1h30 CM – 1h30 TP Plan

Jacques DéverchèreUBO-IUEM – BrestStructures profondesdu Massif ArmoricainLicence 2 – S4 –2010-2011STU - BioSTU1h30 CM – 1h30 TPPlan Introduction: situation des massifs anciens, notions derhéologie, marqueurs de déformation, niveaux structuraux Rappels sur l’évolution géodynamique duMassif Armoricain Structures et domaines géologiques duMassif Armoricain ARMOR 2: Carte géologique, structures TP: ARMOR 2: données géophysiques:– Profil de sismique-réflexion– Carte des anomalies magnétiques– Carte des anomalies gravimétriques– Carte des anomalies de vitesse (tomographie)1

INTRODUCTIONOrogénèsesSituationIcartien (>2500 Ma) – Cadomien (-750-550 Ma) – Hercynien (-450-250 Ma)- AlpinL. Jolivet, UPMC-> Accès à l’histoire de l’évolution de la Terre: cycles de Wilson-> Les continents, mémoire des événements tectoniques anciens-> Cycles d’édification des chaînes ET de la formation des C.C.Notion de zones de déformationFacteurs:rhéologie etcinématiqueNiveaux cassantssuperficielsNiveaux ductilesprofondsRésistance aussidans le manteausupérieurDéformationlocalisée auxzones decisaillementL. Jolivet, UPMC2

MASSIF ARMORICAIN: STRUCTURES PROFONDESStratificationrhéologique etniveauxstructuraux:SupérieurCisaillementMoyenFlexionInférieurAplatissement, écoulementMétamorphismeM. Mattauer, MontpellierExemple devariationsdes niveauxstructurauxdans leschaînes- Sans schistosité:Jura, Bétiques, …- Avec schistosité,épizone: Pyrénées,Caucase, …CoupeVue en 3DChaîne symétriqueM. Mattauer, MontpellierZonesexternes- Avec schistosité,zones plusprofondes: Alpes,Himalaya, MA …Zones internesM. Mattauer, MontpellierSouvent: forte dissymétrie -> Vergences -> Conditions de formationLimites entre niveaux structuraux très variables -> la profondeur ne joue pas seule3

Disposition des niveaux structuraux: VariationspossiblesFacteurs importants:- Gradient thermique-> Variations de la profondeur du front supérieur deschistosité de 10 à 2 km-> Variation importante de l’épaisseur de la zone desfailles, des plis ou de la zone à schistosité- Gradient tectonique-> si le raccourcissement augmente, les niveauxstructuraux remontent- Lithologie-> Ex: marne: front de schistosité remonte, au contraired’un granitePourquoi le MassifArmoricain? Segment de chaîne de collision continentalehercynienne du Paléozoïque supérieur Projet ARMOR 2 (Géofrance 3D, BRGM-CNRS) Tomographie sismologique récente « Racine » d’une chaîne de montagne4

Ce que vous savez de l’évolutiongéodynamique (par M. Caroff)… Histoire Précambrienne du MA– Cycle Icartien (noyaux cratoniques)– Cycle Cadomien (édification d’Armorica) Rifting cambro-ordovicien– Formations rouges des domaines N- et CentreArmoricain– Océanisation du domaine sud Plateforme marine Paléozoïque (marge passivede l’océan sud-Armoricain) Histoire hercynienne du MA Chaîne hercynienne (= varisque) en France Cycle de WilsonVoir http://www.odem.fr/dossiers/sigm/ChaineHercy.htmMASSIF ARMORICAIN: STRUCTURES PROFONDESRappel géodynamique- Collision:Sud: GondwanaNord: Laurentia (+Baltica + Avalonia)- Roches impliquées:Protérozoïque au Carbonifère-Déformation et métamorphisme:sur ~5000 km!!!- Paléomagnétisme,paléontologie: blocs continentauxintermédiaires (« Armorica »)- Océan sud-Armoricain: branchesecondaire de l’Océan RhéiqueORDOVICIEN- Subductions à sens opposés(Paris et Robardet, 1994)5

SchémastructuralSutures et unitésmétamorphiques:en gris- Zones internes àvergence sud: MassifCentral- Suture- Zones externes:bassins d’avant-payssans métamorphisme –sédiments Dévonien-Carbonifère- Sutures: nord (Lizard)– sud (peu visible:roches métam. HP-BT)- Front nord: Varisque- Front sud: bien visibleseulement en Bohème (Matte, 1986)6

Carte géologiqueLe Corre et al., 1991Domaines géologiquesCarte tectono-métamorphiqueGumiaux, 2003DNADCADSADCDLFNE7

Domaines géologiquesDU NORD AU SUDDomaine nord-Armoricain: Déformation ductile datant de l’histoire orogéniquecadomienne (750-540 Ma) Subduction vers le SE puis collision Granites scellant la fin de la déformation ductile (540Ma) de l’orogenèse cadomienne: seulement dans DNA Est: dépôt tardif de séries terrigènes (Briovérien) Au cours de l’orogénèse Hercynienne: SocleCadomien:– position supra-crustale,– comportement résistant,– déformation fragile sur structures héritées CNA (Cisaillement nord-Armoricain)8

Domaines géologiquesDU NORD AU SUDDomaine centre-Armoricain: Dépôts sédimentaires Briovériens (érosion chaîne cadomienne) Sédiments cambriens-ordoviciens continentaux dans blocsbasculés (extension ordovicienne) Sédimentation de plateforme presque continue jusqu’auDévonien, caractéristique des marges nord du Gondwana A partir du Dévonien >: sédimentation préférentielle le long desgrands cisaillements – Carbonifère: leucogranites synchrones descisaillementsDomaine Ligérien: entre la branche N du CSA et faille de Nort-sur-Edre – Déformation plus localiséeDomaine de Champtoceaux: unités métamorphiques empilées –zone de C.C. amincie au cours de l’extension ordovicienne – P15-20 kb à 370 Ma – puis exhumation à 350 Ma – puis plissementLimite sud: Branche S du CSADomaines géologiquesDomaine sud-Armoricain:DU NORD AU SUD Zones internes de la chaîne Hercynienne (Varisque) Roches métamorphiques à déformation ductile intense– Unités > (bleu): SB HP-BT(18 kb, 550°): enfouissem ent etsuperposition d’unités daté vers 370-350 Ma (collision)– Unités intermédiaires (orange): Faciès SV-Amphibolite– Unités < (rouge): migmatites et granites d’anatexie Contacts entre unités: plats Amincissement-exhumation, puis intrusionssyncinématiques sur CSA dextre: vers 320-300 Ma(Carbonifère >)-> DEFORMATION COMPLEXE, POLYPHASEE9

Evolution globale de la chaîne 1. PHASE DE COLLISION (370-350 Ma):enfouissement, superposition des unités au sud (pasd’épaississement notable dans zones jaunes =domaines supra-crustaux: DNA, DCA, DL, EstChamptoceaux) 2. PHASE D’EXTENSION (Carbonifère, 320-300 Ma):amincissement général à l’échelle crustale:exhumation de roches HP et HT par décollements etdétachements 3. CISAILLEMENTS TARDIFS (Carbonifère supérieur)qui se combinent ou se superposent au régimeprécédent (DNA Cadomien: uniquement déformationfragile limitée)10

Documents à consulter Article Ballèvre et al. (2009) Articles Bitri et al. (2003, 2010) Site en hommage à Maurice MattauerLiens sur:http://perso-sdt.univ-brest.fr/~jacdev/11