Resumen de Early Carboniferous age of the Versoyen ophiolites and consequences: : non-existence of a "Valais ocean" (Lower Penninic, western Alps)

Henri Masson, François Bussy, Marc Eichenberger, Niels Giroud, Caroline Meilhac, Sergei Presniakov

• English

  Ophiolites occur at several places in the Lower Penninic of the W and Central Alps. They are generally ascribed to oceanic crust of a so-called "Valais ocean" of Cretaceous age which plays a fundamental role in many models of Alpine paleogeography and geodynamics. The type locality and only observational base for the definition of a "Valais ocean" in the W Alps is the Versoyen ophiolitic complex, on the French-Italian boundary W of the Petit St-Bernard col. The idea of a "Valais ocean" is based on two propositions that are since 40 years the basis for most reconstructions of the Lower Penninic: (1) The Versoyen forms the (overturned) stratigraphic base of the Cretaceous-Tertiary Valais-Tarentaise series; and (2) it has a Cretaceous age. We present new field and isotopic data that severely challenge both propositions.

  (1) The base of the Versoyen ophiolite is a thrust. It overlies a wildflysch with blocks of Versoyen rocks, named the Méchandeur Formation. This "supra-Tarentaise" wildflysch has been confused with an (overturned) stratigraphic transition from the Versoyen to the Valais-Tarentaise series. Thus the contact Versoyen/Tarentaise is not stratigraphic but tectonic, and the Versoyen ophiolite has no link with the Valais basin. This thrust corresponds to an inverse metamorphic discontinuity and to an abrupt change in tectonic style.

  (2) The contact of the Versoyen complex with the overlying Triassic-Jurassic Petit St-Bernard (PSB) series is stratigraphic (and not tectonic as admitted by all authors since 50 years). Several types of sedimentary structures polarize it and show that the PSB series is younger than the Versoyen. Consequently the Versoyen ophiolitic complex is Paleozoic and forms the basement of the PSB Mesozoic sediments. They both belong to a single tectonic unit, named the Versoyen-Petit St-Bernard nappe.

  (3) Ion microprobe U-Pb isotopic data on zircons from the main gabbroic intrusion in the Versoyen complex give a crystallization age of 337.0 ± 4.1 Ma (Visean, Early Carboniferous). These zircons show typical oscillatory zoning and no overgrowth or corrosion, and are interpreted to date the Versoyen magmatism.

  These U-Pb data are in excellent agreement with our field observations and confirm the Paleozoic age of the Versoyen ophiolite. The existence of a "Valais ocean" of Cretaceous age in the W Alps becomes very improbable. The eclogite facies metamorphism of the Versoyen-Petit St-Bernard nappe results from an Alpine intra-continental subduction, guided by a Paleozoic oceanic suture. This is an example of the long term influence of inherited deep-seated structures on a much younger orogeny. This might well be a major cause of the inherent complexity of the Alps.

• français

  Des ophiolites apparaissent en plusieurs endroits dans le Pennique inférieur des Alpes occidentales et centrales. Elles sont généralement attribuées à la croûte océanique d'un océan d'âge crétacé, appelé « Valaisan », qui joue un rôle essentiel dans de nombreux modèles paléogéographiques et géodynamiques des Alpes. Nous nous concentrons ici sur les ophiolites du Versoyen, sur la frontière franco-italienne à l'W du col du Petit St-Bernard. Cette localité a en effet servi de point de départ à la définition de l'« océan Valaisan » et constitue sa seule base observationnelle dans les Alpes occidentales s.str. L'idée d'un « océan Valaisan » repose sur deux propositions qui sont le fondement de presque tous les travaux de ces 40 dernières années : (1) Les ophiolites du Versoyen forment la base stratigraphique (renversée) de la série Valaisanne (ou série détritique de Tarentaise) ; (2) elles ont un âge crétacé. De nouvelles données structurales et stratigraphiques, précisées par des datations U-Pb des ophiolites, mettent sérieusement en doute ces deux propositions.

  (1) La base du complexe du Versoyen est un chevauchement. Il surmonte un wildflysch (ou complexe chaotique) à blocs de roches du Versoyen, nommé formation de la Méchandeur, qui forme le sommet de la série de Valais-Tarentaise. C'est une situation classique dans les Alpes, qui indique toujours un chevauchement important. Les auteurs ont confon-du un wildflysch « supra-Tarentaise » à blocs de Versoyen avec une transition stratigraphique (renversée) de la série du Versoyen à celle de Tarentaise. Le contact Versoyen/Tarentaise n'est pas stratigraphique mais tectonique, et la série du Versoyen n'a aucun lien avec le bassin Valaisan.

  (2) Le contact des ophiolites du Versoyen avec la série triasique et jurassique sus-jacente du Petit St-Bernard (PSB) est stratigraphique (et non tectonique, comme admis par tous les auteurs depuis un demi-siècle). Ceci est démontré non seulement par l'absence de marques de chevauchement sur ce contact, mais par des critères positifs tels que : (a) des discordances locales où la base de la série du PSB recoupe par érosion la stratification des sédiments du Versoyen ; (b) des filons sédimentaires de calcschistes PSB pénétrant dans les roches du Versoyen ; (c) le remaniement de matériel détritique érodé du Versoyen à la base des calcschistes PSB. Ces structures sédimentaires polarisent le contact en montrant que la série du PSB est plus jeune que celle du Versoyen. Le complexe ophiolitique du Versoyen est donc paléozoïque et forme le socle de la série mésozoïque du PSB. Tous deux appartiennent à une même unité tectonique que nous nommons nappe du Versoyen-Petit St-Bernard. Le chevauchement de cette nappe sur celle de Tarentaise correspond à une importante discontinuité métamorphique inverse et à un changement abrupt de style tectonique. La nappe du Versoyen-Petit St-Bernard est intensément plissée par au moins deux phases de plis isoclinaux, dont au moins la première est liée à son exhumation, antérieurement à son chevauchement sur celle de Tarentaise.

  (3) Le principal corps gabbroïque du Versoyen a fourni des zircons datés par sonde ionique à 337.0 ± 4.1 Ma (Viséen, Carbonifère inférieur). Ces zircons montrent en CL un zonage oscillatoire caractéristique d'une cristallisation magmatique et ne présentent ni corrosion ni surcroissance. Nous interprétons cet âge comme celui du magmatisme ophiolitique du Versoyen.

  Ces résultats géochronologiques sont en excellent accord avec nos observations stratigraphiques et structurales et confirment l'âge paléozoïque des ophiolites du Versoyen. L'existence d'un « océan Valaisan » d'âge crétacé dans les Alpes occidentales devient très improbable. Le métamorphisme en faciès éclogite de la nappe du Versoyen-Petit St-Bernard résulte d'une subduction intra-continentale alpine guidée par une suture océanique paléozoïque. C'est un exemple du pilotage d'une grande structure alpine par une discontinuité tectonique profonde issue d'une orogenèse plus ancienne. De tels phénomènes pourraient bien être une cause essentielle de la complexité intrinsèque des Alpes.