Structural and metamorphic evolution of the Ambin massif (western Alps): toward a new alternative exhumation model for the Briançonnais domain

• Autores: Jerome Ganne, Michel Bertrand, Serge Fudral, Didier Marquer, Olivier Vidal
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 178, Nº. 6, 2007, págs. 437-458
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Évolution structurale et métamorphique du massif d'Ambin (Alpes occidentales): nouvelles contraintes géodynamiques pour les modèles d'exhumation de type « Alpes »
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• Resumen
  • English

    The basement domes of the central part of western Alps may result either from a multistage tectonic evolution with a dominant horizontal shortening component, an extensional behaviour, or both. The Ambin massif belongs to the "Briançonnais" domain and is located within the HP metamorphic zone. It was chosen for a reappraisal of the tectonic evolution of the Internal Alps in its western segment. Structural investigations have shown that Alpine HP rocks were exhumed in three successive stages. The D1 stage was roughly coeval with the observed peak metamorphic conditions and corresponds to a non-coaxial regime with dominant horizontal shortening and north movement direction. Petrological observations and P-T estimates show that the exhumation process was initiated during D1, the corresponding mechanism being still poorly understood. The D2 stage took place under low-blueschist facies conditions and culminated under greenschist facies conditions. It developed a retrogressive foliation and pervasive shear-zones at all scales that locally define major tectonic contacts. D2 shear zones show a top-to-east movement direction and correspond actually to large-scale detachment faults responsible for the juxtaposition of less metamorphic units above the Ambin basement and thus to a large part of the exhumation of HP rocks toward the surface. D2 shear zones were subsequently deformed by D3 open folds, large antiforms (e.g. the Ambin dome) and associated brittle-ductile D3 shear-bands. The D1 to D3 P-T conditions and P-T path of the blueschists occurring in the deepest part of the Ambin dome, was estimated by using the multi-equilibrium thermobarometric method of the Tweeq and Thermocalc softwares. Peak pressure conditions, estimated at about 14--16 Kb, 500oC, are followed by a nearly-isothermal decompression that occurred concurrently with the major D1--D2 change in the ductile deformation regime. Eastwards, the Schistes Lustrés units exhibit a similar geometry on top of the Gran Paradiso dome but exhibit opposite D2 movement direction. Lower-grade units are lying above higher-grade units, the shear zones occurring in between being similar to Ambin's D2 detachments. Thus at regional scale, the D2 detachments seem to form together with the Ambin shear-zones, a network of conjugate detachments. Such a pattern suggests that the exhumation history is mostly controlled by a D2+D3 crustal-scale vertical shortening resulting in the thinning of the previous tectonic pile formed during D1. The slab-break off hypothesis may explain such an extensional behaviour within the western Pennine domain. It is suggested that the thermo-mechanical rebound of the residual European slab initiated between 35 and 32 Ma the fast exhumation of the previously thickened orogenic wedge (stack of D1 HP slices). It was immediately followed by a collapse of the wedge that may correspond to the E-W Oligocene extensional event responsible for the opening of rifts in the West European platform.

  • français

    Dans les Alpes occidentales, la plupart des modèles évolutifs envisagent que les nappes, formées de croûte océanique et de croûte continentale européenne et apulienne, ont été progressivement exhumées à la faveur d'une ou plusieurs phases tectoniques tangentielles syn-schistes bleus à vergence ouest ou nord-ouest, synthétiques de la subduc-tion. Le problème abordé dans ce papier est celui de la dynamique d'exhumation de ces unités de nappes, métamorphi-sées à haute pression, que nous avons étudiées dans un secteur du domaine briançonnais -- les Alpes Graies méridionales, en insistant surtout sur la traduction structurale et métamorphique des derniers stades de leur exhumation. Cette étude est centrée sur le dôme de socle Briançonnais du massif d'Ambin qui apparaît en fenêtre tectonique sous les couvertures océaniques des Schistes Lustrés.

    Les principaux résultats de cette étude montrent : (1) qu'une phase tectonique syn-schistes bleus à vergence nord à nord-ouest est préservée. Mal exprimée dans les superstructures, elle est prédominante au c'ur du dôme. Nous défi-nissons ainsi un premier épisode D1 associé au pic de pression et de température (association grenat-jadéite -- 15 Kb, 500 oC). (2) C'est une phase cisaillante post-HP à vergence est, l'épisode D2, qui est responsable de la structuration ma-jeure du massif d'Ambin, tant dans les unités de socle que dans les unités de couverture. La déformation correspondant à cet épisode est syn-métamorphe depuis le faciès des Schistes bleus de bas grade (association glaucophane-chloritoïde: 7 à 9 Kb, 480oC) jusqu'au faciès des Schistes verts (association chlorite-albite: 3 à 5 Kb, 300 oC). (3) A une échelle plus régionale, nous montrons que les zones de cisaillement D2 post HP à vergence est (décrites dans les massifs d'Ambin et Vanoise Sud), Ouest (décrites à l'ouest des massifs du Gran Paradiso et de Dora Maïra) ainsi que les cisaillements à ver-gence conjuguée (décrits dans l'ensellement des Schistes Lustrés situé entre ces massifs) s'inscrivent globalement dans un mécanisme de déformation par amincissement, qui contribuent à une part importante de l'exhumation des roches al-pines de HP-BT. Dans le scénario proposé, l'amincissement D2 survient à la limite Eocène supérieur -- Oligocène infé-rieur, à la suite d'une perturbation thermique et mécanique affectant la lithosphère européenne (rupture du panneau lithosphérique plongeant ?). Cet épisode d'amincissement D2 marque donc une frontière géodynamique majeure entre l'histoire ductile des domaines internes (dynamique précoce de type subduction liée à l'exhumation des unités HP) et l'histoire de la collision post-oligocène qui prédomine dans les domaines externes (dynamique tardive de type collision associée au fonctionnement des bassins molassiques d'avant chaîne).