Structure Et Mise En Place En Régime Décrochant Puis Rotation Tardi
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Bull. Soc. géol. France, 2002, t. 173, no 3, pp. 207-218 Structure et mise en place en régime décrochant puis rotation tardi-magmatique des plutons granitiques hercyniens du Veinazès et de Marcolès (Châtaigneraie, Massif central français) PHILIPPE OLIVIER1 et LAURENT AMÉGLIO2 Mots clés. – Granites, Anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM), Décrochement, Rotation, Hercynien, Massif central français, Veinazès, Marcolès. Résumé. – Les fabriques contemporaines de la mise en place des granites hercyniens du Veinazès et de Marcolès, dans la Châtaigneraie (Massif central français), sont étudiées par la technique de l’anisotropie de la susceptibilté magné- tique (ASM). Les foliations sont majoritairement orientées WNW-ESE avec un pendage moyen à fort le plus souvent aunord dans Veinazès et orientées NW-SE avec pendage généralement fort vers le NE dans Marcolès. Les linéations sont généralement à plongement faible à moyen et subparallèles aux directions des foliations correspondantes dans les deux plutons. L’acquisition de ces données magnéto-structurales, combinée avec ce qui est connu sur la structure de l’encaissant, permet de proposer un modèle de mise en place en régime décrochant senestre sensiblement E-W, autour de 315 Ma. Peu après la fin de cristallisation, une rotation horaire d’une quarantaine de degrés aurait affecté le pluton de Marcolès et l’extrémité ouestduplutonduVeinazès en liaison avec le jeudextre d’unebande décrochante d’orien - tation NNW-SSE, antérieurementaudébutdujeusenestre et basse températureduSillon houiller, orienté NNE-SSW. Structure and emplacement in a transcurrent regime and late magmatic rotation of the Variscan granite plutons of Veinazès and Marcolès (Châtaigneraie, French Massif Central) Key words. – Granites, Anisotropy of Magnetic Susceptibility (AMS), strike-slip fault, rotation, Variscan Orogen, French Massif Central, Veinazès, Marcolès. Abstract.–Introduction. – The Variscan basement of the French Massif Central is considered [Faure, 1995] to have suffered (i) a southwestward nappe stacking during the early Carboniferous ; (ii) a NW-SE trending extension during the late Visean and granite emplacement during Namurian and Westphalian time ; (iii) a NE-SW trending extension during late Carboniferous-early Permian. The structure of the Veinazès and Marcolès monzogranitic plutons, located in the Châtaigneraie (southern French Massif Central), is studied in this paper through the anisotropy of magnetic sus- ceptibility technique (AMS) to better understand the effects of the Namurian-Westphalian phase which is poorly docu- mented in this region. Magnetic and structural study. – The long axis K1 of the AMS ellipsoid represents the magnetic lineation and the short axis K3 is normal to the magnetic foliation. This magnetic fabric may be equated with the mineral fabric. Km, the mean magnetic susceptibility, corresponds to the arithmetic mean (K1+K2+K3)/3. Pp %, the magnetic anisotropy ratio, corresponds to ((K1 –D/K3 –D)–1)× 100, D being the diamagnetic component. Magnetic susceptibility (K) values (fig. 3 ; table I) range from 3.5 to 18.9 × 10-5 SI (mean 12.3 × 10-5 SI) for Veinazès, and from 0.7 to 13.1 x 10-5 SI (mean 8.1 × 10-5 SI) for Marcolès. Such values are typical of dominantly paramagnetic rocks. This is confirmed by the very good correspondence between these measured values and the magnetic suscepti- bilities calculated from sites for which chemical analyses are available (table II). For Veinazès the highest K values are mainly located in the western part of the pluton, whereas the weakest are in the northeastern part (fig. 3). This corre- sponds roughly to the distribution of the main petrographic facies determined by Joubert [1978] and Bogdanoff et al. [1989a]. The anisotropy of the magnetic susceptibility ratio (Pp %) (fig. 4 ; table I) ranges from 0.9 % to 5.3 % (mean 2.2 %) for Veinazès and from 0.8 % to 4 % (mean 2.2 %) for Marcolès. The part of the Veinazès pluton located to the south-west of the Sansac-Montsalvy line displays a mean anisotropy (2.7 %) clearly higher than the northeastern part of the pluton (1.6 %). For Marcolès, the map of Pp % does not display significant distribution heterogeneities. Three types of microstructures were determined in thin-sections in the Veinazès and Marcolès granites (fig. 5) : 1– undeformed magmatic textures ; 2– late magmatic weakly deformed textures ; 3– late magmatic deformed textures. There is a good correspondence between the mapped distribution of these microstructures (fig. 6) and the Pp % values (fig. 4). Magnetic foliations (fig. 7 & 8 ; table I). Veinazès : to the north-east of the Sansac-Montsalvy line, the foliations are roughly organized in a dome. To the south-west of this line, the foliations are mainly WNW-ESE trending with a me- dium to steep northward dip. Near the borders of the pluton the foliations become WSW-ENE. Marcolès :the foliations are concentrated around a NW-SE trending mean direction, with generally steep (≥ 60o) and northeast dips. 1 Equipe de Pétrophysique, Tectonique et Géomorphologie, LMTG, UMR 5563, CNRS et Université Paul Sabatier, 38 rue des Trente-Six Ponts, F-31400 Toulouse. Courriel : [email protected] 2 University of Pretoria, Department of Earth Sciences, Geophysics Division, Pretoria 0002 (Afrique du Sud). Manuscrit déposé le 22 janvier 2001 ; accepté après révision le 6 novembre 2001. Bull. Soc. géol. Fr., 2002, no 3 208 OLIVIER P. ET AMÉGLIO L. Near the extremities of the pluton the foliations are closer to an E-W trend. In both plutons the pattern of foliations tends to form Z-sigmoids. Magnetic lineations (fig. 7 & 9 ; table I). Veinazès : to the north-east of the pluton, the lineations display generally shallow plunges and N-S trending directions. In the central part of the pluton they display very shallow plunges and are mainly E-W trending. To the west, the lineations display shallow to steep plunges mainly trending either E-W or NW-SE. Marcolès : most lineations are NW-SE to E-W trending, with middle SE or eastward plunges. These lineations form a Z-sigmoid pattern in plan view. Discussion and interpretation. – The shallow plunging lineations carried by rather steep foliations and the sigmoidal features observed in plan view, show that most magmatic fabrics of both plutons may correspond to strike-slip move- ments. Moreover, the organization of the main cleavage in the country rocks around the Veinazès pluton could corre- spond to an E-W-trending left-lateral transcurrent zone (fig. 1). In the western part of the Châtaigneraie, the mean direction of the cleavage becomes N150oE-165oE, with eastward middle to steep dips, indicating a clockwise rotation with respect to the regional trend. Dextral shearings are linked to this NNW-SSE band. Gravimetric data indicate that the Veinazès pluton is characterized by a rather flat floor and a single zone of rel- ative deepening (2.5 km) between Ladinhac and Sansac-Veinazès (fig. 10), interpreted as a possible root. For the Marcolès pluton the maximum depth (1.25 km) is located beneath the village of Marcolès. We propose the following model (fig. 11) for the emplacement of the Veinazès and Marcolès plutons during the late Namurian-early Stephanian time-span : (i) initial opening of the crust corresponding to the present deepest parts of the plutons floor, led by ENE-WSW-trending left-lateral strike-slip faults (fig. 11a) ; (ii) magmatic ascent and accretion of the plutons (fig. 11b) ; (iii) about 40o clockwise rotation of the Marcolès pluton, the SW end of the Veinazès pluton and their country rocks, linked to a NNW-SSE right-lateral strike-slip band (fig. 11c). We consider that these events predate the low temperature sinistral movements along the NNE-SSW-trending Sillon Houiller during the Stephanian time. Conclusion. – The magmatic fabrics measured in the Veinazès and Marcolès plutons, combined with previous data from the country rocks, show the probable importance of transcurrent movements for the emplacement of these plutons. The rotation suffered by the western part of this region after granites were emplaced would need to be better contrained by palaeomagnetic measurements on the Marcolès pluton. INTRODUCTION La structure du socle métamorphique hercynien du Massif central français est actuellement considérée [Matte, 1986 ; Ledru et al., 1989 ; Burg et al., 1990 ; Faure, 1995] comme étant le résultat de trois phases tectoniques principales qui sont caractérisées, dans l’ordre chronologique, par : (i) un empilement de nappes à vergence SW auCarbonifère infé - rieur ; (ii) une extension selon une direction NW-SE dès le Viséen supérieur et la mise en place de plutons granitiques au Namuro-Westphalien ; (iii) une extension de direction NE-SW, responsable notamment de la formation des bas- sins houillers, au Carbonifère supérieur-Permien inférieur. Dans le socle de la Châtaigneraie, situé entre le Sillon houiller à l’ouest et la terminaison occidentale du laccolite granitique de la Margeride (granite d’Entraygues) à l’est (fig. 1), les caractéristiques de la première phase tectonique sont assez bien déterminées par l’analyse des déformations des terrains métamorphiques et des superpositions anorma- les d’unités de pélites et grauwackes quartzeux mésozo- naux sur des pélites épimétamorphiques [Bogdanoff et al., 1989a, b & c]. La seconde phase, namuro-westphalienne, n’a pas été caractérisée dans ce secteur par des critères structuraux précis, mais on peut lui attribuer la mise en place de plusieurs plutons granitiques qui sont, d’ouest en est, les plutons de Saint-Julien, d’Omps, de Boisset, de Marcolès, et duVeinazès (fig. 1). En effet, certains de ces FIG. 1. – Schéma structural de la Châtaigneraie (Massif central, France). plutons recoupent les structures de la première phase Les plutons granitiques figurés sont, de l’ouest vers l’est, Gl : Glénat ; SJ : [Faure, 1995] et fournissent des datations autour de 315 Ma Saint-Julien-de-Toursac ; Om : Omps ; Bo : Boisset ; Ma : Marcolès ; Ve : [Faure, 1995 ; Monié et al., 1999]. Enfin, la troisième Veinazès ; So : Solagues ; En : Entraygues.