PÉTROLOGIE ET GÉOCHRONOLOGIE DES GRANULITES DE ULTRA-HAUTES TEMPÉRATURES DE L'UNITÉ BASIQUE D'ANDRIAMENA (CENTRE-NORD MADAGASCAR). Apport de la géochronologie in-situ U-Th-Pb à l'interprétation des trajets P-T.
Abstract
The thermomechanical evolution of the Andriamena unit is characterized by the superposition of 4 thermal events: 2.7 Ga, 2.5 Ga, 790 Ma et ~500 Ma. The significance of the Archaean event (2.7 Ga) is still unclear. The late Archaean (2.5 Ga) is associated with the UHT metamorphism (1050°C, 11.5 kbar). A mafic-ultramafic magmatism coeval with granulite metamorphism (850↓C, 7 kbar) occurred during the middle Neoproterozoic (790 Ma) and is interpreted as en evidence of a continental arc setting. The finite strain pattern results from the superposition of two deformation events D1 and D2 under amphibolite conditions (700°C, 5-6 kbar) during Cambrian (~500 Ma). The deformation is consistent with an horizontal East-West shortening related to the continental convergence during the Gondwana amalgamation. UHT Mg-granulites preserve numerous coronitic textures used to reconstruct an apparent continuous petrographical PT path. In-situ electron microprobe dating reveals that this petrographical path must be considered as a discontinuous PT path that results from the superposition of two events: 2.5 Ga et 790 Ma. Furthermore, a part of the petrographical PT path is interpreted as an apparent PT path with no geological meaning that results from the equilibration of the refractory UHT assemblages at lower pressure during the 790 Ma event. This distinction between petrographical and real PT path shows that it is critical to determine absolute ages of metamorphic assemblages. In-situ dating allows us dating minerals in their petrographical context and thus correlate ages and petrography. Using a new complementary approach of in-situ dating that combines chemical (EMP) and isotopic dating (ID-TIMS), allow us combining high spatial resolution and high analytical precision. These two techniques are applied on the same monazite grains extracted by micro-drilling directly from thin-section.
La compréhension des processus orogéniques nécessite l'acquisition de données permettant de suivre les variations de pression (P), température (T) et déformation (D) au cours du temps (t). La construction de trajets P-T-D-t implique nécessairement une approche pluridisciplinaire, qui combine une analyse pétrologique et structurale à l'acquisition de données géochronologiques. Dans ce mémoire, une telle approche est appliquée à des granulites polymétamorphiques de Ultra-Hautes Températures de l'unité basique d'Andriamena (Centre-Nord Madagascar). Une attention particulière a été portée sur la corrélation entre les données pétrologiques et géochronologiques afin de discuter la signification des trajets P-T et des âges obtenus en contexte polymétamorphique. L'évolution thermomécanique de l'unité d'Andriamena est marquée par la superposition d'au moins quatre événements thermiques distincts: ~2.7 Ga, 2.52-2.54 Ga, 790-730 Ma et 530-500 Ma. Si la signification de l'événement Archéen à 2.7 Ga reste encore problématique, l'événement fini-Archéen à 2.5 Ga correspond sans ambiguïté au métamorphisme de UHT (~1050°C, 11.5 kbar). Le Néoprotérozoïque moyen (790-730 Ma) est marqué par la mise en place d'un important complexe basique-ultrabasique contemporain d'un épisode de fusion partielle et d'un métamorphisme granulitique (~850-900°C, 7 kbar). Cet événement thermique majeur, à l'échelle du Centre-Nord Madagascar, est interprété comme le témoin d'un contexte tectonique du type arc continental lié à la fermeture de l'océan Mozambique lors de la fragmentation du supercontinent Rodinia. Le dernier événement affectant l'unité d'Andriamena (530-500 Ma) est à l'origine du champ de déformation finie, qui résulte de la superposition de deux phases D1 et D2 synchrones d'un métamorphisme amphibolitique à granulitique de basse pression (650-700°C, 5-6 kbar). La déformation Cambrienne observée dans le Centre-Nord Madagascar est compatible avec un raccourcissement horizontal Est-Ouest qui résulterait de la convergence de cratons lors de la consolidation finale du Gondwana. Par leur caractère réfractaire, les Mg-granulites de UHT préservent de nombreuses textures minéralogiques permettant de retracer un trajet PT pétrographique complexe et apparemment continu. Néanmoins, les données géochronologiques obtenues par la méthode de datation in-situ sur monazite à la microsonde électronique montrent que le trajet pétrographique ne doit pas être considéré comme issu d'un seul et même événement thermique, mais plutôt comme un trajet discontinu résultant de la superposition de deux événements distincts à 2.5 Ga et 790-730 Ma. D'autre part, nous montrons qu'une partie du trajet pétrographique (décompression isotherme) correspond à un trajet apparent sans signification tectonique. Nous suggérons que cette décompression apparente résulte de l'équilibration des paragenèses réfractaires de UHT (2.5 Ga) à plus basses pressions, lors de l'événement Néoprotérozoïque moyen (790-730 Ma), sans que les conditions P-T des réactions minéralogiques observées n'aient été atteintes. La distinction qui existe entre trajet pétrographique et trajet P-T réel montre l'importance de déterminer l'âge absolu des différents assemblages et réactions métamorphiques, afin de dater différentes portions du trajet P-T. Cet objectif est atteint grâce aux méthodes de datations ponctuelles et in-situ qui permettent de dater des minéraux dans leur contexte textural et donc de corréler âge et assemblage métamorphique. Ainsi, nous avons développé une nouvelle méthode de datation in-situ U-Th-Pb sur monazite, qui utilise les méthodes chimiques (microsonde) et isotopiques conventionnelles (ID-TIMS). Par ces deux méthodes, on combine une haute résolution spatiale (~3µm - microsonde) à une haute précision analytique (ID-TIMS). La particularité de cette nouvelle approche est que la datation isotopique est réalisée sur des grains individuels extraits par micro-forage directement sur lame mince et qui ont été au préalable caractérisés à la microsonde électronique (imagerie, datation chimique...). La position texturale de chaque grain daté est ainsi retenue.