Article | 26/09/2019
Le magmatisme tertiaire et quaternaire du plateau du Colorado (États-Unis d'Amérique) : exemple du Navajo Volcanic Field
26/09/2019
Résumé
Magmatisme calco-alcalin et bimodal du plateau du Colorado. Dykes, necks et diatrèmes et rares coulées du Navajo Volcanic Field, magmatisme mantellique à faible taux de fusion.
Table des matières
Le magmatisme relativement récent (tertiaire et quaternaire) du plateau du Colorado a déjà été évoqué sur Planet-Terre, notamment dans les articles Monument Valley : grès et argiles, diaclases, érosion, mésas et buttes témoins, anciens volcans…, Les rochers noirs (black boulders) du Parc national de Capitol Reef (Utah, États-Unis d'Amérique) et Coulées de laves anciennes de type aa (en gratons) : Arizona, Canaries, Islande et Chaîne des Puys. Développons un peu plus certaines de ses manifestations et ses origines.
À (re)voir aussi concernant le plateau du Colorado
- Les discordances du Grand Canyon du Colorado (Arizona, USA)
- Le Parc national de Canyonlands, la vallée de Betatakin… : reculées et mini-canyons du plateau du Colorado (USA)
- Bryce Canyon (Utah, USA), un musée des formes d'érosion torrentielle dans des argiles gréseuses plus ou moins indurées
- Pourquoi y a-t-il tant d'arches dans le Parc national des Arches (Utah, États-Unis d'Amérique) ?
- Deux exemples de perturbations environnementales le long du fleuve Colorado et de son plateau, États-Unis d'Amérique
- Quelques déformations des roches globalement tabulaires du plateau du Colorado (États-Unis d'Amérique)
- Waterpockets, potholes, et taffonis… superbes vacuoles érosives dans les grès du plateau du Colorado (États-Unis d'Amérique)
Retour sur le Marysvale Volcanic Field, ses caractéristiques et son origine
Le Marysvale Volcanic Field a été évoqué comme origine des black boulders observés dans le Parc national de Capitol Reef dans l'article Les rochers noirs (black boulders) du Parc national de Capitol Reef (Utah, États-Unis d'Amérique). Il s'agit d'un vaste champ volcanique, en partie érodé, couvrant le Sud-ouest de l'Utah, à la transition entre le plateau du Colorado et la province géologique voisine du Basin and Range. Ce champ comprend majoritairement des stratovolcans et d'épaisses coulées de lave, mais inclut également quelques caldeiras et dépôt de cendres associés ; un complexe batholithique, affleurant moins mais représentant un volume de magma plus important encore, est présent sous ce champ volcanique.
Le magmatisme dominant y est principalement calco-alcalin, d'origine mantellique, avec d'abondants basaltes et andésites, et d'autres roches minoritaires en quantité (dont des dacites). Il est daté du Tertiaire (de −34 à −22 Ma, soit Oligocène et début du Miocène), comme la mise en place des principales roches magmatiques intrusives du batholithe. Il a été suivi (avec une période de recouvrement) par un magmatisme bimodal : basaltes, andésites d'une part, et rhyolites saturées en silice d'autre part. Là aussi les édifices volcaniques, en surface, sont associés à des plutons de chimie voisine. Cette seconde phase magmatique s'étend de la fin du Miocène jusqu'à nos jours (−500 000 a pour les plus jeunes dômes rhyolitiques recensés) et représente des volumes bien plus limités : environ 5 % du Marysvale Volcanic Field. Son caractère bimodal traduit sans doute une fusion partielle de la croute continentale en plus de la fusion mantellique présente précédemment.
La transition du magmatisme calco-alcalin au magmatisme bimodal correspond à un changement tectonique régional, avec le début de l'extension lithosphérique dans la province du Basin and Range (active depuis le Miocène, avec un maximum entre −10 Ma et nos jours). Le magmatisme bimodal tardif du Marysvale Volcanic Field serait donc associé au rifting continental (comme c'est classiquement le cas ailleurs sur Terre, par exemple au niveau des Afars actuellement) dans cette province voisine du plateau du Colorado. Il trouve d'ailleurs des prolongements bien développés dans toute la province du Basin and Range. Il reste cependant influencé par le ou les processus ayant généré les magmas calco-alcalins précédents.
Le volcanisme calco-alcalin initial suscite bien plus de polémiques parmi les spécialistes en ce qui concerne son origine. Il est retrouvé largement dans tout l'Ouest des États-Unis, notamment en très nombreux points du plateau du Colorado. Les auteurs le relient à la subduction de la lithosphère océanique de la plaque Farallon à l'Ouest sous la plaque tectonique Nord-Américaine à l'Est. Cette subduction s'est en effet produite avec un angle très faible, généralement interprété comme la conséquence d'une subduction rapide (plus de 10 cm/an) d'une jeune plaque océanique encore chaude et/ou à croute particulièrement épaisse, deux raisons diminuant la densité de la plaque subduite et donc entrainant une résistance à l'enfoncement dans le manteau asthénosphérique. Cela a entrainé un régime de convergence tectonique à l'origine de la formation des Montagnes rocheuses et de la plupart des grandes chaines de reliefs de l'Ouest de l'Amérique du Nord, de l'Alaska au Mexique. L'orogenèse laramienne (ou du Laramide), en particulier, qui marque fortement tout l'Ouest des États-Unis, est datée d'environ −90 à −50 Ma.
Cette subduction aurait également engendré un magmatisme calco-alcalin quelque peu atypique, l'angle faible de subduction pouvant expliquer la distance inhabituellement importante séparant la zone de plongée de la plaque océanique des principaux centres magmatiques, ainsi que la vaste extension de ces derniers. Cependant d'autres auteurs font intervenir des mécanismes plus originaux (parmi lesquels un manteau anormal, métasomatisé par la subduction, associé à une lithosphère anormalement épaisse, chimiquement atypique, l'ensemble affecté régionalement par des températures inhabituellement élevées…) et préfèrent décrire un magmatisme intraplaque plutôt qu'un magmatisme de subduction. Quelques soient leur(s) cause(s), les anomalies thermiques positives de la lithosphère et du manteau asthénosphérique sous-jacent associées à ce magmatisme ont certainement joué un rôle dans la surrection sans grande déformation tectonique du plateau du Colorado (surrection « en bloc » dont l'origine est elle aussi sujette à de vifs débats entre géologues).Tout cela montre aussi que le volcanisme a des origines plus variées et complexes que le “trio classique” des années 1970 : rift – dorsale, subduction, point chaud.
Ensuite, au Miocène, autour de −20 Ma, et peut-être dès l'Oligocène, autour de −30 Ma, la vitesse de subduction a été divisée par deux par rapport à l'époque Laramide, en association avec un retrait vers l'Ouest de cette subduction et un retour à un angle de plongement plus fort. Ce retour a une subduction plus “classique” a aussi pu être associé avec un magmatisme d'arc plus habituel perçant le plateau du Colorado (laccolithes, dômes et autres structures volcaniques des montagnes Henry notamment), ou à d'autres mécanismes plus originaux faisant intervenir une perturbation thermique régionale, accompagnée d'un magmatisme atypique et de la surrection « en bloc » du plateau. Le jeu transformant de la faille de San Andreas à l'Ouest s'est ensuite peu à peu développé, la subduction a cessé régionalement, et l'extension du Basin and Range s'est mise en place.
Source - © 1998 Rowley et al. [3]
D'autres exemples de champs magmatiques récents du plateau du Colorado
De nombreux autres exemples de champs volcaniques récents du plateau du Colorado auraient pu être étudiés. Nous pouvons ainsi évoquer rapidement le Uinkaret Volcanic Field, dont les très jeunes cônes de téphras s'étendent sur la rive Nord du Grand Canyon, avec de spectaculaires coulées de laves dans le canyon lui-même, à l'origine de barrages naturels du Colorado pendant le Pléistocène (figures 4 et 5) ; ou encore le San Francisco Volcanic Field, au Nord de Flagstaff, Arizona (figures 6 à 8), comportant près de 600 jeunes édifices (datés de −6 Ma à −1 000 a).
Ces divers champs magmatiques d'âge cénozoïque marquent surtout l'ensemble des bordures du plateau, en association avec des anomalies thermiques profondes, mais débordent avec le temps vers le centre du plateau (figure 9). Cela rend discutable l'attribution de ce magmatisme aux seuls processus “classiques” aux limites des plaques tectoniques. Quoi qu'il en soit, les manifestations de ce magmatisme sont aisément observables en de nombreuses localités de l'Ouest américain, il serait dommage de se priver de l'admirer sous prétexte qu'il entre mal dans les classifications usuelles !
Source - © 2008 docsearls, CC BY-SA 2.0 | |
Source - © 2001 USGS | |
Source - © 2011 Steve Woolf, CC BY-SA 1.0 |
Bibliographie
Article d'inspiration principale
Pour aller plus loin sur le Marysvale Volcanic Field
P.D. Rowley, H.H. Mehnert, C.W. Naeser, L.W. Snee, C.G. Cunningham, T.A. Steven, J.J. Anderson, E.G. Sable, R.E. Anderson, 1994. Isotopic Ages and Stratigraphy of Cenozoic Rocks of the Marysvale Volcanic Field and Adjacent Areas, West-central Utah, U.S. Geological Survey Bulletin, 2071 [pdf]
P.D. Rowley, C.G. Cunningham, T.A. Steven, H.H. Mehnert, C.W. Naeser, 1998. Cenozoic Igneous and Tectonic Setting of the Marysvale Volcanic Field and Its Relation to Other Igneous Centers in Utah and Nevada, in U.S. Geological Survey Bulletin, 2158
Un article parmi beaucoup d'autres sur l'origine du magmatisme et de la surrection en bloc du plateau du Colorado
M. Roy, T.H. Jordan, J. Pederson, 2009. Colorado Plateau magmatism and uplift by warming of heterogeneous lithosphere, Nature, 459, 978–982 [pdf] https://physics.unm.edu/Courses/Roy/MRwebpage/roy_et_al_09_nature08052.pdf