Neo-Tethys geodynamics and mantle convection: from extension to compression in Africa and a conceptual model for obduction - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Canadian journal of earth sciences Year : 2016

Neo-Tethys geodynamics and mantle convection: from extension to compression in Africa and a conceptual model for obduction

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Abstract

Since the Mesozoic, Africa has been under extension with shorter periods of compression associated with obductionof ophiolites on its northern margin. Less frequent than “normal” subduction, obduction is a first order process that remainsenigmatic. The closure of the Neo-Tethys Ocean, by the Upper Cretaceous, is characterized by a major obduction event, from theMediterranean region to the Himalayas, best represented around the Arabian Plate, from Cyprus to Oman. These ophiolites wereall emplaced in a short time window in the Late Cretaceous, from 100 to 75 Ma, on the northern margin of Africa, in a contextof compression over large parts of Africa and Europe, across the convergence zone. The scale of this process requires anexplanation at the scale of several thousands of kilometres along strike, thus probably involving a large part of the convectingmantle. We suggest that alternating extension and compression in Africa could be explained by switching convection regimes.The extensional situation would correspond to steady-state whole-mantle convection, Africa being carried northward by alarge-scale conveyor belt, while compression and obduction would occur when the African slab penetrates the upper–lowermantle transition zone and the African plate accelerates due to increasing plume activity, until full penetration of the Tethys slabin the lower mantle across the 660 km transition zone during a 25 Myr long period. The long-term geological archives on whichsuch scenarios are founded can provide independent time constraints for testing numerical models of mantle convection andslab–plume interactions.
Depuis le Mésozoïque, l’Afrique a été en extension avec de courtes périodes de compression associées a`l’obduction d’ophiolites sur sa marge nord. Moins fréquente que la subduction, l’obduction est néanmoins un phénomènede premier ordre qui reste énigmatique. La fermeture de la Neo-Téthys au Crétacé supérieur est caractérisée par un épisodemajeur d’obduction, depuis la Méditerranée jusqu’a` l’Himalaya, en particulier sur la marge de l’Arabie, de Chypre a` l’Oman.Ces ophiolites furent toutes mises en place dans un court laps de temps pendant le Crétacé supérieur, de 100 a` 75 Ma, dansun contexte de compression enregistré en de larges portions de l’Afrique et de l’Europe, au travers de la zone de convergence.L’échelle de ce processus requiert une explication a` l’échelle de plusieurs milliers de kilomètres et donc impliquantvraisemblablement l’ensemble du manteau convectif. Nous suggérons que l’alternance de périodes extensives et compressivesen Afrique résulte de changements du régime convectif. Les périodes extensives correspondraient a` la convectionimpliquant tout le manteau, l’Afrique étant portée par une grande cellule de type tapis-roulant, tandis que la compressionet l’obduction se produiraient quand le panneau plongeant africain pénètre la transition entre le manteau supérieur et lemanteau inférieur et quand la plaque Afrique accélère en conséquence d’une plus grande activité du panache, jusqu’a`pénétration complète, durant une période d’environ 25 Myr. Les archives géologiques sur lesquelles ce type de scenarios estfondé peuvent fournir des contraintes temporelles indépendantes pour tester les modèles numériques de convectionmantellique et les interactions panache–panneau plongeant.
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insu-01290014 , version 1 (23-01-2017)

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Cite

Laurent Jolivet, Claudio Faccenna, Philippe Agard, Dominique Frizon de Lamotte, Armel Menant, et al.. Neo-Tethys geodynamics and mantle convection: from extension to compression in Africa and a conceptual model for obduction. Canadian journal of earth sciences, 2016, 53 (11), pp.1-15. ⟨10.1139/cjes-2015-0118⟩. ⟨insu-01290014⟩
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