 700 m, est également affectée par une faille N130.65SW (Figure 6.50 et 6.52). La même tendance est observée à la base des coupes de Buri 1 et 2 où l’augmentation du CaO des olivines à l’altitude 700 m est corrélée avec des failles N180.80W et une zone fortement hydrothermalisée. Une autre forte augmentation vers l’altitude ~ 850 m le long de la coupe de Buri 2 correspond également à la présence de l’accident régional N155.65N séparant base de coupe exempte d’imprégnations et moitié supérieure largement imprégnée. Il est intéressant de noter que la diminution du Fo et l’augmentation du CaO dans l’olivine en base de coupe sont communes aux trois coupes alors même qu’elles ne présentent pas le même type de faciès; les évolutions chimiques montrent ici la corrélation entre la présence de failles et la signature de rééquilibrage chimique entre magmas percolants et matrice olivinique avant un éventuel processus de refertilisation (cf. le modèle proposé dans la figure 6.110).
Au-delà des compositions des roches totales et de l’olivine, les minéraux imprégnants tels que le clinopyroxène ont eux-aussi enregistré le même type d’évolution : le Mg# baisse et la teneur en TiO2 diminue dans les clinopyroxènes vers les failles N130 et N180 à la base des coupes de Buri 2014 et Buri 1 respectivement (Figure 6.127C). De la même manière, le XCr baisse et le YFe3+ augmente de manière systématique vers les zones de failles qui recoupent la partie inférieure des trois coupes (Figure 6.127D). Dans les parties les plus superficielles des coupes, les phases imprégnantes montrent aussi des compositions cohérentes avec un processus de cristallisation fractionnée, ajoutant une échellede variabilité supplémentaire à celle liée à la structuration tectonique.

Timing de mise en place de la fracturation dans la DTZ

Le système de failles N130

Le caractère syn-magmatique des failles N130 dans le secteur de Maqsad a été mis en évidence par l’étude d’un affleurement de gabbros lités à la base de la croûte à proximité de la zone diapirique (Abily et al., 2011). Les figures de déformation associées au développement des failles de ce site incluent des basculements de blocs de gabbros lités et la reprise de la sédimentation magmatique en discordance sur ces blocs, des plis ptygmatitiques affectant les gabbros en cours de cristallisation, des figures de compaction conduisant à la formation de litages d’un type particulier et à des ségrégations magmatiques actuellement représentées par la cristallisation d’horizons pegmatitiques. Au sommet de la DTZ, les gabbros et troctolites localisés à la base de la coupe d’En Face de Buri montrent également une déformation plastique interne au contact d’une faille N130 (Figures 6.68 et 6.69). Les plagioclases sigmoïdaux observés au niveau de cet affleurement confirment la mise en place de la faille avant la cristallisation complète attendue autour de 1200°C (Figure 6.69D).
Certaines failles N130 définissent également un contact net entre deux unités de différente nature (Figure 6.20E à proximité de la base de la coupe de Tuff Sud-Est), impliquant que ce système a continué à structurer la DTZ à plus basse température, après la cristallisation des derniers liquides magmatiques. Les évidences concernant la circulation de fluides hydrothermaux le long de ces accidents sont très régulières et claires, au moins pour ce qui concerne la basse température, avec laserpentinisation et la carbonatation de l’encaissant dunitique (Figures 6.34D et E, 6.42G et 6.52A et B) et le métamorphisme dans le faciès schistes verts des troctolites et gabbros au contact des plans de faille (Figure 6.20E). Les données pétrographiques et géochimiques discutées ci-dessous illustrent comment la circulation de fluides de plus haute température semble avoir également affecté la DTZ.
Les structures N130 présentent des évidences de jeu normal de faible amplitude, de l’ordre de quelques mètres, avec par exemple un crochon observé au niveau d’un plan de faille le long de la coupe de Buri Nord (Figure 6.34), les gradins sur le plan de faille observé en échantillonnant la coupe de Buri1 (Figure 6.49D), ou l’unité troctolitique litée montrant des litages réfractés au contact d’une faille listrique à la base de la coupe d’En Face Buri (Figure 6.69). Alors que le jeu normal est très clair pour les accidents observés dans les hauts de coupes, les failles s’enracinent peu à peu dans la DTZ avec l’accommodation de la fracturation sous forme de brèches. Avec ces évidences de jeu normal et un pendage régulièrement compris entre 50 et 70°, nous interprétons ces accidents comme des marqueurs de l’activité tectonique syn-accrétion, l’orientation du complexe filonien présentant également la même direction dans cette zone (MacLeod et Rothery, 1992; Pallister, 1981). La majorité des failles a un pendage vers le NE, en accord avec la localisation du paléo-axe définie par les structures de flux mantelliques et qu’on localise légèrement au NE de notre zone d’étude (Ceuleneer, 1991; Ceuleneer et al., 1996). Les meilleurs enregistrements de mouvement normal indiquent un déplacement de l’ordre d’une dizaine de mètres au maximum le long de la bande dunitique de Tuff-Buri. La baisse d’altitude des reliefs vers le nord, avec l’approfondissement progressif de l’ordre de 300 m de la transition harzburgites mantelliques-DTZ, peut résulter de la propagation des accidents N130 vers le NE ; le rôle de l’érosion semble moins important avec une épaisseur de la DTZ sensiblement la même à la terminaison nord qu’à proximité du paléo-diapir de Maqsad (entre 300 et 400 m) (Figure 6.36 et 6.56).
Certaines failles antithétiques montrent en revanche une vergence opposée vers le SW, définissant trois zones en dépression : le graben sud le long de la piste menant au pod stratiforme et limité par les deux failles bordières ouest et est (Figure 6.60), le graben central au niveau des coupes de Buri 1 et d’Arrière-Buri 2 (Figure 6.45), et l’hémi-graben nord au niveau d’Arrière-Buri 1 et des sommets de coupe de Buri 2014 et Buri Nord (Figure 6.27).

Synthèse

Les deux systèmes de failles principaux, d’orientation N120-130 et N165-180, montrent des évidences de tectonique syn- à post-magmatique, suggérant qu’ils aient pu joué un rôle dans la structuration pétrologique et géochimique de la DTZ. Le timing de mise en place d’un système par rapport à l’autre n’a pas pu être précisément établi ; il semble que les deux soient contemporains avec l’observation en certains sites de structures N165 recoupant des structures N130 antérieures (Figure 6.55E) tandis que l’inverse à été observé à d’autres endroits (Figure 6.34). Ces observations nous amènent à considérer ces deux systèmes structuraux comme contemporains, ayant globalement structuré la DTZ dans un environnement transtensif se propageant vers le NNE (le système N165-180 transtensif découplé en une composante normale et une composante décrochante dextre ; le système N130 en composante normale uniquement).