Structural (AMS), petrological and geochemical (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb) studies of the african negash and konso plutons (Ethiopia) : significance of Mafic-Felsic magma interactions to the construction of calc-alkaline plutons - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2002

Structural (AMS), petrological and geochemical (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb) studies of the african negash and konso plutons (Ethiopia) : significance of Mafic-Felsic magma interactions to the construction of calc-alkaline plutons

Etude structurale (ASM), pétrologique et géochimique (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb) des plutons panafricains de Negash et de Konso (Ethiopie) : place des mélanges acides-basiques dans la construction des plutons calco-alcalins

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Asfawossen Asrat

Abstract

This multidisciplinary work has two major objectives: (i) understanding the structures and textures related to solidification of mafic-felsic magma interactions (mixing and mingling) and their implications ta mechanisms of magma emplacement and pluton construction and (ii) understanding the geodynamic and temporal relationships between two major structures of the Pan-African orogeny in Northeast Africa which met in Ethiopia : the Arabian Nubian Shleld (ANS) and the Mozambique Belt (MB). based on a comparative study of Negash (ANS) and Konso plutons (MB). Malic-felsic interactions. Two major types of mafic-feisic magma interactions characterize the Negash pluton: (i) mingling and mixing at the lower mafic-felsic interfaces and (il) strongly mixed and mingled monzodiorites. Structural, mineralogical and chemical data suggest that the pluton was construcled by a successive assemblage of four differentiated magma batches (at intermediate chambers), which were forcefully injectedinto pre-existing foliated country rocks and that the different types of hybridisation are not random but are related ta the dynamics and mechanismof pluton emplacement: (i) monzogranitic followed by granodioritic magmas; (ii) injection of a malt-rich monzodioritic/monzogabbroic tangue into the partially crystaliized felsic magmas resulting in inverted density gradient which in tum led to interactions at the lower interfaces; and (iii) simultaneous rising of granodioritic and monzodioritic magmas along the same conduit resulting in the strongly hybridised magma which represents the last intrusion. The hybrid rocks are not results of simple binary mixing but involve atleast three end-members (monzoqabbres, monzodiorites and monzogranites/granodiorites). All these data suggest emplacement of differentiated, low viscosity magma batches and that the pluton was constructed by an assembly of successive melt-rich catches (dyking) ANS and MS. The ANS, which is composed of calc-alkaline and juvenile magmatic rocks without any significant pre-Pan-African continental crust, is essentially a zone of accretion. The MB, consisting of juvenile magmatic rocks gneissic-granulitic assemblages, is not only a zone of accretion but also a zone of recycling of older crustal material. Both terrains display similar succession of contemporaneous events and both are zones of accretion, but correspond to distinct geodynamic environments. The Negash and Konso plutons represent late stages of the geodynamic evolution of the Pan-African orogeny in Ethiopia, representing different stages of the Wilson cycle where the Negash pluton is related ta late-tectonic magmatism during the closing stages of arc-arc accretion in the ANS, while the emplacement of the Konso pluton marked a transition from a post-collisional ta anorogenic intra-plate magmatism in the MB. The ANS and the MB in Ethiopia cduld be considered as contemporaneous and representing the same Wilson cycle but they reilect distinct geodynamic contexts and different levels of erosion.
Cette étude pluridisciplinaire a deux objectifs principaux: (i) la compréhension des structures et des textures liées aux mélanges magmatiques en relation avec les mécanismes de mise en place des magmas et la construction des plutons granitiques et (ii) la compréhension des relations entre deux domaines géodynamiques de l'orogenèse panafricaine de l'Afrique de NE qui se rejoignent en Ethiopie : le bouclier Arabo-Nubien (ANS) et la chaîne Mozambique (MB), sur une étude comparative de plutons de Negash (dans l'ANS) et de Konso (dans le MB). Mélanges magmatiques. Deux types d'interactions magmatiques acides-basiques caractérisent le pluton de Negash : (i) des mélanges et hybridations à l'interface acide-basique inférieure et (ii) des monzodiorites fortement mélangées et hybridées. Les données structurales, minéralogiques et chimiques suggèrent que le pluton est construit par l'assemblage successif de quatre pulses magmatiques différenciées dans des chambres magmatiques intermédiaires, qui ont été injectées dans un encaissant schistosé, et que les différents types de mélanges ne sont pas aléatoires mais sont liés à la dynamique de mise en place du pluton : (i) injection de magmas monzogranitiques puis granodioritiques ; (ii) injection d'une langue de monzodiorites/monzogabbros dans les faciès précédents créant une instabilité dynamique ; les mélanges à l'interface se sont produits en réponse à l'injection de ce magma basique dans le magma acide partiellement cristallisé ; et (iii) montée simultanée de magmas granodioritiques et monzodioritiques le long d'un même conduit conduisant à des roches fortement hybridées constituant la dernière venue magmatique. Les roches hybrides ne sont pas le résultat d'un mélange binaire simple mais impliquent au moins trois pôles magmatiques (monzogabbros, monzodiorites et monzogranites/granodiorite). Ces interactions magmatiques impliquent de magma de faible viscosité et suggèrent que le pluton s'est formé par agrégations de venues magmatiques riches en liquide. L'ANS et le MB. L'ANS, constitué de roches magmatiques calco-alcalines et juvéniles, sans aucune croûte continentale anté-panafricaine, est essentiellement une zone d'accrétion. Le MB, constitué de roches magmatiques juvéniles et des assemblages gneissiques-granulitiques, est non seulement une zone d'accrétion mais aussi une zone de recyclage de matériaux plus ancien. Les deux domaines montrent une succession des événements similaires de même âges mais représentent deux contextes géodynamiques distincts. Les plutons de Negash et de Konso sont des plutons tardifs dans l'évolution géodynamique du Panafricain, associés à des stades différents du cycle de Wilson, où le pluton de Negash représenterait un magmatisme tardi-tectonique en fin d'accrétion arc-arc dans l'ANS, alors que la mise en place du pluton de Konso marquerait la transition d'un magmatisme post-collision à un magmatisme d'intra-plaque dans le MB. L'ANS et le MB peuvent être considérés comme contemporains et représentent un même cycle de Wilson mais ils reflètent des contextes géodynamiques et des nivaux d'érosion distincts.

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tel-01746712 , version 1 (29-03-2018)

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Asfawossen Asrat. Etude structurale (ASM), pétrologique et géochimique (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb) des plutons panafricains de Negash et de Konso (Ethiopie) : place des mélanges acides-basiques dans la construction des plutons calco-alcalins. Sciences de la Terre. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 2002. Français. ⟨NNT : 2002NAN10049⟩. ⟨tel-01746712⟩
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