Mots clés : Alpes, magmatisme calco-alcalin, volcanisme andésitique, andésite, ligne insubrienne, volcanisme post-subduction, Sesia

Le magmatisme calco-alcalin des Alpes occidentales

Stéphane Schwartz

BRGM, Orléans.

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/12/2002

Résumé

La mise en place du magmatisme calco-alcalin de la zone de Sesia et sa relation avec la ligne insubrienne.


Question

Objet  : granites de Traversella et Biella Date  : Mer, 27 Nov 2002 07:18:14 De  : Pellerin

« En demandant à mes élèves de terminale S de rechercher sur la feuille géologique d'Annecy au 1/250 000 des témoins de subduction, certains ont mis le nez sur les massifs granitiques de Biella et Traversella. Ils m'ont dit : « ils sont au bon endroit, sur la plaque chevauchante et ont la bonne disposition par rapport à la suture entre l'Europe et l'Apulie. » Dans l'ouvrage De l'océan à la chaîne de montagnes de Lemoine, Graciansky et Tricart (Gordon and Beach, 2000), les auteurs sont très évasifs sur ce sujet. Seul l'âge de ces granites est signalé sur un schéma, 25 millions d'années. Pour le reste silence total. Pourquoi ? »

Réponse

Dans la région d'Annecy (Alpes occidentales), on observe des traces de magmatisme de type calco-alcalin. Sur la carte d'Annecy au 1/250 000, ce magmatisme se trouve soit au sein de la zone Sesia, soit sur sa bordure, le long d'une structure tectonique majeure : la ligne Insubrienne. Ces manifestations magmatiques, situées sur la plaque chevauchante (plaque africaine), seraient-elles liées à la subduction ayant précédé la collision alpine ?

Figure 1. Extrait de la bordure Nord-Est de la carte d'Annecy, 1/250 000

Extrait de la bordure Nord-Est de la carte d'Annecy, 1/250 000

Figure 2. Extrait du schéma structural de la carte d'Annecy, 1/250 000

Extrait du schéma structural de la carte d'Annecy, 1/250 000

Résumé

Le magmatisme calco-alcalin de la zone Sesia ne représente pas une marge active au sens strict : il est intrusif, d'âge oligocène (30-31 millions d'années) et donc tardif dans l'histoire de cette zone. Il apparaît postérieurement au processus de subduction. Ce magmatisme calco-alcalin observé dans la zone Sesia est à relier au détachement du slab européen. Le magma produit, suite à la remontée de matériel asthénosphérique, a été collecté et canalisé le long d'une structure tectonique majeure à l'échelle des  : la ligne Insubrienne. Cette exemple illustre les relations entre structure d'échelle lithosphérique et magmatisme.

La magmatisme calco-alcalin du massif de Sesia

Figure 3. Carte simplifiée des Alpes occidentales

Carte simplifiée des Alpes occidentales

Actuellement le massif de Sesia se trouve en position haute dans l'édifice tectonique des zones internes où il chevauche les unités océaniques piémontaises (fig 3).

Il correspond à de la croûte continentale d'affinité apulienne et non européenne. Il s'agit d'une des unités austro-alpines. Ce massif a été métamorphisé au cours de l'orogenèse alpine dans les conditions du faciès éclogitique 14-16 kbar, 550°C (Lardeaux et Spalla, 1991). Cet événement de haute pression a été daté entre 70 et 65 millions d'années (Duchêne et al., 1997).

La zone Sesia a donc clairement été enfouie à grande profondeur bien avant les unités continentales européennes comme le massif de Dora Maira (DM) dont la ultra haute pression (30 kbar, 700-750°C) a été daté entre 32 et 40 millions d'années (Duchêne et al., 1997 ; Tilton et al., 1991) ou encore les unités océaniques piémontaises éclogitiques (50-55 millions d'années).

La zone Sesia correspond donc à une portion de marge continentale africaine précocement subduite dans le manteau puis exhumée alors que la dynamique de convergence entre Europe et Afrique était Nord-Sud (fig 4).


Sa position actuelle résulte du processus tardif de collision (postérieurement à 40 millions d'années) entre les marges africaine et européenne, dans une dynamique de convergence Est-Ouest. Ce changement de cinématique globale des plaques est mal documenté. Par contre ce changement de cinématique (passage Nord-Sud à Est-Ouest) va être accommodé par de grandes structures décrochantes d'échelle crustale comme la ligne insubrienne.

La ligne insubrienne

Cette structure tectonique majeure à l'échelle des Alpes limite à l'Est l'Afrique des zones internes à l'Ouest.

Figure 5. La ligne insubrienne, une structure d'échelle crustale

La ligne insubrienne, une structure d'échelle crustale

D'après les modèles récents de la structure profonde de l'édifice alpin (Schwartz, 2002), cette structure verticale décrochante dextre vient s'enraciner profondément dans le manteau (20 km) pour venir s'amortir horizontalement le long du chevauchement pennique frontal (fig 5). Ces deux structures délimitent les zones internes.

Relation entre le magmatisme calco-alcalin et la ligne insubrienne

Sur la carte d'Annecy au 1/250 000, le magmatisme calco-alcalin se localise à l'aplomb de la zone Sesia mais également le long de la ligne insubrienne. Si on change d'échelle, nous trouvons au Nord-Est des volumes plus importants de roches magmatiques calco-alcalines comme le massif de Bergell ou de l'Adamelo disposés toujours le long de cette structure décrochante (fig 6).

Figure 6. Localisation des principales masses plutoniques associées à la ligne insubrienne et au décrochement périadritique

Localisation des principales masses plutoniques associées à la ligne insubrienne et au décrochement périadritique

(modifié d'après Polino et al. 1990)


Ces observations montrent que la ligne insubrienne d'échelle crustale joue un rôle important dans la collecte et la mise en place des magmas lors du détachement d'une portion de lithosphère européenne (fig 7).


En conclusion, la zone Sesia avec ces quelques volumes de magmatisme calco-alcalin, ne représente pas une marge active au sens strict : le magmatisme calco-alcalin (Oligocène) est tardif dans l'histoire de cette zone et apparaît postérieurement au processus de subduction. De plus ce magmatisme calco-alcalin observé dans la zone Sesia est à relier au détachement du slab européen.

Figure 8. Modélisation géodynamique : mise en place du magmatisme oligocène alpin

Modélisation géodynamique : mise en place du magmatisme oligocène alpin

Coupe à l'échelle lithosphérique. (d'après M. Boyet et al., 2001)


Ce magmatisme produit, suite à la remontée de matériel Asthénosphérique, sera collecté et canalisé le long de la ligne Insubrienne. Cette exemple illustre les relations entre structure d'échelle lithosphérique et magmatisme.

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