65 m.y.-long magmatic activity in Sumatra (Indonesia), from Paleocene to Present

• Autores: Hervé Bellon, René C. Maury, . Sutanto, Rubini Soeria-Atmadja, Joseph Cotten, Mireille Polvé
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 175, Nº. 1, 2004, págs. 61-72
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • 65 Ma d'activité magmatique à Sumatra (Indonésie), du Paléocène à l'Actuel
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• Resumen
  • English

    Sumatra is the largest volcanic island of the Indonesian archipelago. The oblique subduction of the Indian Ocean lithosphere below the Sundaland margin is responsible for the development of a NW-SE trending volcanic arc, the location of which coincides approximately with the Great Sumatran Fault Zone (GSFZ). We present in this paper ca. 80 new 40K-40Ar ages measured on Cenozoic calc-alkaline to shoshonitic magmatic rocks sampled all along this arc from Aceh to Lampung. The results show that magmatic activity started during the Paleocene (ca. 63 Ma) all along the arc, and was more or less permanent until Present. However, its spatial distribution increased at ca. 20 Ma, a feature possibly connected to the development of the Great Sumatran Fault. The position of Plio-Quaternary magmatic rocks is shifted away from the trench by a few tens of kilometres with respect to that of Paleocene to Miocene ones, a feature consistent with a significant tectonic erosion of the Sundaland margin during the Cenozoic.

    The studied samples display typical subduction-related geochemical signatures. However, we have been unable to identify clear geochemical trends, either spatial or temporal. We suggest that the lack of such regular variations reflects a complex igneous petrogenesis during which the contribution of the Sundaland continental crust overprinted those of the mantle wedge and the subducted slab.

  • français

    Sumatra, la plus grande île volcanique de l'archipel indonésien, a une forme allongée NW-SE sur 1650 km, parallèlement à la fosse de la Sonde (fig. 1, cartouche). Elle résulte de l'évolution de la marge continentale eurasiatique de la Sonde affectée depuis le début du Cénozoïque par la subduction de la lithosphère océanique indienne. La convergence oblique est en partie accommodée par de grands décrochements, parmi lesquels la Grande Faille de Sumatra (GSFZ) dont le trajet coïncide en de nombreux secteurs avec la position de l'arc volcanique plio-quaternaire.

    Nous avons échantillonné les ensembles magmatiques cénozoïques de Sumatra au niveau de 8 secteurs régulièrement répartis le long de l'arc (fig.1 et 2), d'Aceh (1) à Lampung (8). Les analyses géochimiques (éléments majeurs et en traces) de ces roches principalement basaltiques et andésitiques (tabl. I) indiquent leur caractère majoritairement calco-alcalin, faiblement potassique à potassique, ou bien shoshonitique pour quelques échantillons (fig. 3). Ces laves possèdent les caractéristiques minéralogiques et chimiques typiques des magmas d'arc, et présentent notamment des spectres d'éléments incompatibles faiblement à très enrichis (fig. 3) montrant des anomalies négatives en Nb et Ti. On note la présence de magmas dérivés de l'anatexie de la croûte continentale, et généralement mis en place sous forme d'ignimbrites (tuffs de Lampung et de Toba par exemple).

    Quatrevingt datations 40K-40Ar nouvelles de ces roches magmatiques sont présentées en tableau II. Elles démontrent que l'activité magmatique de l'arc de la Sonde a commencé au Paléocène vers 63 Ma, au nord, au centre et au sud de Sumatra (fig. 2), et non à l'Eocène inférieur comme le suggéraient la plupart des travaux antérieurs [Hamilton, 1979]. Ce résultat ne conduit cependant pas à modifier les modèles géodynamiques récents d'évolution du SE asiatique [Rangin et al., 1990a,b ; Hall, 1996, 2002]. Au Miocène terminal, les sites du magmatisme se déplacent de quelques dizaines de kilomètres au plus en s'éloignant de la fosse (fig. 1), ce qui peut refléter l'intervention de processus d'érosion tectonique. A partir de ce stade, l'activité magmatique affecte l'ensemble de l'île, et se localise principalement au niveau de la GSFZ qui semble contrôler souvent sa mise en place.

    A l'inverse du cas de l'île voisine de Java (et de nombreux autres arcs insulaires), on n'observe pas à Sumatra de variation régulière des caractéristiques géochimiques des magmas, et en particulier de leur enrichissement en éléments incompatibles, en fonction de leur âge et/ou de leur localisation spatiale (fig. 5). Nous attribuons cette particularité à une histoire pétrogénétique complexe. Au cours de celle-ci, les signatures géochimiques du manteau de l'arc et de la lithosphère subduite ont été en grande partie masquées par l'empreinte laissée par les processus d'anatexie, de contamination par la croûte et d'assimilation couplée à la cristallisation fractionnée.