Ophiolites des nappes de Semail (Oman) : nouvelles données de terrain sur les parties plutoniques supérieures des massifs de Rustaq et de Nakhl

Résumé En Fr

This paper is dedicated to the field description of the upper plutonic units of the Semail ophiolite nappe in the massifs of Rustaq and Nakhl. Six reference field sections are described, starting in the transition zone from tectonites to magmatic cumulates, and going up to the dyke complex or the pillow-lavas. A special attention has been given to the along-strike variations of the lithological units : one of the main conclusions is that a drastic thinning of the cumulate pile (from 3000 m to about 400 m) occurs westward within ten kilometers along-strike, in the northwestern part of the Rustaq massif. This is interpreted as the longitudinal ending of the cumulate magma chamber, probably against a transverse fossile fracture zone presently located in the Wadi Hawasinah area. Besides, most of the cumulate piles begin directly with gabbro cumulates at the petrological «Moho », without any transitional ultramafic cumulates, as described in other parts of the Semail nappe. These cumulates exhibit a general and multiscale lenticular stratification, making impossible along-strike correlations between the different sections. The occurrence of picritic intrusions made of plagioclase bearing wehrlite or dunites at different levels inside the cumulate unit is a clear evidence that picritic primary liquids are produced by partial melting of the underlying upper mantle peridotites. Besides, numerous leucocratic gabbro dykelets crosscut the whole cumulate unit, forming a dense magmatic net in some of the most utramafic layers (wehrlites, dunites) : they are interpreted as residual liquids from the gabbro layers forced by filter-press and hydraulic fracturing processes in the neighbour layers, especially in the already consolidated ultramafic ones. Other kinds of magmatic breccias occur at higher levels near the transition zone from layered cumulates to isotropic gabbros : these fine grained to pegmatitic very heterogeneous breccias, consisting of a gabbroic to dioritic matrix and a wide range of xenolithic compositions (mafic and ultramafic cumulates, isotropic gabbros and diabases ...), probably correspond to the meeting zone of two crystallization front at the edge of the magma chamber.

Cet article présente les données de terrain concernant les unités plutoniques supérieures de la nappe ophiolitique de Semail dans les massifs de Rustaq et de Nakhl. Six coupes de référence sont décrites en détail, partant de la zone de transition entre tectonites et cumulats et allant jusqu'au complexe filonien ou aux laves en coussin. Une attention particulière a été accordée aux variations longitudinales des unités lithologiques : dans la partie nord-ouest du massif de Rustaq, les coupes sériées effectuées sur un segment de 10 km de long montrent une diminution considérable de l'épaisseur des cumulats magmatiques, qui passent de plus de 3 000 m à environ 400 m d'Est en Ouest, les gabbros isotropes montrant en revanche un épaississement notable. Cette remarquable évolution correspond selon nous à la terminaison longitudinale de la chambre magmatique, qui viendrait se bloquer vers le N W contre une zone de fractures transverse fossile (zone du Wadi Hawasinah). Par ailleurs, la plupart des séries à cumulats étudiées commencent directement par des gabbros lités au niveau du «Moho » pétrologique, et non par des cumulats ultrarnafiques de transition comme cela a été décrit dans d'autres parties de la nappe de Semail. Ces cumulats montrent une stratification généralement lenticulaire à toutes échelles, ce qui rend impossible les corrélations à distance d'une coupe à l'autre. Des intrusions de wehrlites ou dunites à plagioclases à différents niveaux de la séquence cumulative indiquent clairement que des liquides primaires de composition picritique s'élaborent par fusion partielle dans les péridotites du manteau supérieur sous-jacent et montent à travers la pile de cumulats déjà formés au plancher de la chambre. En outre, de nombreux filons et filonnets de gabbros leucocrates recoupent l'ensemble de la séquence cumulative litée, formant par endroits un véritable réseau anastomosé dans les couches les plus ultrarnafiques (wehrlites, dunites) : nous les interprétons comme des liquides résiduels issus des couches gabbroïques en cours de consolidation, injectés par «filtre-presse » et fracturation hydraulique dans les couches voisines, en particulier dans les couches ultrarnafiques précocement consolidées et donc compétentes au moment de la fracturation. D'autres types de brèches magmatiques ont été observés plus haut dans la série, au niveau de la zone de transition entre cumulats lités et gabbros isotropes : ces brèches extrêmement hétérogènes, à grain fin à pegmatitique, comportent une matrice gabbroïque à dioritique cimentant des éléments de composition variée (cumulats gabbroïques à ultrarnafiques, gabbros isotropes et même diabases ...) ; elles correspondent vraisemblablement à la zone de rencontre des deux fronts de cristallisation (au plancher et au toit de la chambre), dans les parties distales de celle-ci.