La semelle métamorphique d’Oman : témoin de la dynamique précoce des zones de subduction

Mathieu Soret (1) , Philippe Agard (1) , Benoît Dubacq (1) , Philippe Yamato (2)

1 iSTeP - Institut des Sciences de la Terre de Paris
2 GR - Géosciences Rennes

Les semelles métamorphiques sont des unités d’origine océanique situées à la base des grandes ophiolites obductées. Ces unités, d’une épaisseur maximale de 500 m environ, sont caractérisées par un gradient métamorphique inverse, dans laquelle les conditions de pression (P) et de température (T) de cristallisation augmentent vers le contact avec l‘ophiolite sus-jacente depuis 500±100C et 0.5±0.2 GPa jusqu’à 800±100C et 1.0±0.2 GPa. Contrairement aux péridotites des ophiolites, les assemblages minéralogiques des semelles métamorphiques se prêtent bien à la radiochronologie (méta-pélites et plagiogranites), et les âges obtenus suggèrent que la formation puis l’accrétion des semelles métamorphiques a lieu au cours des 2 Ma suivant l’initiation d’une zone de subduction intra-océanique. Les semelles métamorphiques fournissent donc des contraintes majeures sur la dynamique précoce des zones de subduction océaniques (structure thermique, rhéologie effective le long de l‘interface de subduction naissante), leur déformation et métamorphisme haute température étant en général expliqués par le transfert de chaleur depuis le manteau de la plaque supérieure vers l’unité en cours d’accrétion. Cette étude s’attache à préciser la structure et les conditions P-T de formation de la semelle métamorphique d’Oman, afin de contraindre les processus d’accrétion des semelles métamorphiques et l’exhumation des massifs ophiolitiques, ainsi que la dynamique de l’interface de subduction. De nombreux auteurs évoquent l’existence, au travers de la semelle, d’un gradient thermique continu très fort (~400C/100m), symptomatique d’un métamorphisme de contact, sans toutefois rendre compte du gradient inverse de pression. Au terme d’une étude pétrologique et structurale détaillée, nous proposons un modèle dans lequel la semelle métamorphique résulte d’épisodes multiples d’accrétion d’unités homogènes en température (donc sans gradient apparent) au cours des premières étapes de subduction intra-océanique. Ceci implique qu’à chaque étape d’accrétion, l’interface de subduction s’est éloignée de la future ophiolite obductée. Nous proposons que ces sauts résultent de changements majeurs dans la distribution de la déformation, du fait 1) des variations des propriétés mécaniques des roches à l’interface de subduction lors de son équilibration thermique et 2) de l’augmentation au cours du temps de la proportion de roches sédimentaires entrant en subduction. Ce nouveau modèle rend compte d’une grande complexité thermique et mécanique lors de la dynamique précoce de l’interface de subduction, pas suffisamment examinée dans les études numériques actuelles.

Mots clés: subduction; ophiolite; semelle métamorphique; Oman; amphibolite

Domaines: Tectonique

Mathieu Soret, Philippe Agard, Benoît Dubacq, Philippe Yamato. La semelle métamorphique d’Oman : témoin de la dynamique précoce des zones de subduction. 25 ème Réunion des sciences de la Terre (RST 2016), Société Géologique de France, Oct 2016, Caen, France. pp.298. ⟨insu-01388734⟩