Essai sur la chronologie et l'évolution géodynamique de la chaîne hercynienne d'Europe - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1989

Chronology and geodynamic evolution of the Hercynian Chain of Europe

Essai sur la chronologie et l'évolution géodynamique de la chaîne hercynienne d'Europe

Résumé

In this study, the Sm-Nd, Rb-Sr and U-Pb isotopic systems are used, as geochronometers and petrogenetic tracers, to put constraints on the geodynamic interpretation of the European Hercynian Belt. Various formations of magmatic origin have been studied. These were selected for their bearing on paleo-tectonic reconstructions. On the basis of results for some bimodal suites (i.e. leptyno-amphibolitic groups) and mafic-ultramafic associations of ophiolitic affinity (Western Alps, Polish Sudetes), it is suggested that at least two, major, extensional episodes associated with oceanic crust formation, occurred in Cambro-Ordovician and Devonian times, respectively. Subduction-related magmatism is also documented, implying that destructive plate margins played a role at various stages of the Hercynian evolution. The duality in age and origin of granulites and related rocks of the Variscan realm is highlighted. High-pressure granulites and eclogites were formed in the middle Paleozoic, as a result of subduction of transitional crust from older passive margins. Lower-pressure granulites, of late Hercynian age, reflect a large-scale thermal anomaly, and form most of the present-day lower crust in median Europe. The upper crust is characterized by the unusual abundance of Carboniferous granitoids. These emphasize not only the magnitude of the hercynian thermal event, but also the predominance of "fertile", mainly metasedimentary, material over any reworked Precambrian basement. Overall, the validity of plate tectonic concepts for the interpretation of the Hercynian belt is confirmed. A tentative, evolutionary model is proposed. Special emphasis is placed on the occurrence of two, major, tectono-metamorphic events, separated by a period of extensional tectonics. The first event, of Silurian age, was most important for metamorphism but comparatively insignificant as an orogenic process. It cannot be related to a continent-continent collision, but it might be interpreted in terms of obduction or arc-continent collision. The second event occurred in early Carboniferous times, and reflects the final closure of oceanic domains. This event initiated a complex, intracrustal evolution. At an early stage, this included large-scale nappe and thrust tectonics and, later, was dominated by strike-slip shears. A widespread thermal event, of probable mantle origin, marked the end of the process of construction of the Variscan Belt. This was responsible for internal differentiation of the crust in median Europe. In several respects, this model is analogous to the evolution of the Alpine-Mediterranean system. Both orogens appear to have resulted from similar processes, characterized by opening and closure of superimposed oceanic zones. However, these processes involved crustal domains of contrasting character, viz. previously cratonized basement in the Alps, and comparatively immature crust in the Hercynides.
Ce travail utilise les propriétés des géochronomètres et de traceur pétrogénétique des systèmes isotopiques Sm-Nd, Rb-Sr et U-Pb, pour apporter une contribution à l'interprétation géodynamique de la Chaîne Hercynienne d'Europe. Dans ce but, on a étudié des formations d'origine magmatique diverses, choisies pour leur signification vis-à-vis des reconstitutions paléo-tectoniques. Les résultats obtenus sur certaines suites bimodales (par ex. groupes leptyno-amphiboliques), et des associations basiques-ultrabasiques de nature ophiolitique (Chamrousse, Sudètes) suggèrent l'existence d'au-moins deux épisodes de distension majeurs, accompagnés de formation de croûte océanique, au Cambro-Ordovicien et au Dévonien. La caractérisation de paléo-magmatismes d'arc et/ou de marge active montre que des phénomènes de subduction ont également marqué, à plusieurs reprises, l'évolution hercynienne (par ex. Dévonien sup. du N du Massif Central). Par ailleurs, l'étude des granulites s.l. de la chaîne met en évidence leur dualité d'âge et d'origine. Aux éclogites et granulites de haute pression, formées dans un contexte de subduction au Paléozoïque moyen, s'opposent des granulites de pression plus faible, d'âge tardi-hercynien, qui constituent la croûte inférieure de l'Europe moyenne (par ex. Zone d'Ivrée, Zone Nord-Pyrénéenne). La croûte supérieure est caractérisée par des granitoïdes carbonifères, dont l'abondance inhabituelle souligne, non seulement l'ampleur du phénomène thermique hercynien s.s., mais aussi la très large prépondérance des matériaux "fertiles", surtout métasédimentaires, sur d'éventuels fragments de socle Précambrien repris. D'une façon générale, le rôle essentiel des processus de la Tectonique des Plaques est confirmé. Le schéma d'évolution historique proposé met l'accent sur l'existence de deux événements tectono-métamorphiques majeurs, séparés par une période de régime distensif. Le premier, d'âge Silurien, est important au plan métamorphique, mais mineur du point de vue orogénique. Il ne peut donc pas correspondre à une collision continent-continent, mais pourrait plutôt être interprété en termes d'obduction, ou de collision arc-continent. Le second événement, éo-Carbonifère, correspond à la fermeture des domaines océaniques. Il marque le début d'une évolution intra-crustale complexe, dominée d'abord par une tectonique tangentielle de grande ampleur, à double déversement, puis par un régime général de cisaillements décrochants. Une culmination thermique, d'origine probablement mantellique, accompagne cette dernière période, et semble responsable de la différenciation intra-crustale du segment médio-européen. A de nombreux égards, ce schéma de développement de l'Europe Varisque peut trouver un analogue plus récent dans le système alpin et méditerranéen. Les deux chaînes paraissent en effet résulter de processus voisins sinon identiques, impliquant la fermeture d'océans successifs, et ne différer que par la nature, immature (Hercynides) ou cratonisée (Alpes), des domaines engagés dans les phénomènes de collision.
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Citer

Christian Pin. Essai sur la chronologie et l'évolution géodynamique de la chaîne hercynienne d'Europe. Sciences de la Terre. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 1989. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01001861⟩
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