Les éclogites continentales du Trias supérieur dans le centre du plateau tibétain révèlent une subduction continentale de la Paléotéthys

Contexte académique

Le plateau tibétain est l’un des plus jeunes et des plus hauts plateaux de la Terre, dont la formation est étroitement liée à la fermeture de l’océan Téthys et à la collision des plaques indienne et eurasienne. L’océan Paléotéthys, un océan majeur du Mésozoïque, a eu un impact profond sur l’évolution géologique du plateau tibétain. Pendant longtemps, les éclogites du plateau tibétain ont été considérées comme le produit de la subduction de la croûte océanique de la Paléotéthys. Cependant, des études récentes suggèrent que certaines éclogites pourraient avoir une origine continentale. Cette découverte est d’une grande importance pour comprendre l’évolution géologique du plateau tibétain.

Cette étude vise à révéler l’origine des éclogites continentales du Trias supérieur dans le centre du plateau tibétain et leur signification pour la compréhension de la fermeture de l’océan Paléotéthys. À travers des analyses pétrologiques, géochimiques et géochronologiques détaillées, les auteurs cherchent à répondre aux questions suivantes : Quelle est la nature du protolithe de ces éclogites ? Comment se sont-elles formées ? Quelles implications ont ces éclogites pour la compréhension de la fermeture de l’océan Paléotéthys ?

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Wang Xu, Lishuang Liu, Matthew J. Kohn, Pinghua Liu et Jia Cai. Les auteurs sont affiliés respectivement à l’Institut de géologie de l’Académie chinoise des sciences géologiques, à l’École de gestion de la sécurité nationale et des urgences de l’Université normale de Pékin, et au Département des géosciences de l’Université d’État de Boise. L’article a été publié en ligne le 18 octobre 2024 dans la revue Geology, avec le DOI 10.1130/G52796.1.

Processus de recherche

1. Collecte des échantillons et analyse préliminaire

L’équipe de recherche a collecté des échantillons dans quatre zones différentes (A-D) de la ceinture d’éclogites de Pianshishan, située dans le centre du plateau tibétain. Ces échantillons sont principalement des éclogites à grain fin et à texture granoblastique, composées de grenat et de clinopyroxène, avec des quantités variables d’amphibole et de petites quantités de phénite, de quartz et de rutile. L’équipe a effectué des analyses pétrologiques et minéralogiques détaillées pour déterminer les assemblages minéraux et les conditions de métamorphisme.

2. Modélisation des équilibres de phases

Pour déterminer les conditions de métamorphisme des éclogites, l’équipe a réalisé des modélisations d’équilibres de phases. En utilisant des diagrammes de phases isochimiques saturés en H2O, l’équipe a prédit les assemblages minéraux et les conditions de pression-température au pic du métamorphisme. Les résultats montrent que les échantillons 23xw13-9 et 23xw14-8 ont atteint des conditions de pic de 2.08-2.12 GPa/528-537°C et 2.07-2.13 GPa/524-537°C, respectivement. Ces résultats indiquent que les éclogites de Pianshishan ont subi un métamorphisme de faciès éclogitique à haute pression, mais n’ont pas atteint des conditions ultra-haute pression.

3. Géochronologie U-Pb sur zircon

L’équipe a effectué des datations U-Pb par ablation laser couplée à un spectromètre de masse à plasma inductif multicollecteur (LA-(MC)-ICP-MS) sur des zircons provenant de six échantillons d’éclogites. Les résultats montrent que les âges des cœurs de zircon des échantillons 23xw14-10b, 23xw14-20 et 23xw14-25 sont de 240±1 Ma, 241±1 Ma et 239±1 Ma, respectivement, tandis que les bords de zircon de l’échantillon 23xw14-20 ont un âge de 235±1 Ma. De plus, les cœurs de zircon des échantillons 23xw13-10, 23xw14-9 et 23xw14-10a ont des âges de 1847±10 Ma, 1862±6 Ma et 1856±7 Ma, respectivement. Ces résultats suggèrent que le protolithe des éclogites de Pianshishan s’est formé vers 240 Ma et a subi un métamorphisme éclogitique vers 235 Ma.

4. Analyse géochimique

L’équipe a effectué des analyses géochimiques sur roche totale des éclogites de Pianshishan. Sur la base des caractéristiques géochimiques, les éclogites peuvent être divisées en deux groupes : le premier groupe présente de faibles teneurs en SiO2 (45.0-47.4 % en poids) et en Al2O3 (11.5-13.2 % en poids), mais des teneurs élevées en TiO2 (4.0-5.8 % en poids), similaires aux basaltes d’îles océaniques (OIB) et aux basaltes intraplaques ; le second groupe présente des teneurs plus élevées en SiO2 (47.9-49.0 % en poids) et en Al2O3 (14.4-15.7 % en poids), mais des teneurs plus faibles en TiO2 (1.1-2.6 % en poids), similaires aux basaltes de dorsale océanique (MORB) et à la croûte inférieure. Ces résultats suggèrent que le protolithe des éclogites de Pianshishan a pu subir une contamination par des matériaux crustaux.

Résultats principaux

1. Conditions de métamorphisme des éclogites : Les modélisations d’équilibres de phases montrent que les éclogites de Pianshishan ont subi un métamorphisme de faciès éclogitique à haute pression, avec des conditions de pic de ~2.1 GPa/530°C. Ces résultats indiquent que le protolithe des éclogites a été subducté à au moins 75 km de profondeur.

2. Géochronologie des éclogites : Les datations U-Pb sur zircon montrent que le protolithe des éclogites de Pianshishan s’est formé vers 240 Ma et a subi un métamorphisme éclogitique vers 235 Ma. De plus, les âges anciens des cœurs de zircon (~1850 Ma) suggèrent que le protolithe des éclogites a pu subir une contamination par des matériaux crustaux.

3. Caractéristiques géochimiques des éclogites : Les analyses géochimiques montrent que les éclogites de Pianshishan peuvent être divisées en deux groupes, similaires respectivement aux basaltes d’îles océaniques et à la croûte inférieure. Ces résultats suggèrent que le protolithe des éclogites a pu subir une contamination par des matériaux crustaux.

Conclusions et signification

Cette étude a identifié pour la première fois des éclogites formées par subduction continentale de la Paléotéthys dans le centre du plateau tibétain. Le protolithe de ces éclogites s’est formé vers 240 Ma et a subi un métamorphisme éclogitique à haute pression vers 235 Ma. En combinant ces résultats avec ceux des éclogites de Qianmai dans le sud-ouest de la Chine, l’équipe propose que la fermeture de l’océan Paléotéthys a entraîné la subduction de matériaux continentaux à des profondeurs mantelliques, formant une zone de subduction continentale de 2500 km de long. Cette découverte non seulement révèle le processus de fermeture de l’océan Paléotéthys, mais offre également une nouvelle perspective pour comprendre les changements climatiques globaux du Trias supérieur.

Points forts de la recherche

1. Première découverte d’éclogites formées par subduction continentale de la Paléotéthys : Cette étude a identifié pour la première fois des éclogites formées par subduction continentale de la Paléotéthys dans le centre du plateau tibétain, fournissant de nouvelles preuves pour comprendre l’évolution géologique du plateau.

2. Révélation du processus de fermeture de l’océan Paléotéthys : À travers des analyses pétrologiques, géochimiques et géochronologiques détaillées, l’équipe a révélé le processus de fermeture de l’océan Paléotéthys, proposant une zone de subduction continentale de 2500 km de long.

3. Nouvelle perspective sur les changements climatiques globaux du Trias supérieur : L’équipe propose que la formation de chaînes de montagnes de haute altitude lors de la fermeture de l’océan Paléotéthys a pu influencer le climat global du Trias supérieur, en particulier les moussons intenses de l’épisode pluvial carnien (Carnian Pluvial Episode).

Autres informations utiles

L’équipe suggère également que la formation de chaînes de montagnes de haute altitude lors de la fermeture de l’océan Paléotéthys a pu avoir un impact significatif sur le climat global du Trias supérieur. Des études futures sur les modèles climatiques pourraient explorer plus en détail l’influence de ces montagnes sur le climat du Trias supérieur.