A wide ocean-continent transition along the south-west Australian margin: first results of the MARGAU/MD110 cruise

• Autores: Marie-Odile Beslier, Jean-Yves Royer, J. Girardeau, Eric Boeuf, Cameron Buchanan, Peter J. Hill, Fabienne Chatin
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 175, Nº. 6, 2004, págs. 629-642
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Une large transition continent-océan en pied de marge sud-ouest australienne: premiers résultats de la campagne MARGAU/MD110
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• Resumen
  • English

    Syn-rift exhumation of mantle rocks in a continental breakup zone was highlighted along the present-day west Iberian passive margin [e.g. Boillot et al., 1988, 1995; Whitmarsh et al., 1995, 2001; Beslier et al., 1996; Brun and Beslier, 1996; Boillot and Coulon, 1998; Krawczyk et al., 1996; Girardeau et al., 1998] and along the fossil Tethyan margins [e.g. Froitzheim and Manatschal, 1996; Manatschal and Bernoulli, 1996; Marroni et al., 1998; Müntener et al., 2000; Desmurs et al., 2001]. Along the west Iberian margin, serpentinized peridotite and scarce gabbro and basalt lay directly under the sediments, over a 30 to 130 km-wide transition between the thinned continental crust and the first oceanic crust [Girardeau et al., 1988, 1998; Kornprobst and Tabit, 1988; Boillot et al., 1989; Beslier et al., 1990, 1996; Cornen et al., 1999]. The formation of a wide ocean-continent transition (OCT), mostly controlled by tectonics and associated with an exhumation of deep lithospheric levels, would be an essential stage of continental breakup and a characteristic of magma-poor passive margins. The southwest Australian margin provides an opportunity to test and to generalize the models proposed for the west Iberian margin, as both margins present many analogies.

    The south Australian margin formed during the Gondwana breakup in the Mesozoic, along a NW-SE oblique extension direction [Willcox and Stagg, 1990]. From north to south, the continental slope is bounded by (1) a magnetic quiet zone (MQZ) where the nature of the basement is ambiguous [Talwani et al., 1979; Tikku and Cande, 1999; Sayers et al., 2001], (2) a zone where the basement shows a rough topography associated with poorly expressed magnetic anomalies [Cande and Mutter, 1982; Veevers et al., 1990; Tikku and Cande, 1999; Sayers et al., 2001], and which is the eastward prolongation of the Diamantina Zone, and (3) an Eocene oceanic domain. The continental breakup zone is believed to be located near or at the southern edge of the MQZ [Cande and Mutter, 1982; Veevers et al., 1990; Sayers et al., 2001]. Breakup is dated at 125 Ma [Stagg and Willcox, 1992], 95 ± 5 Ma [Veevers, 1986] or at 83 Ma [Sayers et al., 2001], and followed by ultra-slow seafloor spreading until the Eocene (43 Ma), and fast spreading afterwards [Weissel and Hayes, 1972; Cande and Mutter, 1982; Veevers et al., 1990; Tikku and Cande, 1999]. The western end of the margin (fig. 1) is starved and bounded in the OCT by basement ridges where peridotite, gabbro and basalt were previously dredged [Nicholls et al., 1981]. Altimetry data [Sandwell and Smith, 1997] show that some of these ridges are continuous over 1500 km along the OCT of the south Australian margin and of the conjugate Antarctic margin.

    The objectives of the MARGAU/MD110 cruise (May-June 1998; [Royer et al., 1998]; fig. 2) were to define the morpho-structure and the nature and evolution of the basement in the SW Australian OCT. An area of 180 000 km2 was explored with swath bathymetry. Gravimetric data (11382 km) were simultaneously recorded whereas few single channel seismic (1353 km) and magnetic (5387 km) data were obtained due to technical difficulties. Crystalline basement rocks, made of varied and locally well-preserved lithologies, were dredged at 11 sites located on structural highs.

  • français

    La marge continentale sud-ouest australienne et la zone Diamantina qui la borde ont été explorées de 108°E à 120°E lors de la campagne Margau/MD110 (N.O. Marion Dufresne, mai-juin 98), par l'acquisition de données de bathymétrie multifaisceaux, imagerie, magnétisme, gravimétrie, de nombreux échantillons de roches par dragage, et quelques lignes de sismique réflexion monotrace.

    Les données de bathymétrie multifaisceaux mettent en évidence trois unités morphostructurales latitudinales, formées du nord au sud par : (1) les pentes continentales de la marge et du plateau Naturaliste, (2) une zone plane et sédimentée de 150 à 200 km de large, magnétiquement calme, et (3) la zone Diamantina et sa prolongation au sud de l'Australie, de 100 km de large, dont la topographie rugueuse dessine une fabrique tectonique d'orientation E-W. Les deux premières unités sont recoupées par deux zones de fractures d'orientation NW-SE, Leeuwin et Naturaliste, qui ne se prolongent pas dans la zone Diamantina. Ces données suggèrent une formation de la zone en deux étapes : une extension oblique NW-SE pendant la formation de la marge et de la zone magnétique calme, suivie d'une extension N-S pendant la formation de la zone Diamantina.

    Les roches cristallines draguées sont : (1) sur la pente continentale sud-australienne et celle du plateau Naturaliste, des roches acides d'origine continentale, localement de haut degré métamorphique, (2) dans la zone magnétique calme, des péridotites à spinelle-plagioclase et, (3) dans la zone Diamantina, des roches ultramafiques (lherzolite à plagioclase, pyroxénite, et harzburgite) auxquelles sont associés des gabbros intrusifs et des basaltes ; hormis un échantillon de lave de la drague MG-DR-05 de composition alcaline, les basaltes ont une composition transitionnelle faiblement enrichie. Les roches acides du plateau Naturaliste indiquent que celui-ci serait d'origine continentale. L'évolution tectono-métamorphique rétrograde des roches ultramafiques et mafiques conduit à proposer, par analogie avec la marge ouestibérique, que le manteau a été exhumé pendant le rifting et l'initiation de l'accrétion. La présence de roches mantelliques dans la zone magnétique calme au sud du craton australien suggère que la zone de rupture crustale est localisée en pied de pente continentale. La zone magnétique calme et la zone Diamantina constitueraient ainsi une large (> 200 km) transition continent-océan, formée après la rupture crustale et avant le début de l'accrétion océanique, sous contrôle essentiellement tectonique par extension amagmatique et/ou accrétion ultra-lente. Ces résultats impliquent que la rupture crustale s'est produite bien avant l'âge des premières anomalies magnétiques identifiées dans le bassin australo-antarctique, dans la zone Diamantina (anomalie 34 - 83 Ma), et accréditeraient les modèles de formation des marges passives non volcaniques selon lesquels l'accrétion ne succède pas immédiatement à la rupture continentale.