Le magmatisme basique de l’axe Damrane-Kahal Tabelbala (Daoura, Monts de l’Ougarta, Sud-Ouest, Algérie): Géologie, Pétrologie, Géochimie et Contexte Géodynamique

Abstract

L’axe Damrane-Kahal Tabelbala représente un trait structural majeur des monts de l’Ougarta. Il a été le siège d’un magmatisme basique dont les données pétrologiques, géochimiques et isotopiques ont permis d’entrouvrir une fenêtre sur le manteau sous-jacent ougartien. Le massif de Damrane est constitué de volcanites, d’un corps dioritique et de filons doléritiques à direction ougartienne (groupe 1) et à direction Ksiksou (groupe 2). Kahal Tabelbala se distingue par son réseau filonien largement développé, composé de deux types de dolérite totalement différents : le dyke axial, ses sills satellites (Groupe 3) et les dolérites de Guelb Berrezouk (Groupe 4). D’un point de vue pétrologique, les coulées basaltiques de Damrane sont à texture microlitique porphyrique et à paragenèse minérale constituée de magnésio-chromite, d’olivine et de clinopyroxène (diospside à augite) dans les basaltes à caractère primitif et une paragenèse à augite, labrador et titanomagnétite dans les basaltes plus évolués. La genèse de ces roches se serait faite à partir d’un magma relativement riche en H2O (5- 10%) cristallisant en profondeur de la magnésio-chromite et de l’olivine. La fin de cette cristallisation marquée par l’apparition du clinopyroxène se fait sous des températures de 1100-1000°C et une pression inférieure à 10 Kb, soit une profondeur inférieure à 35 km. Le corps dioritique, à plagioclase, amphibole, quartz et magnétite semble cogénétique avec les basaltes. Les températures de cristallisation de l’amphibole précoce (magnésiohastingsite) sont de l’ordre de 900°C sous des pressions de 7 kb, soit une profondeur maximale de 25 km. Cette cristallisation s’est achevée par une amphibole de type magnésiohornblende à une température de 750-700°C et une profondeur de 8 km, probablement la profondeur de mise en place de ce corps dioritique. Les dykes doléritiques du groupe 1 montrent une texture intergranulaire et une paragenèse minérale dominée par de l’andésine, de l’augite et de l’ilménite. Ils seraient le résultat de la cristallisation d’un magma relativement riche en eau (moins de 10% H2O). La cristallisation du clinopyroxène ne dépasserait pas 1100°C pour une pression inférieure à 10 kb, soit moins de 35 km de profondeur. Les dolérites du groupe 2 sont à texture intersertale à subophitique, où les minéraux primaires sont du plagioclase (bytownite à andésine), du clinopyroxène (augite et pigeonite) et de la titanomagnétite. La genèse de ces roches s’est faite à partir d’un magma où les températures de cristallisation du clinopyroxène sont comprises entre 1200-1100°C (pigeonite) à 1150-900°C (augite) et les pressions comprises entre 10 et 5 kb (entre 35 et 15 km de profondeur). Dans le Kahal Tabelbala, l’imposant dyke axial zoné du groupe 3, de direction ougartienne, présente une paragenèse de plagioclase (labrador-oligoclase), clinopyroxène (augite-pigeonite) et d’ilménite. Le magma à l’origine de ces roches serait un magma relativement riche en eau avec des températures de cristallisation du clinopyroxène s’échelonnant entre 1100-1000°C (augite) à 1200-1000°C (pigeonite) et des pressions environnant les 5 kb (soit 15 km de profondeur). Le groupe 4, original par rapport aux autres groupes, est constitué de dolérites à texture intersertale à tendance porphyrique. Il révèle une paragenèse à olivine (Fo90 à Fo77), diopside, labrador et opaques de type ulvospinelle. La genèse de ces roches s’est faite à partir d’un magma anhydre qui a débuté sa cristallisation par des opaques et de l’olivine. La cristallisation des clinopyroxènes s’est faite sous des températures modérées et sous des pressions supérieures à 10 kb, soit une profondeur supérieure à 35 km. V Excepté pour le groupe 4, la majorité des magmas à l’origine des roches de Damrane et Kahal Tabelbala ont évolué sous des pressions relativement modérées n’excédant pas 10 kb (profondeurs inférieurs à 35 km) ; ce qui suggère l’existence d’une zone de stockage de ces magmas au sein de la croûte continentale. L’étude géochimique et isotopique met en évidence la participation d’au moins trois sources pour expliquer la diversité de ce magmatisme basique : un manteau asthénosphérique, un manteau lithosphérique et une croûte continentale. En tenant compte des âges calculés à partir des couples Rb-Sr et Sm-Nd, nous constatons une certaine évolution au cours du temps de la composition du manteau ougartien. Les basaltes de Damrane, avec les diorites, forment une série magmatique calcoalcaline d’âge probablement dévonien (390 Ma) et qui est régie par la cristallisation fractionnée d’un magma saturé en silice. Ce magma dériverait de la fusion partielle d’un manteau lithosphérique appauvri dans le domaine de stabilité du spinelle (jusqu’à 15 % de fusion partielle d’une harzburgite à spinelle), avec une participation de la croûte continentale non négligeable. Une deuxième hypothèse suggèrerait une source de type manteau subcontinental enrichi par des sédiments ou de fragments lithosphériques réinjectés en relation avec des événements de subduction anciens. Le réseau filonien doléritique de Damrane et de Kahal Tabelbala se serait mis en place sur une période n’excédant pas 100 Ma allant du Trias supérieur à la limite Crétacé inférieur- Crétacé supérieur. Une période qui pourrait correspondre aux stades du pré-rifting à rifting probablement lié à l’ouverture de l’Atlantique au Mésozoïque. Les dolérites du groupe 1, tholéiites continentales, sont probablement crétacées (102 Ma) et présentent les caractéristiques des HPT (high P2O5 - TiO2 tholeiites). Générées à partir d’un magma sursaturé en silice qui a subi une importante cristallisation fractionnée ainsi qu’une contamination crustale significative Elles dériveraient d’un manteau lithosphérique fertile de type lherzolite à spinelle. Le groupe 2 de dolérites n’a pas été daté mais pourrait correspondre à la période jurassique, tout comme le groupe 3. Contrairement au groupe 1, il a des caractéristiques de LPT (low P2O5 - TiO2 tholeiites). Il est formé à partir de la cristallisation fractionnée (fractionnement du clinopyroxène et du plagioclase) et contamination crustale significative d’un magma saturé en silice issu la fusion partielle d’un manteau lithosphérique appauvri, probablement de type harzburgitique. A Kahal Tabelbala, le groupe 3 est représenté par des tholéiites continentales de type LPT et d’âge jurassique inférieur (183 Ma). Ces roches sont régies par un degré de cristallisation fractionnée important d’un magma sursaturé en silice. La source pourrait être un manteau de type lithosphère enrichie (BSE). Ce groupe 3 rappelle les basaltes tholéiitiques pauvres en Ti de la grande province magmatique centre-atlantique (CAMP). Enfin, le groupe 4 (204 Ma) à affinité alcaline potassique, résulte d’un faible degré de cristallisation avec fractionnement de l’olivine et du clinopyroxène dans un magma soussaturé en silice. Leur source, proche de celle des OIB, dériverait de la fusion partielle d’un manteau asthénosphérique fertile dans le domaine de stabilité du grenat. A Kahal Tabelbala, les groupes 3 et 4 semblent dériver d’un manteau lié à un panache mantellique ; dans le groupe alcalin 4, l’implication du panache paraît plus effective. Par contre dans ces deux groupes, l’empreinte crustale semble négligeable (groupe 3), voire absente (groupe 4).