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Evolution d'un arc insulaire océanique birimien précoce au Liptako nigérien (Sirba): géologie, géochronologie et géochimie

1996; Elsevier BV; Volume: 22; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1016/0899-5362(96)00016-4

1879-1956

Ilyes Salah, Jean-Paul Liégeois, André Pouclet,

Geochemistry and Geologic Mapping

La région de la Sirba (Liptako nigérien) comprend des séries volcaniques, des sédiments et des batholites granitiques appartenant au domaine birimien du craton ouest-africain (stabiliséàca 1,9 Ga). Les relations de terrain ont permis de distinguer trois groupes principaux au sein des roches magmatiques. Le premier groupe est constitué par les formations magmatiques basiques situées soul les sédiments. Deux sous-groupes sort distingués: 1a (nordest Sirba), basaltes en coussins en empilement (épaisseur jusqu'à 1500 m) et 1b (sudouest Sirba), basaltes divers, dolérites et gabbros. Le Groupe 2 englobe des filons basaltiques recoupant le Groupe 1 (Soul-groupe 2a) ainsi que des sills de gabbros et de diorites intrusifs aussi bien dans le Groupe 1 que dans les sédiments (Sons-groupe 2b). Le Groupe 3 est représenté par les grands batholites de granitoïdes et les filons acides qui recoupent toutes les autres lithologies. Une granodiorite du Groupe 3 a été datée à 2170±9 Ma (UPb zircon), ce qui donne un âge minimum pour les autres groupes, qui ne sont guère plus anciens. Le Sous-groupe 1a possède les caractéristiques géochimiques typiques d'un arc océanique tholéiitique appauvri en TR lélgères (solLaNYbN: 0,3 – 0,9); le Sous-groupe 1b est plus riche en TR légères (LaNYbN: 1,1 – 2,7) et en éléments lithophiles indiquant une signature de tholéiites pauvres en K d'arc insulaire à tendance calco-alcaline. Le Groupe 2 est calco-alcalin pauvre en K et est enrichi en TR légères (LaNYbN: 2,3 – 7,8) et éléments lithophiles. Il indique un environnement d'arc insulaire transitionnel (transition arc/arrière arc?). Les granitoïdes du Groupe 3 sont plus différenciés et constituent une série calco-alcaline classique encore plus enrichee en TR légères (LANYbN: 11,1– 25,6) et en éléments lithophiles mais par contre appauvrie en Y et Yb, ce qui est typique des marges continentales actives. Ce Groupe est contemporain des décrochements et du métamorphisme en faciès schistes verts ou amphibolite àépidote. Ces différents Groupes ont des rapports isotopiques du Sr et du Nd typiquement mantelliques (Sri:0,7015±0.0005; eNd = +2,8± 0,8) excluant une participation significative de matériel archéen lors de leur genèse (moyenne âges-modèles TDM de 2207±56 Ma). La région de la Sirba montre ainsi une évolution continue depuis un arc insulaire primitif tholéiitique (S-gr 1a) et de plus en plus mature (S-gr 1b) vers un arc franchement calco-alcalin pauvre en K (Gr 2) intrudé au tours de son accrétion, vers 2.17 Ga, par des batholites granitiques calco-alcalins à teneurs moyennes en K (Gr 3) syn-cinématiques et syn-métamorphiques. Cette évolution birimienne précoce, la position à l'extrême est du craton de la région de la Sirba et la faible intensité des événements tectoniques et métamorphiques suggèrent un collage oblique infra-océanique précoce de type Kiptchak (Sengör et al., 1993) vers 2,17 Ga. Le modèle proposé de tectonique infra-océanique est susceptible de s'appliquer à une borne partie du domaine birimien. The Sirba region (Nigerian Liptako) is made up of volcanics, sedimentary sequences and granitoid batholiths belonging to the Birimian domain of the West African craton (stabilized at ca 1.9 Ga). Field relationships have distinguished three main magmatic groups. The first group is made up of basic magmatic rocks located below the sediments. Two subgroups have been set up: la (northeast Sirba), pillowed basalts (thickness up to 1500 m) and 1b (southwest Sirba), various basalts, dolerites and gabbros. Group 2 comprises basaltic dykes cutting Group 1 (Subgroup 2a) and gabbroic to dioritic sills intruding Group 1 and the sediments (Subgroup 2b). Even if rather limited in volume, this group is ubiquitous. Group 3 represents large granitoid batholiths and frequent acid dykes, which intrude all other types of rocks. A granodiorite from Group 3 has been dated at 2170±9 Ma (zircon UPb) giving a minimum age for all the studied groups, which are not much older. Subgroup la corresponds to a typical oceanic tholeiitic island arc with depleted LREE (LaNYbN: 0.3 – 0.9); Subgroup 1b is richer in LREE (LaNYbN: 1.1–2.7) and LIL elements pointing to an island arc low-K tholeiites signature with a cak-alkaline affinity. Group 2 rocks are low -K calc-alkaline and are enriched in LREE (LaNYbN: 2.3–7.8) and LIL elements. That indicates a transitional island arc environment (transition to a back-arc setting?). Group 3 granitoids are more differentiated and constitute a medium-K calc-alkaline sequence with higher LREE (LaNYbN: 11.1–25.6) and LIL elements contents but low abundances in Y and Yb, typical of volcanic arc continental margins. This group is contemporaneous to large horizontal strike-slip movements and to greenschist to lower amphibolite facies metamorphism. All groups have Sr and Nd initial ratios within the mantle range (Sri: 0.7015±0.0005; ϵNd = +2.8±0.8) indicating no Archaean crustal participation in their genesis (mean of TDM model ages: 2207±56 Ma). The Sirba area displays a continuous evolution from a primitive (S-gr 1a) to a more mature (S-gr 1b) tholeiitic oceanic island arc and to an evolved low-K talc-alkaline island arc (Gr 2) intruded during its accretion at 2.17 Ga by large syn-kinematic and syn-metamorphic medium-K talc-alkaline granitoid batholiths (Gr 3). This preserved Early Birimian evolution, the far eastern position of the Sirba belt and the weak intensity of both tectonics and metamorphism suggest an early oblique intra-oceanic collage of Kiptchak type (Sengör et al., 1993). The proposed model of intra-oceanic tectonics could be applied to a large part of the Birimian domain.