Roche UHP dans les Alpes

[Taratasy]

Bonjour !

Je recherche des information sur la localité des occurrences majeures de roches de ultra haute pression (schistes bleus / éclogite) ayant été exhumées dans les Alpes.

Je sais qu'on peu trouver des éclogites au mont-viso mais c'est à peut près tout ce que j'ai trouvé.

[Next50MY]

Tu peux aller visiter les Alpes Suisses dans la région de San Bernardino.

L'Adula Nappe a enregistré de nombreux témoins d'un metamorphisme HP au delà de 25k bars entre l'Eocène et l'Oligocène.

Bonne bibliographie en ligne que tu retrouveras facilement.

Subduction de la croûte Briançonnaise sous la croute Sud alpine avec des faciès de méta-pelites (chercher les roches à grenats, ophacite, amphiboles, stauroride et kyanite), d'éclogite et amphibolite, des restes de péridotite de la croute océanique. Des roches beaucoup plus anciennes du domaine varisque compliquent la compréhension. Il faut connaître l'histoire géologique complete des Alpes pour maîtriser la lecture des nombreux articles.

http://www.researchgate.net/profile/Anthi_Liati/publication/249547536_Geochronological_evolution_of_HP_metamorphic_rocks_of_the_Adula_nappe_Central_Alps_in_pre-Alpine_and_Alpine_subduction_cycles/links/548821b90cf2ef34478eed2b.pdf

[amph]

Tu as des schistes bleus dans les environs de Saint-Véran si mes souvenirs sont bons.

[Stef4412]

Ah bon ??? A quel endroit ???

[Lucailloux]

Ils y sont regroupés avec les faciès schistes verts sous le terme de 'schistes lustrés' je crois..

http://christian.nicollet.free.fr/page/Alpes/queyras.html

[Taratasy]

Merci à vous tous !

Je demande des infos car j'ai un exposé à faire sur les mécanismes l'exhumation de ces roches. Maintenant que j'ai quelques localité ça va être plus facile de trouver des articles qui traitent spécifiquement des alpes.

[Lucailloux]

Du Queyras en France jusqu'au mont Viso côté Italie, c'est tout ce que je connaît en haute pression.. Voir avec ceux qui connaissent mieux la géologie du secteur.

Vers Briançon, il y a un arrêt obligatoire sur l'exceptionnelle série ophiolitique du Chenaillet quand même

[1GM]

Déjà pour dégrossir :

http://www.geol-alp.com/

il y a énormément d'information sur ce site... la difficulté est de les trouver. ( c'est pas toujours évident. )

[Taratasy]

Excellent 1GM, ! Ce site est une véritable mine d'or !

[Stef4412]

Ils y sont regroupés avec les faciès schistes verts sous le terme de 'schistes lustrés' je crois..

http://christian.nicollet.free.fr/page/Alpes/queyras.html

Ce n'est pas ce qui est dit dans la notice de la carte ...

De plus Christian Nicollet parle de " ... (Dans ces Schistes Lustrés), grosses masses Ophiolitiques formant les reliefs, comme ici le Brik Bouchet, sont métamorphisées dans le faciès Schistes Bleus ..." Il n'est donc pas question de schistes bleus mais de faciès ...

A+

[gb69]

Quand on parle de schiste bleu, en haute pression pas de doute qu'on parle du faciès !!!

Et pour les schistes lustrés, leur métamorphisme propre évolue en fonction des endroits, attention, on parle de roches métasédimentaires ici !!
Un petit lien pas mal fait qui met pas mal l'accent sur le métamorphisme.

http://istep.dgs.jussieu.fr/alpes/Ligure_mtm.html

Pour le Chenaillet, c'est assez hors de propos d'en parler dans un sujet sur la haute pression : cette ophiolite assez atypique n'est quasiment pas métamorphisée (tout juste schiste vert).

Sinon, au passage, on parle de haute-pression ou de ultra-haute pression ? Les roches d'ultra-haute pression ont en général passé la transition quartz-coésite (ce qui exclut la plupart des schistes bleus habituels) et là les occurences sont bien moins nombreuses.
Un des exemples les plus connus est le massif de Dora Maira (métamorphisme de roches acides, croûte continentale) où a été trouvée la première occurence de coésite liée à un enfouissement naturel. L"article fondateur est de Chopin, 1984, ça commence à dater.
Côté basique, la zone de Zermatt-Saas en est pas loin, mais des sédiments ont de la coésite à Lago di Cignana, pas très loin. Il y en a d'autres mais pas en tête comme ça.
Concernant les mécanismes d'exhumation, tu peux par exemple feuilleter la thèse de Stéphane Schwartz : "LA ZONE PIÉMONTAISE DES ALPES OCCIDENTALES : UN PALÉO-COMPLEXE DE SUBDUCTION. ARGUMENTS MÉTAMORPHIQUES, GÉOCHRONOLOGIQUES ET STRUCTURAUX". Cette thèse est en accès libre, et il évoque le sujet ...
Un autre article un peu plus mécanique : http://www.solid-earth.net/4/75/2013/se-4-75-2013.pdf aussi en accès libre.
Bon courage :)

[trenen23]

Effectivement pour moi, mais ça commence à dater, Dora Maira est la seule occurence de UHP alors que des éclogites de HP il y en a beaucoup plus, par contre à ma connaissance toujours sur les parties internes de la chaîne (de l'autre côté de la suture).

Serge

[Lucailloux]

Pour le Chenaillet, c'est assez hors de propos d'en parler dans un sujet sur la haute pression : cette ophiolite assez atypique n'est quasiment pas métamorphisée (tout juste schiste vert).

Oui, c'était simplement un aparté pour signaler à notre ami québécois ce massif.. J'ai cru qu'il prévoyait un voyage

[Taratasy]

Je parle des roches de Ultra haute pression avec de la coésite.

J'ai pu trouvé des infos sur la nappe d'Adula qui a subit de telles pressions.

A présent j'ai des tas d'infos sur les mécanismes d'exhumation, rédiger mon exposé va être du gâteau.

[gb69]

Alors bon courage ! C'est un sujet intéressant mais pas facile du tout :)
Au passage, une très bonne référence sur la UHP : Liou et al. (2004), Global UHP Metamorphism and Continental Subduction/Collision: The Himalayan Model, International Geology Review, 46, pp. 1-27 .
Elle n'est pas en accès libre sur le net, mais je peux l'envoyer aux intéressés.

[Stef4412]

Quand on parle de schiste bleu, en haute pression pas de doute qu'on parle du faciès !!!

C'est bien pour ça qu'il est bon de le rappeler de temps en temps :mort de rire:

[Taratasy]

Bonjour à tous !

Voici l'exposé final que nous allons rendre :

Introduction

La chaîne des Alpes, dont la partie occidentale est née de la subduction, suivie d’une collision continentale entre la plaque Européenne subductante et la plaque Africaine subductée. Cet événement de compression tectonique majeur qui perdure depuis le Crétacé jusqu'à aujourd’hui, à permis l’existence de domaines d'Ultra Haute Pression (2.1 à 4 Gpa) située à grande profondeur (< 90 km) sous la plaque subductante. Ces conditions de pression extrêmes ont permis la recristallisation du Quartz en Coésite, un de ses nombreux polymorphe, qui caractérise ce faciès. De nos jours, nous retrouvons des occurrences de ces roches d'Ultra Haute Pression qui affleurent à divers endroits dans les Alpes occidentales. Le domaine de Dora Maira et la nappe Adula en sont les exemples les plus connus. Mais par quel mécanisme(s) de telles roches, abyssales à l’origine, ont pu être exhumé ?

SOMMAIRE

Introduction 1

A. Données factuelles 2

1. Contexte et description géologique des unités d' UHP dans les Alpes occidentales 2

2. Description des mécanismes d'exhumation primaires 4

B. Interprétation & discussion 6

1. Explication d'exhumation pour le massif de Dora Maira 6

2. Explication d'exhumation pour la nappe Adula 7

Conclusion 8

Références 9

A. Données factuelles

1. Contexte et description géologique des unités d' UHP dans les Alpes occidentales

Lors d’une subduction-collision à grande profondeur, les roches subissent un changement de pression et température qui vont changer leurs propriétés physiques et chimiques.

Les domaines d'Ultra Hautes Pression sont à différencier des zones Hautes Pressions. Lors d’une subduction, ils apparaissent tous les deux dans la partie inférieure de la ceinture orogénique provenant de l’enfouissement de la croûte continentale et océanique. On dit qu’il y a présence de condition d'UHP lorsque la pression excède 2.1 GPa. La présence de coésite est un très bon indicateur de ces conditions. En effet, la coésite se forme à partir de 2,1 GPa pour des températures allant de 400° à 2400° (figure 1). D’après la littérature, cela correspondrait à une profondeur au alentour de 100 km. Notons qu’on peut observer la transformation du quartz en coésite, également lors d’un impact météoritique.

Figure 1. Diagramme Pression – Température SiO₂

En général, les domaines d'ultra hautes pressions affleurent rarement. On retrouve dans les Alpes occidentales deux fenêtres où on peut observer des roches de UHP.

,

Carte 1. Localisation des zones exhumées des roches HP et UHP dans les Alpes Occidentales.

D’après la Carte 1, les 2 zones connues d'UHP sont Dora Maira (38 Ma ± 1,0 Ma) et Adula (35,8 ± 2,8 Ma).

La fenêtre de Dora Maira est long d’environ 25-29 km, d’après les données de pression estimée pour la formation de ses roches, elles seraient formées entre 105 et 122 km de profondeur à 3.0-3,5 GPa. Elle aurait eu un angle de subduction de 60° ce qui aurai facilité sont enfouissement à grande profondeur. (Carry. 2011)

D'un point de vue pétrologique, cette lentille encaissée dans des orthogneiss est composée de roches métamorphiques : schiste blanc et quartzite à pyrope. D'après les datations sur zircon, elle aurait été métamorphisé vers 38 Ma ± 1,0 Ma, soit à l'Eocène. (Gebauer. 1997)

Le protolithe commun à la lentille de quartzite à pyrope et au gneiss encaissant était probablement une intrusion granitique formé durant la dernière période de l'Hercynien soit autour du 265 Ma. (Hermann 2013)

Carte 2. Localisation de la section de Dora Maira portant de la coésite

La Nappe Adula est visible sur une longueur de 28 à 33 km. Elle se serait forme à une profondeur de 79-85 et 105 km environ à une pression de 2.2-2.4 et 3.0 GPa. (Carry. 2011) Elle est composé de différentes lithologies du socle continental pré-Mésozoïque métamorphisé au façiès éclogite durant l'orogénèse Alpine (paragneiss, orthogneiss et métasédiments), encaissés dans des orthogneiss et paragneiss rétrogradés au faciès amphibolite et schiste vert. (Froitzheim. 2003) Par datation de grenats les protolithes daterait du Variscan (323.8 ± 6.9 Ma) (Sandmann. 2014)

2. Description des mécanismes d'exhumation primaires

L’exhumation de roches d'ultra haute pression (UHP) est le résultat de plusieurs mécanismes et processus qui permettent, à terme, de faire affleurer à la surface un ensemble se trouvant à l’origine à 120 km de profondeur. Le temps nécessaire pour faire affleurer une de ces roches peut varier considérablement en fonction de leurs profondeurs et leurs vitesses de remontée qui peut varier entre 0 et 8 cm/an (Warren, C. J. 2013).

Lors d’un épisode d’orogène où de la croûte a été profondément enfouie, les mécanismes qui contribuent à l’exhumation peuvent avoir différentes origines. En effet, on retrouve des forces internes au matériel enfoui, la poussée d’Archimède qui à tendance à faire remonter le matériel subducté en raison d’une différence de densité avec son environnement en est le meilleur exemple. On retrouve des forces extérieures au matériel enfoui comme l’érosion et les contraintes tectoniques exercé par l’environnement sous-crustal (Warren, C. J. 2013)

De manière général, l’exhumation prend place dans un chenal de subduction limité par la plaque rigide subductée en bas (le mur) et la plaque rigide subductante en haut (le toit), où du matériel déformé moins rigide va pouvoir se propager. (figure 2)

Figure 2. Exemples de mécanisme d’exhumation

En fonction de la nature de la roche portée vers le domaine d'UHP, elles vont plus ou moins subir la poussée d’Archimède. En effet, les roches mafiques seront plus denses que le manteau et auront tendance à couler, tandis que les roches continentales felsiques seront moins denses et auront tendance à flotter. Lors d’un épisode orogénique, ce sont les roches continentales de la plaque subductée à grande profondeur qui auront le plus de chance d’affleurer par la suite. Tandis que les roches mafiques de la croûte océanique qui la devance auront plus tendance à rester en domaine UHP. (Warren, C. J. 2013)

Parmi les mécanismes externes tectoniques qui influent sur l’exhumation, on retrouve des phénomènes d’expulsion vers le haut de matériel UHP qui est chaud et peu rigide, dans le chenal de subduction en raison de compression exercé pas le sol et le toit en aval du chenal.

La descente de la plaque subductée peut aussi accréter du matériel UHP à l’aval du chenal de subduction et entraîner un mouvement circulatoire de ce matériel vers le haut, par ajout continuel de nouveau matériel qui exerce une pression sur le matériel au dessus selon le principe d’une pompe (Warren, C. J. 2013).

L’érosion est le dernier facteur impliqué dans l’exhumation de matériel d'UHP. Bien que la vitesse d’érosion soit minime (±1mm/an), en comparaison de la vitesse d’exhumation (±8cm/an) elle peut grandement contribuer à faire affleurer ces roches déjà proches de la surface dans les vieilles zones d’orogènes. Cependant, dans les jeunes zones d’orogènes où affleures des roches d'UHP, il est clair que l’érosion n’a joué qu’un rôle infime dans leurs exhumations (Warren, C. J. 2013).

Ajoutons à cela quelques phénomènes tectoniques de grande échelle permettant de faciliter l’exhumation, comme de l’extension qui amincit la plaque subductante où bien plus rarement des phénomènes de subduction inverse (éduction) encore peu étudiés (Warren, C. J. 2013)

Il est important de noter que lors de la subduction, l’hydratation, les contraintes tectoniques et la chaleur du manteau causent un affaiblissement de la croute subductée qui lui permettent de se détacher en parties de la plaque. Ainsi, le mécanisme de flottaison à plus d’influence sur la croute dégradée, ce qui augmente ses chances d’être exhumées (Warren, C. J. 2013).

Bien que ce soit l’association de ces mécanismes qui soit à l’origine de l’exhumation, il a été noté que la poussée d’Archimède est primordiale pour la remontée. En effet, si le matériel d 'UHP est plus dense que son environnement, l’association des autres mécanismes d’exhumation pourraient ne pas compenser sa descente dans le manteau. Qui plus est, la subduction elle-même a tendance à entrainer du matériel avec elle dans le manteau, il faut donc que la vitesse d’exhumation soit supérieure à la vitesse de subduction afin que le matériel ait une chance de se rendre à la surface (Warren, C. J. 2013).

B. Interprétation & discussion

1. Explication d'exhumation pour le massif de Dora Maira

Maintenant que nous avons pris connaissance des domaines d'UHP qui affleurent dans les Alpes et des mécanismes d’exhumation, nous pouvons discuter des événements survenus lors de l’orogéne Alpine occidentale qui ont permis de faire affleurer la nappe d’Adula et le massif de Dora Maira.

En tout premier lieu, il est nécessaire de préciser qu’il est très difficile de se prononcer sur ce qui s’est réellement passé en profondeur lorsque le matériel de la plaque subductée a entamé une remontée. Nous savons seulement que les roches qui constituent la nappe d’Adula et de Dora Maira sont d’origine continentale, et donc sont bien moins dense que leurs environnements. À une centaine de kilomètres de profondeur, il est donc admis que la poussée d’Archimède a joué un grand rôle dans l’exhumation de ces dernières.

Quant aux mécanismes tectoniques externes, nous ne pouvons nous prononcer clairement sur lequel a été le plus impliqué dans la remonté. Les évidences sont malheureusement inaccessibles car trop profondément enfouies. Cependant, nous pouvons dire qu'à un moment dans l’histoire de l’orogène Alpine et de l’Exhumation de la nappe Adula et du massif de Dora Maira, l’un ou l’autre du mécanisme d’expulsion verticale ou de mouvement circulatoire vertical ont pu jouer leurs rôles, simultanément ou non, avec plus ou moins d’efficacité.

L’association de ces deux mécanismes tectonique et la poussé d’Archimède ont donc permis de faire remonter ces roches très près de la surface, mais n’ont pas été déterminant dans l’exhumation même du matériel d'UHP. En effet, à partir d’observations de terrain, il a été remarqué que d’autres phénomènes ont facilité l’exhumation.

En ce qui concerne le massif de Dora Maira, on a remarqué la présence de "shear" zones ductiles à sens normale, très faiblement inclinées séparant l’unité porteuse de coésite des autres unités de HP-UHP environnantes. Ces structures indiquent un régime d’extension de fin d’orogène, marquant un amincissement de la croûte. Cela a permis de raboter et disperser les unités rocheuses se trouvant au dessus du massif de Dora Maira, permettant ainsi l’affleurement de l’unité porteuse de coésite. (Avigad, D. 1992)

2. Explication d'exhumation pour la nappe Adula

En ce qui concerne la nappe d’Adula, il a été proposé que lors de la subduction, un bloc de plaque est resté coincé entre la plaque plongeante portant Adula et la plaque subductante. Ce bloc a ensuite été expulsé vers le manteau grâce au mouvement de la subduction, créant ainsi un vide à combler par la remontée de la plaque subductée portant Adula et du matériel UHP sous-jacent par différence de densité (figure 3). Ce processus “d’extraction de slab“ nécessite deux zones de subduction orientés dans le même sens, ce qui a été observé dans le cas de la fermeture de l’océan Alpin (Froitzheim, N. 2003). Cela a permis au matériel d'UHP en cours de remontée d’atteindre de très faibles profondeurs et d’affleurer lors d’événements tectoniques plus récents comme des failles inverses nées lors de la suture des deux croûtes continentales à la fin de l’orogène (Froitzheim, N. 2003).

Figure 3. Reconstruction de l’évolution tectonique des Alpes conduisant à la remontée de la nappe Adula

Couplé à ces mécanisme ayant facilité l’exhumation de ces deux domaines, l’érosion aurait aussi joué un rôle, mais en prenant en compte le fait que les Alpes sont une chaîne de montagne très jeune et le faible taux d’érosion annuel, il est fort probable que l’érosion n'ait pas été un facteur décisif quand à l’exhumation des affleurements d’UHP de la nappe d’Adula et du massif de Dora Maira.

Conclusion & ouverture

L’exhumation des domaines d’UHP porteur de coésite dans les Alpes est le résultat d’un assemblage de mécanismes, primaires ayant lieu à grande profondeur dans la grande majorité des orogènes sur la planète (flottaison, mouvement circulatoire, expulsion de matière), et secondaires propres à certains orogènes, voir à certains domaines d’UHP en fonction des événements tectoniques à plus ou moins grande échelle qui affectent le système (extension, extraction de slab, failles de suture inverses…)

L’affleurement d’Adula et Dora Maira a été rendu possible grâce à l’action combinée de ces mécanismes primaires et secondaires. Les mécanismes primaires permettent la remontée du matériel d’UHP enfouis à plus de 100km de profondeur jusqu'à une profondeur raisonnable de l’ordre de quelques kilomètres, les mécanismes secondaires prennent ensuite le relais et permettent la remonté du matériel à la surface, où l’érosion permet de les faire affleurer dans le cas où ils n’affleureraient pas encore.

En connaissant la très faible probabilité pour que ces petites zones porteuses de coésite se trouvent au bon endroit au bon moment et subissent cet enchaînement particulier de mécanismes sur plus de 100km et se retrouvent à la surface, on comprend bien pourquoi il est très rare de voir affleurer des zones d’UHP à coésite dans les Alpes.

Références :

- Carry, Nicolas, et al. "HP–UHP metamorphism as an indicator of slab dip variations in the Alpine arc." International Journal of Earth Sciences 100.5 (2011): 1087-1094.

- Gebauer, D. H. P. S., et al. "35 Ma old ultrahigh-pressure metamorphism and evidence for very rapid exhumation in the Dora Maira Massif, Western Alps." Lithos 41.1 (1997): 5-24.

- Chopin, Christian. "Coesite and pure pyrope in high-grade blueschists of the Western Alps: a first record and some consequences." Contributions to Mineralogy and Petrology 86.2 (1984): 107-118.

- Sandmann, Sascha, et al. "Lu–Hf garnet systematics of a polymetamorphic basement unit: new evidence for coherent exhumation of the Adula Nappe (Central Alps) from eclogite-facies conditions." Contributions to Mineralogy and Petrology 168.5 (2014): 1-21.

- Froitzheim, Nikolaus, et al. "Exhumation of high-and ultrahigh-pressure metamorphic rocks by slab extraction." Geology 31.10 (2003): 925-928.

- Avigad, D. (1992). Exhumation of coesite-bearing rocks in the Dora Maira massif (western Alps, Italy). Geology, 20(10), 947-950.

- Warren, C. J. (2013). Exhumation of (ultra-) high-pressure terranes: concepts and mechanisms. Solid Earth, 4(1), 75-92.

- Froitzheim, N., Pleuger, J., Roller, S., & Nagel, T. (2003). Exhumation of high-and ultrahigh-pressure metamorphic rocks by slab extraction. Geology, 31(10), 925-928.

[trenen23]

Ca parait pas mal du tout (je ne suis pas du tout spécialiste de ces domaines), deux petits trucs de géologue prof de lycée, la présence de ces roches UHP a été déterminante pour la mise en évidence d'une subduction continentale, avant on pensait que seule la croute océanique pouvait subducter, la présence de paragenèses indiquant de telles profondeurs dans du matériel continental (je crois) impliquait que la route continentale descendait aussi (à vérifier dans la précision j'écris en vitesse). Autre détail pour moi abyssal ne s'applique qu'au domaines marin pour une grande profondeur d'eau, donc des roches abyssales ne sont que des rohes du fond des océans (à voir aussi)

Joli boulot, m'autorise-tu à le partager avec mes collègues ?

Cordialement, Serge

[Taratasy]

Merci bien !

Oui oui pas de problème pour le faire partager mais entre temps nous avons fait 2-3 petites modifications, et puis je doit rajouter les figures qui n’apparaissent pas sur le site.

Je posterai ça ici sous peu.

Pour "abyssal" comme on peut parler de pegmatites abyssales je me suis dit que cet adjectif pouvais convenir.

[Taratasy]

Voici le lien pour télécharger le document word de notre version finale : http://www.filedropper.com/uhp-final

[opal94]

bonsoir ,

la coesite et le diamant sont indicateur d'un métamorphisme de ultra haute pression.

quel est le site géodynamique d'un MUHP?

j'ai vu en haut une explication mais j'aimerai beaucoup avoir un peu plus de détails

merci