Ophiolite Oman

http://www.dstu.univ-montp2.fr/omanophiolite/pages/1_sommaire/1_sommaire.htm

Une ophiolite, c'est un morceau de plancher océanique venu
s'échouer sur un continent lors de la fermeture d'un océan, que l'on
peut ainsi étudier à pied sec par les moyens de la géologie classique
... En Oman, cet "échantillon" fait plus de 500 kilomètres de
long, 50 kilomètres de large en moyenne, et jusqu'à 15 kilomètres
d'épaisseur... témoin d'une dorsale rapide analogue à la dorsale Est
Pacifique. L'ensemble de l'ophiolite d'Oman s'étend sur 400 km environ.
Différents blocs la constituent qui ont pu jouer plus ou moins
indépendamment les uns des autres bien qu'on observe une bonne
continuité lithologique entre les différents massifs.

La position des différentes formations lithologiques rencontrées sur le terrain permet en premier lieu d'établir un "log", colonne stratigraphique qui montre la superposition des différentes lithologies et leurs rapports géométriques.

L'apport important et continu de magma à l'axe d'une dorsale rapide (10 à 14 cm par an : type Pacifique) induit la présence d'une chambre magmatique permanente qui se traduit par une couche continue de gabbros (en bleu) au dessus du Moho. Cette couche de gabbros est surmontée d'un complexe filonien formant lui aussi une couche continue. A l'inverse, au niveau d'une dorsale lente (1 à 2 cm par an : type Atlantique) l'apport de magma n'est pas suffisant pour entretenir une chambre magmatique continue. Les gabbros forment des masses discontinues, de même que le complexe filonien et les laves sous marines.

En s'éloignant progressivement de la dorsale, la lithosphère se refroidit et s'épaissit, elle peut atteindre jusqu'à 100 km d'épaisseur. Sa lente dérive peut durer jusqu'à 200 millions d'années. Lorsqu'elle atteint cet âge, la plaque alors très épaisse et alourdie s'enfonce spontanément au sein du manteau où elle sera recyclée en quelques centaines de millions d'années.

Soumise à une compression, la lithosphère océanique peut alors se rompre à proximité de la dorsale, là où elle est encore mince et donc fragile. Un grand chevauchement intra-océanique est ainsi induit qui fait passer un compartiment sur son voisin. La flèche de tels chevauchements peut atteindre plusieurs centaines de kilomètres pour une épaisseur d'une quinzaine de kilomètres. Le cas échéant, une telle nappe peut émerger en venant chevaucher un continent : C'est une ophiolite.

En Oman, l'ancien océan - la Téthys - n'est pas encore fermé et de ce fait, l'ophiolite n'est pas déformée.
L'"échantillon" de lithosphère océanique qu'elle constitue a donc pu conserver intactes les structures créées par le fonctionnement de la dorsale ainsi que l'empreinte du charriage intra-océanique le long du plan de décollement (marqué par la "semelle métamorphique"). Son étude va nous permettre à la fois de décrire une lithosphère "rapide" et le fonctionnement de la dorsale qui lui donne naissance.

Lorsqu'au Crétacé la Téthys commence à se refermer, la plaque océanique se trouve impliquée dans un grand chevauchement. Avant d'atteindre le continent, cette dernière va chevaucher les bassins sédimentaires de la marge qui sont donc eux mêmes impliqués dans la tectonique tangentielle de l'obduction. Sur la plaque continentale (gris) viennent successivement se mettre en place :
• les sédiments océaniques : nappes d'Hawasina (vert),
• l'ophiolite glissant sur sa semelle "métamorphique" (vert / bleu).

Après l'obduction, la sédimentation tertiaire vient cacheter les chevauchements (jaune).

-100 millions d'années : une dorsale rapide & un plancher océanique.

Au crétacé supérieur (100 Ma), un océan - la "Néotethys" - sépare la plaque Eurasie au Nord de la Plaque Arabie au Sud. La dorsale active
est une dorsale rapide. Le plancher océanique est constitué de coulées de laves intercalées avec des sédiments siliceux, les radiolarites.

Laves V1 emballées dans des sédiments (radiolarites) métallifères. Wadi Jizzi. Le toit de l'ophiolite est constitué de laves qui, à l'origine, se sont
épanchées au fond de l'océan. On y retrouve donc des niveaux de laves
en coussins caractéristiques des laves émises sous l'eau ainsi que
d'épaisses coulées. Elles ont été le siège d'une intense activité
hydrothermale liée à la circulation de l'eau de mer et responsable de
concentrations métalliques. Les radiolarites (rouges) intercalées dans les laves en coussins en sont contemporaines, et donc permettent de dater la création de l'ophiolite. Les radiolarites sont issues de la diagénèse de boues siliceuseschargées d'organismes planctoniques à test siliceux : les radiolaires. Les radiolaires, trés nombreuses, trés évolutives (notamment au Crétacé) constituent d'excellents microfossiles stratigraphiques. (barre = 50 microns)

-100 à -85 Ma : le plancher océanique se rompt, l'écaillage commence.

Le rapprochement des plaques (Eurasie au Nord et Arabie au sud) entraine le chevauchement intraocéanique de la plaque Nord sur la plaque Sud. Le plan de chevauchement se situe à la limite mécanique lithosphère - asthénosphère. Chevauchés par la base de la lithosphère à plus de 1000°C, les basaltes et les sédiments vont être métamorphisés, et des lambeaux se plaquent sous le plan de chevauchement. Ils constituent la semelle métamorphique. Lorsque l'ophiolite s'est détachée, elle a chevauché et métamorphisé des terrains à la manière d'un fer à repasser constituant la semelle métamorphique

Sur cet affleurement, les déformations extrèmes
enregistrées dans les métabasaltes sont l'expression du chevauchement
des péridotites à haute température sur le plancher océanique. Les amphibolites de la semelle sont les anciens basaltes océaniques métamorphisés. L'âge radiogénique des amphiboles (environ 98 millions d'années) est celui de l'écaillage intra-océanique. L'écaillage survient à 98 Ma, alors que l'âge de la lithosphère n'est que de 100 Ma. C'est une lithosphère jeune (maximum 2 Ma). Cette lithosphère a donc été "prélevée" pratiquement à la dorsale (entre 0 et 200 Km).

Sur le terrain, on reconnaît deux séries de laves superposées dites
respectivement "V1" & "V2", la plus récente -V2- représentant la
fin de l'activité de la dorsale et peut être le début du chevauchement sous-marin
qui a suivi la rupture. Les laves V1 et V2 ne sont séparées que par
quelques mètres de sédiments siliceux, les "terres d'ombre".  Dans ces
niveaux se sont produites d'importantes concentrations de
cuivre liées à des circulations chaudes de type fumeur noir (circuit Wadi Jizzi). Ces
quelques mètres de sédiments enregistrent le décalage d'environ 1
million d'années qui sépare l'émission des laves V1 et V2. Et pourtant,
le paléomagnétisme (technique d'étude de l'orientation
magnétique ancienne des roches qui permet, entre autres, de
reconstituer le mouvement des différents blocs au cours des temps
géologiques par l'étude des variations du champs magnétique terrestre
au cours du temps) nous apprend qu'entre l'émission du V1 et du V2
la toute jeune lithosphère a tourné dans le sens horaire de 30°. Une
telle vitesse de rotation dans les océans actuels n'est connue que dans
les microplaques, du type de celles qui jalonnent la dorsale Est
Pacifique dans la région équatoriale, là où elle est la plus rapide. On
a donc tenté d'interpréter l'ophiolite d'Oman comme issue d'une
microplaque, la microplaque de Pâques,
dont la dimension comparable fournit une analogie plausible à cette
hypothèse Toutefois, on ne sait à l'heure actuelle que peu de choses
sur la forme et l'histoire de cette possible "microplaque omanaise".

-95 à -80 millions d'années : le transport

On n'a pas de certitudes quant à la distance parcourue par la nappe ophiolitique avant de s'échouer sur le continent : centaines de kilomètres au moins. Au fond de la mer, la nappe vient chevaucher des bassins sédimentaires qu'elle plisse, qu'elle écaille et qu'elle entraîne dans son mouvement. Ces formations se retrouvent en écailles au front de l'ophiolite et sous la nappe ophiolitique elle même, formant une unité structurale : la nappe d'Hawasina.

Des alternances de sédiments siliceux appartenant aux formations d'Hawasina ont été déformées lors du transport de l'ophiolite vers la marge continentale.

-80 millions d'années : l'échouage sur la la marge arabe

L'obduction sur la marge arabe est suivie d'une importante transgression. Au fond d'une mer épicontinentale, des carbonates Turoniens (80 Ma) sédimentent en discordance à la fois sur les terrains allochtones (nappe d'Hawasina et ophiolite) et sur le substratum autochtone de la plaque arabique.

Calcaires Tertiaires subhorizontaux clairs discordants sur les gabbros (sombres) de l'ophiolite (région d'Ibra).

-80 millions d'années à aujourd'hui : quelques réajustements

Au niveau du djebel Akhdar, le socle est affecté d'un grand pli anticlinal. Une érosion active fait apparaître en fenêtre le socle qu'elle érode trés profondément. A coté d'Al Bustan (route de Qantab), le Tertiaire discordant à la fois sur la plateforme arabe (bleu) et la nappe ophiolitique (vert) est plissé (synclinal rouge) et raboté (jaune) par les mouvements de surrection de la plateforme. Des réajustements importants interviennent : surrection du socle de la plateforme arabe dans le Djebel Akhdar, où l'autochtone culmine à plus de 3000 m, ainsi que le Saih Hatat qui exhume des éclogites à As Sifah. La couverture tertiaire qui a scellé l'obduction est, bien entendu, impliquée dans ces mouvements tardifs.

une collision dans 2 millions d'années

On peut se projeter dans un futur lointain... La plaque Europe et la plaque Arabie se rapprochent inexorablement. Il est donc possible d'envisager une collision de type alpin et la création future des "alpes Omano-Iraniennes" dans lesquelle l'actuelle ophiolite ne subsistera que dans la zone de suture. Si l'on projette dans l'avenir les mouvements actuels, l'ophiolite d'Oman dans deux millions d'années sera réduite à des lambeaux soulignant une suture océanique entre Arabie et Eurasie et ressemblera aux ophiolites alpines, celle du Chenaillet par exemple...