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Formation of Neoproterozoic metamorphic complex during oblique convergence (Eastern Desert, Egypt)

1996; Elsevier BV; Volume: 23; Issue: 3 Linguagem: Francês

10.1016/s0899-5362(97)00004-3

1879-1956

Harald Fritz, E. Wallbrecher, Ali A. Khudeir, F. Abu el Ela, David R. Dallmeyer,

Geological and Geophysical Studies Worldwide

Major portions of the Pan-African Orogen in the Eastern Desert of Egypt were formed by island-arc accretion in the Neoproterozoic. These areas are characterized by their lack of major crustal thickening. Metamorphic core complexes occur parallel to the strike of the Eastern Desert Orogen. These domes exhibit polyphase metamorphism and deformation in contrast to the structurally overlying nappes which include ophiolitic melanges and island-arc volcanic rocks. These nappes show northwest directed, orogen-parallel thrusting in the internal parts and west to southwest directed imbrication in the external parts of the orogen. Structures related to exhumation of the metamorphic core complexes partition into different displacement paths localized within a crustal-scale wrench corridor of the Najd fault system. Northwest trending orogen-parallel, sinistral strike-slip faults define the western and eastern margins of the domes. North and south dipping low-angle normal faults developed along the northern and southern margins of the domes and form extensional bridges between them. 40Ar39Ar ages obtained from syntectonic muscovites within the shear zones gave Neoproterozoic ages of 595.9±0.5 and 588.2±0.3 Ma. The synchronous activity of strike-slip and normal faults suggests a regional east-west shortening which was accomodated by deep-level basal decollement beneath the metamorphic core complexes and a coeval northwest-southeast, orogen-parallel extension. This extension was accompanied by intramontane molasse sedimentation and emplacement of calc-alkaline plutons. Since the rapid exhumation of gneisses in the core complexes cannot be explained by thickening of the crust, the authors favour a model which calls for enhanced heat flow along the Najd fault system which would have enabled the formation of syn-extensional plutonism and triggered the exhumation of the metamorphic core complexes. Lateral buoyancy forces were concentrated within the Najd wrench corridor and enabled orogen-parallel extension. Dans le Désert Oriental de I'Egypte des portions importantes de I'orogène pan-africain ontété formées par accrétion d'arcs insulaires au Néoprotérozoique. Ces régions se caractérisent par I'absence d'épaississement crustal majeur. Des “metamorphic core complexes” y sont orientés parallèllement á I'allure générale de I'orogène. Ces dômes montrent un métamorphisme polyphasé et une déformation contrastant avec les nappes de charriage structuralement susjacentes, comprenant des melanges ophiolitiques et des roches volcaniques d'arcs insulaires. Dans les parties internes de I'orogène ces nappes ont des sens de chevauchement vers le nordouest, parallèlement à I'orogène, alors que daps ses parties externes I'imbrication des écailles est dirigée vers I'ouest a sudouest. Les structures liées à l'exhumation des “metamorphic core complexes” se regroupent sur base de leur cinématique dans un couloir de cisaillement d'échelle crustale, appelé système de failles de Najd. Les bordures occidentales et orientales des dômes sont marquees par des failles de décrochement senestre, de direction nordouest et parallèles à I'orogène, Les bordures septentrionales et méridionales des domes sont soulignées par des failles normales peu inclinées vers le nord ou le sud séparant des domaines en extension. Des mesures 40Ar39Ar obtenus sur des muscovites néoformées au sein des zones de cisaillement ont donné des âges néoprotérozoiques de 595,9±0,5 et 588, 2±0,3 Ma. Le développement synchrone de failles décrochantes et normales suggère un raccourcissement régional ouestest accomodé par un décollement basal profond sous les “metamorphic core complexes” ainsi qu'une extension concommitante nordouest-sudest parallelement a I'orogène, Cette extension a été accompagnée d'une sedimentation molassique de bassins intramontagneux, ainsi que d'une mise en place de plutons calco-alcalins. L' exhumation rapide de gneiss dans les “core complexes” ne pouvant s'expliquer par épaississement crustal, nous préférons un modèle faisant appel à une augmentation du flux de chaleur le long du système de failles de Najd permettant la formation de plutonisme synextension et provoquant l'exhumation des “metamorphic core complexes”. Des poussées de forces Iatérales concentrées au sein du corridor cisaillant de Najd ont permis l'extension parallelement a I'orogène.