- Email: [email protected]
Importance du volcanisme calco-alcalin miocène sur la marge sud-ouest de la Corse (campagne MARCO)
0 Acad6mie
des
CbomatCriaux (P&rologie
sciences
/ Elsevier,
Paris
/ Geomaterials / Petrology)
GCodynamique
f Geodynamics
Importance du volcanisme calco-alcalin mioche sur la marge sud-ouest de la Corse (campagne MARCO) Common occurrence of the Miocene talc-alkaline volcanism along the western Corsican margin (MARCO Cruise) Philippe Rossia, Pol Guennoca, Jean-Pierre R6hauItb, Monique Tegyex”, Jean Ferrandinl G&ard Poupeaud NadGge Rolletf, Richard Gloaguen a BRGM, BP 6009,45060 b Universitk
Nicolas Arnaud’, Bouchra *e, Marc Sossonf, Marie-Odile
OrlCans cedex 02, France
de Bretagne Occidentale,
’ UniversitC Blaise-Pascal,
CNRS UMR 6538, Brest, France
CNRS UMR 6524, Clermont-Ferrand,
France
d Universith Joseph-Fourier,
CNRS UPRES-A 5025, 38031 Grenoble,
e Universite
20250 Corte, France
Pasquale-Paoli,
’ CNRS UMR 6527, Gkosciences
Azur, 06560 Valbonne,
France
France
Abstract-During the MARCO cruise, systematic exploration along the western and northern Corsican margins was carried out by dredging. The compositions of the dredged rocks range from basalt to amphibole-biotite bearing andesite with a broad talc-alkaline character. A Miocene age has been obtained for the amphibole-biotite andesite sample DROZ both by 4”Ar-39Ar dating on hornblende (16.0 & 0.4 My) and using fission-track method on apatite (17.2 + 0.8 My). The southwestern Corsican volcanic zone represents the direct extension of the Miocene Sardinian graben volcanism north of 42”OO N. It could either be synchronous with or post-date the oceanic opening event. Such an arc volcanism probably results from the subduction to the north of the Liguro-Piemont ocean beneath Europe, the Proven&Ligurian basin being in back-arc position with respect to the studied volcanic centres. (0 Acad6mie des sciences / Elsevier, Paris.) Corsica
/ continental
margin
/cak-akdine
volcanism
/ Miocene
R&urn6 - La campagne d’exploration systGmatique de la marge ouest cot-se (MARCO) a permis de mettre en evidence I’importance et la repartition du volcanisme calco-alcalin miocene sur la marge sud-ouest de la Corse. La composition des roches drag&es va de basaltes a des andesites et des trachy-andbites. Un dge MiocGne a Cti! obtenu sur une andesite (16 f 0,4 Ma par 40Ar-3gAr sur une amphibole et 17,2 f 0,8 Ma par traces de fission sur apatite). Le volcanisme de la marge ouest corse reprbsente ainsi le prolongement sous-marin septentrional de celui du graben sarde, I’ensemble s’btendant au total sur prPs de 350 km. Ce volcanisme d’art a et6 mis en relation avec la subduction d’une partie de la croiXe ockanique de la T&hys ligure sous la croClte europeenne, le bassin liguro-provencal occupant une position d’arriere-arc. (0 Acadbmie des sciences / Elsevier, Paris.) Corse / marge continentale Note Note
presentbe remise
C. R. Acad.
par Zdenek
le 8 dkcembre
Sci. Paris,
1990.327,369-376
1997,
Sciences
/ vokanisme
caico-aicaiin
/ Miocene
Johan. acceptbe
de
aprPs rhision
la terre
et des
le 20 juillet
plan&es
1998.
/ Earth
& flanefary
Sciences
Jaknid, Beslierf,
P. Rossi et al.
Abridged
version
The western Corsican margin formed after a 30” anticlockwise rotation of the Corsica-Sardinia block away from Europe. The ages of both the rifting and drifting events are still debated. Their available spans suggest an Oligocene rifting phase dated as Oligocene (largest span: Chattian i.e from 30 to 24 MY) followed by a short oceanic accretion event during the Early Miocene (ages ranging from 24 to 15 My; Cherchi and Montadert, 19841, 21 to 18 My (Rehault, 1981; Rehault et al., 1984) or 21 to 15 My (Vigliotti and Langenheim, 1995). During the MARCO cruise, systematic exploration along the western and northern Corsican margins was carried out by dredging on board RV Le Suroit, the main result of which was the discovery of numerous outcrops of volcanic rocks along the southwestern margin. The bathymetric and seismic data indicate that the southwestern volcanic centres are scattered over a large area from the upper slope (water depth: 1 200 m> down to the foot of the margin (water depth: 2 500 m) between the northern Sardinian margin in the south and the level of Ajaccio (western Corsica). The major volcanic complexes have been mapped, taking into consideration previous work (Rehault et al., 1984; Gennesseaux et al., 19891, the results of the new dredgings and a dense network of geophysical profiles (some of which run along and across the well known NW-SE-trending pseudo-transform axes and magnetic anomalies). Petrographic and geochemical mineral data reveal a broad talc-alkaline character for these volcanic rocks. The geochemistry of the predominantly andesitic rocks reveals a Ta negative anomaly typical of arc or post-subduction signature. The compositions of the rocks range from basalt to amphibolebiotite-andesite and trachy-andesite. Among the dredged volcanics, the less weathered samples are: - an amphibole-biotite andesite-DR02--, with a fluidal hyalopilitic texture and phenocrysts of clinopyroxene, strongly zoned plagioclase (An 78-46), brown biotite (XFe-0,40) and green edenitic amphibole; - a porphyric clinopyroxene basalt-DR05-with a microlitic texture and a groundmass containing plagioclase, green amphibole and biotite microlites (lo&300 pm);
- a pyroclastic breccia-DR06--with a brown glassy groundmass containing microclasts, and with phenocrysts of plagioclase, K-feldspar, amphibole and clinopyroxene. A wide variety of rock textures including porphyric basalts, pyroclastic breccias + glassy groundmass, vitroclastic tuffs and perlitic lavas has been noticed. Evidence of emplacement below sea-level in a pelagic environment was revealed in DR03-2 (1 and 2) samples by interbedded foraminiferousbearing micritic limestones, The petrologic and age characteristics of these volcanic rocks of the southwestern Corsican margin are identical to those of the Sardinian graben (Coulon, 1977). The southwestern Corsican volcanic zone thus represents a northward prolongation, up to 42”00’N, of the Miocene Sardinian graben volcanic rocks. A Miocene age has been obtained for the amphibole-biotite andesite sample DR02 using ““Ar-3”Ar dating on hornblende (16.0 + 0.4 My) and fission-track method on apatite (17.2 f 0.8 My). 60 km southwest, a basalt from the Des Moines canyon had been previously dated (*“Ar-‘9Ar) at 16.5 My (Bellon et al., 1985). Within the western Sardinian graben, K-Ar ages of volcanic rocks define a time span from 32 to 11 My (Early OligoceneSerravalian) with a peak between 25 and 17 My (Late Oligocene-Burdigalian). Calc-alkaline magmatic rocks similar to those of CorsicaSardinia also occur in the Western Mediterranean Basin (Rehault et al., 19841, in the Southern Alps, in the Esterel massif (France) and in Betic Ranges (Spain) (Bellon, 1981). In the Corsica-Sardinia block, their emplacement is synchronous with, or slightly postdates, the oceanic opening of the northwestern Mediterranean. Such an arc volcanism dipping subduction of Europe (Rehault 1981; Provencal-Ligurian basin et al., 1997) with respect
might be related to the northward the Liguro-Piemont ocean beneath Principi and Treves, 1984), the being in back-arc position (Doglioni to the studied volcanic centres.
1. Introduction La formation de la marge occidentale de la Corse est contemporaine de la derive de 30”, dans le sens antihoraire, du (( microcontinent )) torso-sarde qui a provoque I’ouverture du bassin algero-provenGal. La datation de la chronologie detaillee de ces evenements demeure encore incertaine (Savelli et al., 1979) ; les auteurs s’accordant pour considerer que le rifting debute vers 30 Ma. La derive qui Iui succede est intervenue entre 23,5 et 18,5 Ma (Cherchi et Montadert, 1982), ou bien entre 21 et 18 Ma (Rehault et al., 1984) ou enfin entre 21 et 15 Ma (Vigliotti et Langenheim, 1985) ou 20,5-l 9 Ma (Montigny et al., 1981). C. R. Acad.
Le volcanisme calco-alcalin arogenique est bien connu en Sardaigne ; la synthese des ages publies (Montigny et al., 1981) indique une mise en place entre 32 et 11 Ma (Oligocene inferieur - Serravallien). Toutefois, I’activite majeure semble s’etre deroulee entre 20 et 17 Ma (Aquitanien superieur - Burdigalien superieur). II y est represent6 par des andesites et des laves associees (basaltes alumineux, daciteset rhyolites), ainsi que par d’importants epanchements ignimbritiques (Coulon, 1977). Des temoins de ces formations sont connus et dates (K-Ar) dans le Sud de la Corse (figure I), a Balistra (I 7,8 rt I,5 Ma ; Bellon, 1976) et Tre Padule (18,9 k 0,4 Ma et 19,3 + 0,5 Ma ; Ottaviani et al., 1996).
Sci. Paris. Sciences
de la terre
et des plan&es
/ EcHh & flanefary Sciences 1998.327.369-376
Le volcanisme
8’
calco-alcalin
miocene
de
la marge
occidentale
corse
10’
e-
_--J /6
41”
Figure 1. Repartition du volcanisme miocene au large de la c&e occidentale de la Corse et en Sardaigne (carte d’apres Carmignani et al., 1994). Position des khantillons drag& lors de la campagne MARCO et analy~12s dans ce travail. 1 : socle varisque ; 2 : formations remobilisees 21 I’alpin ; 3 : volcanisme calco-alcalin ; 4 : formations miociknes; 5 : volcanisme alcalin ; 6 : Plioci?ne et Quaternaire.
40’
Distribution of Miocene volcanism off the Corsican coast and on Sardinia (map after Carmignani. et al., 1994) with indication of location of the samples dredged during the MARCO cruise. 1: Variscan basement; 2: Alpine reworked formations; 3: calcalkaline volcanism; 4: Miocene formations; 5: alkaline volcanism; 6: Pliocene and Quaternary formations. C. R. Acad.
Sci. Paris,
1990.327.369-376
Sciences
39”
de
Ia-terre
et des
planQtes
/ Earth
& flanefary
Sciences
P. Rossi
et al.
Sur la marge ouest corse, dans le prolongement nord du graben sarde, un volcanisme sous-marin a et6 mis en evidence, en particulier en relation avec deux importantes anomalies magktiques. Sur I’une d’entre elles, des laves basaltiques prismees ont et6 prClevCes par la soucoupe Cyana (77.35.03, figure 7) dans le canyon des Moines (Bellaiche et al., 1979) et datees (40Ar-3gAr) a 16,s Ma (Bellon et al., 1985). Afin de mieux comprendre les conditions de gen&se de cette marge et d’en fournir une representation cartographique, une campagne de dragages (MARCO) a &k entreprise. Elle a pu Gtre preparke en s’appuyant sur la topographie sous-marine detailIke, ktablie par sondeur multifaisceaux (Pautot et al., 1992), ainsi que sur de nombreux nouveaux profils (campagnes Messim, Siboni, MaIis, Macolig), parmi les 11 sites drag&s entre les latitudes 41 “N et 41”52’N (sites DR02 a DR 06). Les dragages ayant permis la rkolte d’ckhantillons de volcanites sont decrits ci-apr&s et localis& sur la figure 1.
2. Description
des khantillons
Tableau I. Composition des andCsites DR02 drag&es lors de la campagne MARCO, et CAST01 (Sardaigne). &ments majeurs : fluorescence X ; Clements en traces : lCP/MS (analyse BRCM). %M! Composition of andesites, DR02 dredged during the MARCO paign, and CAST01 from northern Sardinia. Major elements: trace elements: ICP/MS (BRGM analyses).
DR02
CAST01
DR02
Ta K
CAST01
La
42
18,3
6,4
Ce
77,3
38
0,4
Pr
8,4
68
Nd
28‘9
3,2
Sm Eu
5 1,2
4,3
93
22
23
Cd
3,9
4,2
co
14
24
Ni
64
0,87
v
73
0,20
0,19
Rb
58
P. F.
14,54
1,43
Sr
78
Total
99,17
Ba 226
3
41 ,oo
54,03
Th
20,8
A&O,
18,45
18,03
Ta
2,4
Fe,O,
3,85
9,45
MnO
0,05
0,21
Nb Hf
5,l 4,6
45’
8,68
2,80
Zr
170
CaO
4,50
8,74
Cr
Na,O
3,36
2,56
W
4,05
2,24
TiO,
0,49
PI?05
100,54
1,2
Tb
0,5
0,7
Dy
2,8
4,3
Ho
0,5
0,8
Er
1,4
2,3
299
Tm
0,2
0,3
456
Yb
1,4
2,2
Lu
0.2
0,3
206 88
13
4,s 19,2
20,7
des zbolites abondantes dans la mksostase et des carbonates, prksents surtout dans des fractures de quelques phbnocristaux de plagioclase. L’analyse chimique (tableau /), normee ZI 100 (la perte au feu, de 14 %, est tr&s importante) identifie cette and& site h celles de la Sardaigne et de marges actives telles que celle du Chili. La distribution des elements en traces (figure 2) y est caractkiske par la richesse en LILE (&ments lithophiles a grand rayon ionique) ; le rapport Thfla
+--+--k-+---i-+-t
Rb Ba Th U
DR02
133
u
SiO,
Y DR02-la ; 1 b ; 2 (1) ; 2(2) ; 2(3) (longitude = 08’02, 91 ; latitude = 41”34, 08 ; profondeur = 2 250 m). Andesite a amphibole et biotite : la roche est t&s fraiche, de teinte grise. La texture est hyalopilitique fluidale, porphyrique. Dans la m&ostase vitreuse, on observe un developpement de gerbes fibro-radices de zkolites et detaches de dkvitrification. Les microlites de biotite, amphibole et plagioclase (100 2 300 pm) soulignent la fluidalith. Les phenocristaux - plagioclase trk zonk (An 78-46), biotite (X,, = 0,40) et amphibole kdenitique parfois zonbe sont de taille moyenne, de 2 ZI 3 mm, localement en assemblages glomkrophyriques. L’apatite et le zircon surtout sont frkquents. Secondairement se sont d&elopp&
CAST01
camXRF,
---t-t-+--
La Ce Sr
t-t--++---
P Nd Sm Zr Hf Eu Ti
Tb Yb
Figure 2. Distribution des Clements en trace de I’andbsite DR02 (car&), comparee P une andesite de Castelsardo (CASTOl), Sardaigne (losanges) et une andksite du Chili (cercles), dans un diagramme multi&mentaire de normalisation par rapport au manteau primitif. La sequence des &lCments est rangbe par ordre d’incompatibilitb dkroissante dans les basaltes oceaniques (Sun et MC Donough, 1989). , ‘f&g)‘“f:l’j Trace element abundances in andesite DR02 (squares), compared to Cenozoic andesite from andesite from Chile (circles) in a spider diagram normalised to primitive mantle. Elements increasing incompatibility in oceanic basalts (Sun and MC Donough, 1989).
372
C. R. Acad.
Sci. Paris,
Sciences
de
Castelsardo (CASTOl), are disposed, from
la terre
et des
plan&es
Sardinia Italy (diamonds) and right to left, according to their
/ Earth
& Hanefoty Sciences 1998.327.369-376
Le volcanisme
(- 10) est 6lev6 et comparable de subduction andines.
calco-alcalin
mioc6ne
de
la marge
cristallisation paralkle aux 6pontes tique), d’origine hydrothermale.
P celui des laves des zones
occidentale
corse
(cristallisation
axioli-
La texture est hyaline perlitique, kgkrement porphyrique. De rares microlites t&us de plagioclase montrent une structure squelettique, r&i?lant le ph6nomPne de trempe subi par la roche. La m&ostase de couleur beige, localement brunstre, car alt&r6e en produits ferrugineux (goethite) et carbonates, montre un debit perlitique. Les rares phknocristaux plagioclase et rare clino-
DR03-l(1) (longitude = 8”17, 15 ; latitude = 41”37, 50 ; profondeur = 2 300 m). Lave vitreuse a debit perlitique. Une fracture de largeur plurimillim6trique renferme un d6pBt carbonate tr&s fin d’origine sedimentaire, contenantdesforaminif&es(plancton marin)etdes lamellibranches, ainsi que des clastes cristallins anguleux. Ce carbonate micritique est bord6 par une frange de carbonate A
0.06
A&din
0.05
\ 0.04
cl
Ti
Sub-akalin 0
0.03
A Sardaigne
\
0.02
0
DRO3
l
DROS
0.01 0 0.6
0.5
0.7
0.6
1
0.9
Ca+Na
0.06 0.05
i
0
Anomghique
0.04
0
I
3 + 0.03
0.6
0.7
0.6
1
0.9
Ca ClinopymcGnes
Figure 3. Composition des clinopyroxhes des basaltes de la campagne MARCO dans les diagrammes de Leterrier et al. (1982) (DR05 : losanges ; DR03 : car&s), cornpart% a ceux d’andhsites du Nord de la Sardaigne. sa?Eq:~:s:
0.04
Sci. Paris,
Sciences
de
@pe orogknique)
T
a
0.03 Cdavdcdin i= 0.02
Plot of the compositions of clinopyroxenes from basalts dredged during the MARCO campaign onto the diagrams of Leterrier al. (1982) (DR05: diamonds; DR03: squares), compared with those of andesites from Northern Sardinia. C. R. Acad. 1998.327.368-376
de Case et de Sadrigne
fi
0.01
. 0 I
0
la terre
et des
0.05
planetes
0,l
/ Earth & Planetary
0.15 Al Sciences
0.2
0.25
0.3
P. Rossi
et al.
cristaux et lapilli abondantset anguleux, dans une matrice vitreuse brun%re, renfermant localement des microclastes cristallins. II n’y a ni de classement granulomktrique de ces fragments, ni de structure fluidale dans la matrice. La plupart des lapilli, de taille milli- a pluricentimktique, sont a texture microlitique porphyrique ; certains sont vksicuI&, voire scoriac&. Ces lapilli ont une composition de basalte & clinopyroxene ou d’andesite. Les clastes cristallins sont constitues de feldspaths (dont des feldspaths potassiques), de quelques quartz et de ClinopyroxGne. Nombreux sont les cristaux et les lapilli transform& en carbonates. Les minkraux opaques sont des oxydes de fer. Les zeolites fibreuses sont abondantes et d&eloppkes aux d&pens du plagioclase.
pyrox&ne - ont une taille moyenne de 1 a 2 mm. Apatite et magnetite I@rement hematitiske sont en petits phCnocristaux kpars. DR03-2(l) ; 2(2) (longitude = a01 7, 10 ; latitude = 41°37, 00 ; profondeur = 2 000 m). Basalte porphyrique sous-marin. La texture est porphyrique vacuolaire. Les cristaux - plagioclase (labrador), pyrox&nes & cceur de pigeonite et couronne d’augite - presentent plusieurs classes de tailles, correspondant a autant de stades de cristallisation successifs : phenocristaux (2 a 3 mm en moyenne), petits phenocristaux (0,5 mm) et microlites t&us. L’analyse & la microsonde electronique des clinopyroxenes indique qu’a la zonation optique se superpose une zonation chimique. En effet, la projection de leur composition (figure 3) dans les diagrammes de Leterrier et al. (1982) r&Ple le caractkre non alcalin des cceurs d’augite, avec toutefois une tendance alcaline dans les zones de bordure. La roche est parcourue par des fractures prckoces remplies par des sediments carbonates contenant des microorganismes. Ces dep8ts sont eux-m&mes couronnes de carbonate d’origine hydrothermale. Dans certaines vacuoles, la calcite est localement micritique et renferme des foraminifkes. DR05-l(1) ; l(2) (longitude = 8”05, 30 ; latitude = 41°49, 94 ; profondeur = 2 640 m). Basalte 2 clinopyroxene. La textureest hyalopilitique fluidale, porphyrique. Les microlites - biotite, plagioclase et amphibole - soulignent la fluidalit& Les phknocristaux - plagioclase trPs zonk, clinopyroxPne zonk, rare olivine (Fo 85), amphibole verte et biotite - sont en moyenne de taille comprise entre 2 et 3 mm. L’apatite est en inclusions automorphes dans la biotite. L’analyse des clinopyrox&nes (figure 3) r&ele leur faible enrichissement en Ti et en alcalins, qui s’accorde bien avec le caractke non alcalin des basaltes. Leur teneur en Ti les rapproche nbanmoins du champ de composition des clinopyroxenes des basaltes tholkitiques. DR06-05 (longitude = 08”14, 40 ; latitude = 41’52, 20 ; profondeur = 1 700 m). B&he pyroclastique (basique) 2 matrice vitreuse. La texture est celle d’une pyroclastite & Tableau is,g:,+ Radiometric
Temp. “C
II. Don&es experimental
4QAr/33Ar
radiombtriques data
sur les amphiboles
on amphiboles
38Ar/39Ar
from
“Ar/?‘Ar
de I’Cchantillon
DR02
3. Datations La datation par traces de fission de I’andksite DR02-1 a &Z effectuee par la m&hode du detecteur externe (Wagner et Van den Haute, 1992). Un test de x2 ayant montrk que les sges des grains pris individuellement appartenaient 2 une mGme population, deux observateurs ont obtenu, pour cette andkite, des &es de respectivement 1 $,I f 0,6 Ma et 16,4 If: 0,6 Ma (1 s), en utilisant la pooled statisticsde Green (1981). La distribution des longueurs de traces confinees, leur longueur moyenne de 15,55 mm et leur deviation standard de 0,84 mm, sont caracteristiques d’une roche volcanique n’ayant jamais et6 rkchauffee au-deli de 60 “C. L’sge pond&e de 17,2 + 0,4 Ma peut done @tre consid&& comme celui de cette andksite. La datation de I’andksite DR02-1, par la m&thode 40Ar-39Ar, a 6th effect&e au laboratoire de gkologie de I’UMR 6524 du CNRS et de I’universite Blaise-Pascal B Clermont-Ferrand, sur 20 mg environ d’amphibole obtenue apres broyage, separation densimbtrique et magnetique, puis purification sous loupe binoculaire, selon la technique d&rite par Arnaud et al. (1993). Les rksultats analytiques sont consign& dans le tableau II. DROZ.
sample.
36Ar/39Ar
39Ar 1 O-l4 mole
F 39Ar
% 4oAr*
40Ar’/39Ar
Age Ma
+10 Ma
700
2,020
0,020
0,262
5,586
0.46
5,42
16,84
0,37
12,56
1,61
800
0,883
0,020
0,138
1,441
0,32
9,21
38,54
0,46
15,78
1,52
900
1,123
0,021
0,663
2,200
0,19
11,42
33,07
0,53
17,86
2,20
950
0,855
0,028
2,437
1,640
0,15
13,23
41 ,oo
0,59
20,07
2,76
1 000
0,584
0,039
6,088
2,261
1,93
36,03
73,12
0,47
16,12
0,43
1 0.50
0,639
0,040
6,346
2,539
2,13
61,17
67,57
0,47
15,98
0,39
1 100
0,699
0,037
5,882
2,565
1,30
76,58
58,07
0,48
16,26
0,60
1 250
0,646
0,040
6,437
2,580
1,43
93,47
62,04
0,47
16,07
0,54
1 400
0,687
0,039
6,641
2,885
0,55
40,14
0,44
14,99
1,52
* argon
100,00
radiogenique
C. R. Acad.
Sci.
Paris, Sciences
de
la terre
et des
plan&es
/ Earth
& Plclnetary Sciences 1998.327,369-376
Le volcanisme
de la marge
occidentale
corse
5 -Tf age: 15.9 f 0.4 Ma Or 10
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
OYO’~A~cumulrtif
Le dbgazage des amphiboles apparait assez caractkistique, avec une dkstabilisation majeure autour de 850-900 “C, correspondant 21une dkshydroxylation principale. Le spectre resultant montre un plateau t@s bien defini permettant de calculer un %ge de 16,l f 0,4 Ma (figure 4). Les premiers 15 % du spectre sont dominks par des paliers beaucoup plus disperses, associ& 21un rapport KfCa, fonction de 37Ar/j9Ar, qui sugg&e la prksence de biotite, provenant d’un debut de d&tabilisation de I’amphibole. Ces correlations suggerent la presence de biotite non compktement skparke lors de la purification, vraisemblablement associee ?I un dkbut de destabilisation de I’amphibole. L’ensemble des points donne un 3ge isothrone de 15,8 f 0,9 Ma, mais avec une dispersion assez forte. Quoi qu’il en soit, les deux valeurs sont cohkrentes dans la limite de leurs erreurs ; la mesure de 16,l + 0,4 Ma (Burdigalien supkieur) repksente done une bonne estimation de I’dge de la roche. Age isochrone (Ma) ir 1 u 15,8 + 0,9
Rapport
40Ar/36Ar initial 319+31
Age choisi (Ma)+ 1o 16,l + 0,4
4. Distribution des principaux appareils volcaniques Le magmatisme sur la marge sud-ouest corse a d’abord et@ identifie 21 partir des importantes anomalies magn&iques linkaires orientkes NW-SE, superposkes 2 des reliefs de socle identifie en sismique rbflexion (Gennesseaux et al., 1974). La nature volcanique de ces rides a pu Gtre determinCe par les pr&vements (plongCes et dragages) de la campagne Cyaligure (Bellaiche et al., 1979 ; Bellon et al., 1985). Les nombreuses donnees de sismique reflexion
Remerciements. Nous tenons B remercier le commandant conduite des nombreuses opkations de dragage r&all&es
cette note a b&&fici&
miocene
IO --
Figure 4. Paliers de tempbrature et spectre d’lge de I’amphibule de I’andCsite DROZ. *w ihw Temperature steps and age pattern from the amphibole from DR02 andesite.
Age plateau (Ma) k 1 u 16,l +0,4
calco-alcalin
des commentaires
C. R. Acad. Sci. Paris. Sciences 1998.327.369-376
de la terre
et des conseils
et des plan&es
recueillies recemment dans la rkgion, ainsi que les prCIPvements de la campagne MARCO, permettent de prkiser et d’&endre trPs au nord la distribution de ce volcanisme miocene. Si les structures NW-SE semblent bien avoir joue un r6le dans la mise en place des appareils volcaniques align& selon celles-ci, il ne semble pas y avoir de ride volcanique continue, mais un alignement de centres d’kmission relativement isol&. L’influence des directions transverses NW-SE aurait done et6 limitke 3 la zone sud de la marge corse et au graben sarde.
5. Conclusion Les volcanites de la marge mkidionale de la Corse rev&ent des caract&es pktrologiques et chronologiques comparables 5 ceux du graben sarde. Le volcanisme calco-alcalin de la marge sud-ouest corse serait done susceptible d’en rep&enter le prolongement septentrional. Les caractPres des laves torso-sardes sont typiques des magmas g&k& dans les zones de subduction, en particulier en ce qui concerne les anomalies negatives en Ta, Nb, Ti et Zr par rapport aux elements presentant une incompatibilite voisine. La composition des clinopyrox& nes indique un caracthre calco-alcalin, avec une leg&e tendance alcaline pour I’khantillon DR03. Ce volcanisme d’art oligo-mioctine s’integre dans le cadre plus large d’une province qui s’&end des Alpes aux Cordilkres b&iques (Bellon, 1981). II a && mis en relation avec la subduction d’une partie de la croote oceanique de la T&hys ligure sous la croirte europeenne (Rehault, 1981), le syst&me Corse-Apennin &ant consid& comme un prisme d’accr&ion (Principi et Treves, 1984), le bassin liguro-provenc;al occupant une position arriere-arc (Doglioni et al., 1997).
M. Houmart et I’&quipage du N/O Le Surofl, pour leur efficacit& dons la lors de la campagne MARCO. La version dbfinitive de la r&da&ion de de R.-C. Maury et d’un relecteur anonyme.
/ Earth
& Planetary
Sciences
P. Rossi
et al.
6. Rbfhrences
Gennesseaux M., Auzende J.-M. et Ollivet J.-L. 1974. Les orientations structurales et magnetiques sous-marines au sud de la Corse et la derive torso-sarde, C. R. Acad. Sci. Paris, 278, s&ie D, 2003-2006
Arnaud N.O., Brunel M., Cantagrel J.M. et Tapponnier P. 1993. High cooling and denudation rates at Kongur-Shan, Eastern Pamir (Xinkiang, China) revealed by 40Ar-“9Ar alkali feldspar thermochronology, Tectonics, 12 (6), 1335-l 346 Bellaiche G., F., Irr F., Roure mediterraneens Bull. Sot. g&d.
Rehault J.-P., Vanney J.-R., Auzende J.-M., Courmes F. 1979. Plongees en submersible dans les canyons : principaux resultats de la campagne Cyaligure, France, XXI, 533-543
Bellon H. 1976. S&ies magmatiques n&og$nes pourtourde la Mediterrannee occidentale comparees gCochronologique, implications geodynamiques, Paris 11 -Orsay, 367 p. Bellon H. 1981. Chronologie radiomktrique tions magmatiques autour de la Mediterranee 11 Ma, in : Wezel F.C. (ed.), Sedimentary margins, CNR Italian Project of oceanography, 341-360
et quaternaires du dans leur cadre T&se, Universitk
(K-Ar) des manifestaoccidentale entre 33 et basins of mediterranean Technoprint, Bologna,
Carmignani L., Barca S., Disperati L., Fanzotti P., Funedda A., Oggiano G. et Pasci S. 1994. Tertiary compression and extension in the sardinian basement, Boll. Geoi. Theor. ed Appl., XXXVI, 141-l 44,45-62 Cherchi and early 736-739
A. et Montadert history of the
L. 1984. Oligo-Miocene western mediterranean
rift of Sardinia basin, Nature, 29,
Coulon C. 1977. Le volcanisme calco-alcalin cCnozo’ique daigne (Italic). Petrographic, gCochimie et genPse des laves ques et des ignimbrites. Signification gbodynamique, T/&e, site de Marseille, 288 p. Doglioni C., Cueguen western Mediterranean Terra Nova, 9, 109-l 12
E., S&bat extensional
Galbraith R.E. 1981. On statistical Math. Geology, 13,471-477
F. et Fernandez basins and the models
for fission
de SarandksitiUniver-
M. 1977. The alpine orogen, track
counts,
C. R. Acad.
Green P.F. 1981. A new Nucl. Tracks, 5, 76-86
at statistics
in fission
track
dating,
Leterrier]., Clinopyroxene matic series,
Maury R.C., Thonon P., Girard D. et Marchal composition as a method of identification Earth Planet. Sci. Lett., 59, 139-l 54
M. 1982. of the mag-
Montigny of Sardinia: Earth Planet.
R., Edel J.-B. et Thuizat R. 1981. Oligo-Miocene K-Ar ages and paleomagnetic data of Tertiary Sci. Letters, 54, 261-271
rotation volcanics,
Ottaviani-Spella M.-M., Girard M. et Cheilletz brites burdigaliennes du Sud de la Corse. P&rologie C. R. Acad. Sci. Paris, 323, s&ie Ila, 771-778.
A. 1996. Les ignimet datation K-Ar,
Pautot G., Bellaiche C., Vanney I.-R., Rkhault J.-P. et Coutelle 1992. MorphobathymCtrie des marges de la Corse a I’aide nouveau sondeur multifaisceaux h longue portbe, C. R. Acad. Paris, 313, s&ie II, 2003-2006 Principi G. et Treves B. 1984. II sistema torso-appenninico prisma di accrezione. Riflessi sul problema generale del pi-Apennini, Mem. Sot. Gee/. It., 28, 549-576 Rbhault J.-P. 1981. gvolution ligure (MPditerranbe occidentale), nean
R&haultJ.-P., Boillot Basin evolution,
tectonique These,
limite
A. d’un Sci. coma Al-
et sedimentaire du bassin Universitk de Paris, 232 p.
G. et Mauffret A. 1984.The Mar. Go/., 55,447-477
Savelli C., Beccaluva L., Deriu M., 1979. K,‘Ar geochronology and evolution volcanism of Sardinia (Italy), /. Volcano/.
western
Meditera-
Macciota C et Maccioni of the Tertiary ‘talc-alkalic’ Geoth. Res., 5, 257-269
L.
Sun S.S. et Mac Donough W.F. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle compositions and processes, in : Saundes A.D. et Norry M.J. (eds), Magmatism in the Ocean Bassins, Geol. Sot. London, spec. pub. 42, 313-345 Vigliotti rotating?
L. et Langenheim New palaeomagnetic
Wagner C.A. Kluwer Academic
Sci. Paris,
look
Sciences
de
V.E. 199.5. When results, Terra Nova,
et Van Den Haute P. 1992. Press, Dordrecht, 285 p.
la terre
et des
plan&es
/ Eon%
did Sardinia 7,424-435.
Fission
track
& PlanetarySciences 1998.327.369-376
stop dating,
des
CbomatCriaux (P&rologie
sciences
/ Elsevier,
Paris
/ Geomaterials / Petrology)
GCodynamique
f Geodynamics
Importance du volcanisme calco-alcalin mioche sur la marge sud-ouest de la Corse (campagne MARCO) Common occurrence of the Miocene talc-alkaline volcanism along the western Corsican margin (MARCO Cruise) Philippe Rossia, Pol Guennoca, Jean-Pierre R6hauItb, Monique Tegyex”, Jean Ferrandinl G&ard Poupeaud NadGge Rolletf, Richard Gloaguen a BRGM, BP 6009,45060 b Universitk
Nicolas Arnaud’, Bouchra *e, Marc Sossonf, Marie-Odile
OrlCans cedex 02, France
de Bretagne Occidentale,
’ UniversitC Blaise-Pascal,
CNRS UMR 6538, Brest, France
CNRS UMR 6524, Clermont-Ferrand,
France
d Universith Joseph-Fourier,
CNRS UPRES-A 5025, 38031 Grenoble,
e Universite
20250 Corte, France
Pasquale-Paoli,
’ CNRS UMR 6527, Gkosciences
Azur, 06560 Valbonne,
France
France
Abstract-During the MARCO cruise, systematic exploration along the western and northern Corsican margins was carried out by dredging. The compositions of the dredged rocks range from basalt to amphibole-biotite bearing andesite with a broad talc-alkaline character. A Miocene age has been obtained for the amphibole-biotite andesite sample DROZ both by 4”Ar-39Ar dating on hornblende (16.0 & 0.4 My) and using fission-track method on apatite (17.2 + 0.8 My). The southwestern Corsican volcanic zone represents the direct extension of the Miocene Sardinian graben volcanism north of 42”OO N. It could either be synchronous with or post-date the oceanic opening event. Such an arc volcanism probably results from the subduction to the north of the Liguro-Piemont ocean beneath Europe, the Proven&Ligurian basin being in back-arc position with respect to the studied volcanic centres. (0 Acad6mie des sciences / Elsevier, Paris.) Corsica
/ continental
margin
/cak-akdine
volcanism
/ Miocene
R&urn6 - La campagne d’exploration systGmatique de la marge ouest cot-se (MARCO) a permis de mettre en evidence I’importance et la repartition du volcanisme calco-alcalin miocene sur la marge sud-ouest de la Corse. La composition des roches drag&es va de basaltes a des andesites et des trachy-andbites. Un dge MiocGne a Cti! obtenu sur une andesite (16 f 0,4 Ma par 40Ar-3gAr sur une amphibole et 17,2 f 0,8 Ma par traces de fission sur apatite). Le volcanisme de la marge ouest corse reprbsente ainsi le prolongement sous-marin septentrional de celui du graben sarde, I’ensemble s’btendant au total sur prPs de 350 km. Ce volcanisme d’art a et6 mis en relation avec la subduction d’une partie de la croiXe ockanique de la T&hys ligure sous la croClte europeenne, le bassin liguro-provencal occupant une position d’arriere-arc. (0 Acadbmie des sciences / Elsevier, Paris.) Corse / marge continentale Note Note
presentbe remise
C. R. Acad.
par Zdenek
le 8 dkcembre
Sci. Paris,
1990.327,369-376
1997,
Sciences
/ vokanisme
caico-aicaiin
/ Miocene
Johan. acceptbe
de
aprPs rhision
la terre
et des
le 20 juillet
plan&es
1998.
/ Earth
& flanefary
Sciences
Jaknid, Beslierf,
P. Rossi et al.
Abridged
version
The western Corsican margin formed after a 30” anticlockwise rotation of the Corsica-Sardinia block away from Europe. The ages of both the rifting and drifting events are still debated. Their available spans suggest an Oligocene rifting phase dated as Oligocene (largest span: Chattian i.e from 30 to 24 MY) followed by a short oceanic accretion event during the Early Miocene (ages ranging from 24 to 15 My; Cherchi and Montadert, 19841, 21 to 18 My (Rehault, 1981; Rehault et al., 1984) or 21 to 15 My (Vigliotti and Langenheim, 1995). During the MARCO cruise, systematic exploration along the western and northern Corsican margins was carried out by dredging on board RV Le Suroit, the main result of which was the discovery of numerous outcrops of volcanic rocks along the southwestern margin. The bathymetric and seismic data indicate that the southwestern volcanic centres are scattered over a large area from the upper slope (water depth: 1 200 m> down to the foot of the margin (water depth: 2 500 m) between the northern Sardinian margin in the south and the level of Ajaccio (western Corsica). The major volcanic complexes have been mapped, taking into consideration previous work (Rehault et al., 1984; Gennesseaux et al., 19891, the results of the new dredgings and a dense network of geophysical profiles (some of which run along and across the well known NW-SE-trending pseudo-transform axes and magnetic anomalies). Petrographic and geochemical mineral data reveal a broad talc-alkaline character for these volcanic rocks. The geochemistry of the predominantly andesitic rocks reveals a Ta negative anomaly typical of arc or post-subduction signature. The compositions of the rocks range from basalt to amphibolebiotite-andesite and trachy-andesite. Among the dredged volcanics, the less weathered samples are: - an amphibole-biotite andesite-DR02--, with a fluidal hyalopilitic texture and phenocrysts of clinopyroxene, strongly zoned plagioclase (An 78-46), brown biotite (XFe-0,40) and green edenitic amphibole; - a porphyric clinopyroxene basalt-DR05-with a microlitic texture and a groundmass containing plagioclase, green amphibole and biotite microlites (lo&300 pm);
- a pyroclastic breccia-DR06--with a brown glassy groundmass containing microclasts, and with phenocrysts of plagioclase, K-feldspar, amphibole and clinopyroxene. A wide variety of rock textures including porphyric basalts, pyroclastic breccias + glassy groundmass, vitroclastic tuffs and perlitic lavas has been noticed. Evidence of emplacement below sea-level in a pelagic environment was revealed in DR03-2 (1 and 2) samples by interbedded foraminiferousbearing micritic limestones, The petrologic and age characteristics of these volcanic rocks of the southwestern Corsican margin are identical to those of the Sardinian graben (Coulon, 1977). The southwestern Corsican volcanic zone thus represents a northward prolongation, up to 42”00’N, of the Miocene Sardinian graben volcanic rocks. A Miocene age has been obtained for the amphibole-biotite andesite sample DR02 using ““Ar-3”Ar dating on hornblende (16.0 + 0.4 My) and fission-track method on apatite (17.2 f 0.8 My). 60 km southwest, a basalt from the Des Moines canyon had been previously dated (*“Ar-‘9Ar) at 16.5 My (Bellon et al., 1985). Within the western Sardinian graben, K-Ar ages of volcanic rocks define a time span from 32 to 11 My (Early OligoceneSerravalian) with a peak between 25 and 17 My (Late Oligocene-Burdigalian). Calc-alkaline magmatic rocks similar to those of CorsicaSardinia also occur in the Western Mediterranean Basin (Rehault et al., 19841, in the Southern Alps, in the Esterel massif (France) and in Betic Ranges (Spain) (Bellon, 1981). In the Corsica-Sardinia block, their emplacement is synchronous with, or slightly postdates, the oceanic opening of the northwestern Mediterranean. Such an arc volcanism dipping subduction of Europe (Rehault 1981; Provencal-Ligurian basin et al., 1997) with respect
might be related to the northward the Liguro-Piemont ocean beneath Principi and Treves, 1984), the being in back-arc position (Doglioni to the studied volcanic centres.
1. Introduction La formation de la marge occidentale de la Corse est contemporaine de la derive de 30”, dans le sens antihoraire, du (( microcontinent )) torso-sarde qui a provoque I’ouverture du bassin algero-provenGal. La datation de la chronologie detaillee de ces evenements demeure encore incertaine (Savelli et al., 1979) ; les auteurs s’accordant pour considerer que le rifting debute vers 30 Ma. La derive qui Iui succede est intervenue entre 23,5 et 18,5 Ma (Cherchi et Montadert, 1982), ou bien entre 21 et 18 Ma (Rehault et al., 1984) ou enfin entre 21 et 15 Ma (Vigliotti et Langenheim, 1985) ou 20,5-l 9 Ma (Montigny et al., 1981). C. R. Acad.
Le volcanisme calco-alcalin arogenique est bien connu en Sardaigne ; la synthese des ages publies (Montigny et al., 1981) indique une mise en place entre 32 et 11 Ma (Oligocene inferieur - Serravallien). Toutefois, I’activite majeure semble s’etre deroulee entre 20 et 17 Ma (Aquitanien superieur - Burdigalien superieur). II y est represent6 par des andesites et des laves associees (basaltes alumineux, daciteset rhyolites), ainsi que par d’importants epanchements ignimbritiques (Coulon, 1977). Des temoins de ces formations sont connus et dates (K-Ar) dans le Sud de la Corse (figure I), a Balistra (I 7,8 rt I,5 Ma ; Bellon, 1976) et Tre Padule (18,9 k 0,4 Ma et 19,3 + 0,5 Ma ; Ottaviani et al., 1996).
Sci. Paris. Sciences
de la terre
et des plan&es
/ EcHh & flanefary Sciences 1998.327.369-376
Le volcanisme
8’
calco-alcalin
miocene
de
la marge
occidentale
corse
10’
e-
_--J /6
41”
Figure 1. Repartition du volcanisme miocene au large de la c&e occidentale de la Corse et en Sardaigne (carte d’apres Carmignani et al., 1994). Position des khantillons drag& lors de la campagne MARCO et analy~12s dans ce travail. 1 : socle varisque ; 2 : formations remobilisees 21 I’alpin ; 3 : volcanisme calco-alcalin ; 4 : formations miociknes; 5 : volcanisme alcalin ; 6 : Plioci?ne et Quaternaire.
40’
Distribution of Miocene volcanism off the Corsican coast and on Sardinia (map after Carmignani. et al., 1994) with indication of location of the samples dredged during the MARCO cruise. 1: Variscan basement; 2: Alpine reworked formations; 3: calcalkaline volcanism; 4: Miocene formations; 5: alkaline volcanism; 6: Pliocene and Quaternary formations. C. R. Acad.
Sci. Paris,
1990.327.369-376
Sciences
39”
de
Ia-terre
et des
planQtes
/ Earth
& flanefary
Sciences
P. Rossi
et al.
Sur la marge ouest corse, dans le prolongement nord du graben sarde, un volcanisme sous-marin a et6 mis en evidence, en particulier en relation avec deux importantes anomalies magktiques. Sur I’une d’entre elles, des laves basaltiques prismees ont et6 prClevCes par la soucoupe Cyana (77.35.03, figure 7) dans le canyon des Moines (Bellaiche et al., 1979) et datees (40Ar-3gAr) a 16,s Ma (Bellon et al., 1985). Afin de mieux comprendre les conditions de gen&se de cette marge et d’en fournir une representation cartographique, une campagne de dragages (MARCO) a &k entreprise. Elle a pu Gtre preparke en s’appuyant sur la topographie sous-marine detailIke, ktablie par sondeur multifaisceaux (Pautot et al., 1992), ainsi que sur de nombreux nouveaux profils (campagnes Messim, Siboni, MaIis, Macolig), parmi les 11 sites drag&s entre les latitudes 41 “N et 41”52’N (sites DR02 a DR 06). Les dragages ayant permis la rkolte d’ckhantillons de volcanites sont decrits ci-apr&s et localis& sur la figure 1.
2. Description
des khantillons
Tableau I. Composition des andCsites DR02 drag&es lors de la campagne MARCO, et CAST01 (Sardaigne). &ments majeurs : fluorescence X ; Clements en traces : lCP/MS (analyse BRCM). %M! Composition of andesites, DR02 dredged during the MARCO paign, and CAST01 from northern Sardinia. Major elements: trace elements: ICP/MS (BRGM analyses).
DR02
CAST01
DR02
Ta K
CAST01
La
42
18,3
6,4
Ce
77,3
38
0,4
Pr
8,4
68
Nd
28‘9
3,2
Sm Eu
5 1,2
4,3
93
22
23
Cd
3,9
4,2
co
14
24
Ni
64
0,87
v
73
0,20
0,19
Rb
58
P. F.
14,54
1,43
Sr
78
Total
99,17
Ba 226
3
41 ,oo
54,03
Th
20,8
A&O,
18,45
18,03
Ta
2,4
Fe,O,
3,85
9,45
MnO
0,05
0,21
Nb Hf
5,l 4,6
45’
8,68
2,80
Zr
170
CaO
4,50
8,74
Cr
Na,O
3,36
2,56
W
4,05
2,24
TiO,
0,49
PI?05
100,54
1,2
Tb
0,5
0,7
Dy
2,8
4,3
Ho
0,5
0,8
Er
1,4
2,3
299
Tm
0,2
0,3
456
Yb
1,4
2,2
Lu
0.2
0,3
206 88
13
4,s 19,2
20,7
des zbolites abondantes dans la mksostase et des carbonates, prksents surtout dans des fractures de quelques phbnocristaux de plagioclase. L’analyse chimique (tableau /), normee ZI 100 (la perte au feu, de 14 %, est tr&s importante) identifie cette and& site h celles de la Sardaigne et de marges actives telles que celle du Chili. La distribution des elements en traces (figure 2) y est caractkiske par la richesse en LILE (&ments lithophiles a grand rayon ionique) ; le rapport Thfla
+--+--k-+---i-+-t
Rb Ba Th U
DR02
133
u
SiO,
Y DR02-la ; 1 b ; 2 (1) ; 2(2) ; 2(3) (longitude = 08’02, 91 ; latitude = 41”34, 08 ; profondeur = 2 250 m). Andesite a amphibole et biotite : la roche est t&s fraiche, de teinte grise. La texture est hyalopilitique fluidale, porphyrique. Dans la m&ostase vitreuse, on observe un developpement de gerbes fibro-radices de zkolites et detaches de dkvitrification. Les microlites de biotite, amphibole et plagioclase (100 2 300 pm) soulignent la fluidalith. Les phenocristaux - plagioclase trk zonk (An 78-46), biotite (X,, = 0,40) et amphibole kdenitique parfois zonbe sont de taille moyenne, de 2 ZI 3 mm, localement en assemblages glomkrophyriques. L’apatite et le zircon surtout sont frkquents. Secondairement se sont d&elopp&
CAST01
camXRF,
---t-t-+--
La Ce Sr
t-t--++---
P Nd Sm Zr Hf Eu Ti
Tb Yb
Figure 2. Distribution des Clements en trace de I’andbsite DR02 (car&), comparee P une andesite de Castelsardo (CASTOl), Sardaigne (losanges) et une andksite du Chili (cercles), dans un diagramme multi&mentaire de normalisation par rapport au manteau primitif. La sequence des &lCments est rangbe par ordre d’incompatibilitb dkroissante dans les basaltes oceaniques (Sun et MC Donough, 1989). , ‘f&g)‘“f:l’j Trace element abundances in andesite DR02 (squares), compared to Cenozoic andesite from andesite from Chile (circles) in a spider diagram normalised to primitive mantle. Elements increasing incompatibility in oceanic basalts (Sun and MC Donough, 1989).
372
C. R. Acad.
Sci. Paris,
Sciences
de
Castelsardo (CASTOl), are disposed, from
la terre
et des
plan&es
Sardinia Italy (diamonds) and right to left, according to their
/ Earth
& Hanefoty Sciences 1998.327.369-376
Le volcanisme
(- 10) est 6lev6 et comparable de subduction andines.
calco-alcalin
mioc6ne
de
la marge
cristallisation paralkle aux 6pontes tique), d’origine hydrothermale.
P celui des laves des zones
occidentale
corse
(cristallisation
axioli-
La texture est hyaline perlitique, kgkrement porphyrique. De rares microlites t&us de plagioclase montrent une structure squelettique, r&i?lant le ph6nomPne de trempe subi par la roche. La m&ostase de couleur beige, localement brunstre, car alt&r6e en produits ferrugineux (goethite) et carbonates, montre un debit perlitique. Les rares phknocristaux plagioclase et rare clino-
DR03-l(1) (longitude = 8”17, 15 ; latitude = 41”37, 50 ; profondeur = 2 300 m). Lave vitreuse a debit perlitique. Une fracture de largeur plurimillim6trique renferme un d6pBt carbonate tr&s fin d’origine sedimentaire, contenantdesforaminif&es(plancton marin)etdes lamellibranches, ainsi que des clastes cristallins anguleux. Ce carbonate micritique est bord6 par une frange de carbonate A
0.06
A&din
0.05
\ 0.04
cl
Ti
Sub-akalin 0
0.03
A Sardaigne
\
0.02
0
DRO3
l
DROS
0.01 0 0.6
0.5
0.7
0.6
1
0.9
Ca+Na
0.06 0.05
i
0
Anomghique
0.04
0
I
3 + 0.03
0.6
0.7
0.6
1
0.9
Ca ClinopymcGnes
Figure 3. Composition des clinopyroxhes des basaltes de la campagne MARCO dans les diagrammes de Leterrier et al. (1982) (DR05 : losanges ; DR03 : car&s), cornpart% a ceux d’andhsites du Nord de la Sardaigne. sa?Eq:~:s:
0.04
Sci. Paris,
Sciences
de
@pe orogknique)
T
a
0.03 Cdavdcdin i= 0.02
Plot of the compositions of clinopyroxenes from basalts dredged during the MARCO campaign onto the diagrams of Leterrier al. (1982) (DR05: diamonds; DR03: squares), compared with those of andesites from Northern Sardinia. C. R. Acad. 1998.327.368-376
de Case et de Sadrigne
fi
0.01
. 0 I
0
la terre
et des
0.05
planetes
0,l
/ Earth & Planetary
0.15 Al Sciences
0.2
0.25
0.3
P. Rossi
et al.
cristaux et lapilli abondantset anguleux, dans une matrice vitreuse brun%re, renfermant localement des microclastes cristallins. II n’y a ni de classement granulomktrique de ces fragments, ni de structure fluidale dans la matrice. La plupart des lapilli, de taille milli- a pluricentimktique, sont a texture microlitique porphyrique ; certains sont vksicuI&, voire scoriac&. Ces lapilli ont une composition de basalte & clinopyroxene ou d’andesite. Les clastes cristallins sont constitues de feldspaths (dont des feldspaths potassiques), de quelques quartz et de ClinopyroxGne. Nombreux sont les cristaux et les lapilli transform& en carbonates. Les minkraux opaques sont des oxydes de fer. Les zeolites fibreuses sont abondantes et d&eloppkes aux d&pens du plagioclase.
pyrox&ne - ont une taille moyenne de 1 a 2 mm. Apatite et magnetite I@rement hematitiske sont en petits phCnocristaux kpars. DR03-2(l) ; 2(2) (longitude = a01 7, 10 ; latitude = 41°37, 00 ; profondeur = 2 000 m). Basalte porphyrique sous-marin. La texture est porphyrique vacuolaire. Les cristaux - plagioclase (labrador), pyrox&nes & cceur de pigeonite et couronne d’augite - presentent plusieurs classes de tailles, correspondant a autant de stades de cristallisation successifs : phenocristaux (2 a 3 mm en moyenne), petits phenocristaux (0,5 mm) et microlites t&us. L’analyse & la microsonde electronique des clinopyroxenes indique qu’a la zonation optique se superpose une zonation chimique. En effet, la projection de leur composition (figure 3) dans les diagrammes de Leterrier et al. (1982) r&Ple le caractkre non alcalin des cceurs d’augite, avec toutefois une tendance alcaline dans les zones de bordure. La roche est parcourue par des fractures prckoces remplies par des sediments carbonates contenant des microorganismes. Ces dep8ts sont eux-m&mes couronnes de carbonate d’origine hydrothermale. Dans certaines vacuoles, la calcite est localement micritique et renferme des foraminifkes. DR05-l(1) ; l(2) (longitude = 8”05, 30 ; latitude = 41°49, 94 ; profondeur = 2 640 m). Basalte 2 clinopyroxene. La textureest hyalopilitique fluidale, porphyrique. Les microlites - biotite, plagioclase et amphibole - soulignent la fluidalit& Les phknocristaux - plagioclase trPs zonk, clinopyroxPne zonk, rare olivine (Fo 85), amphibole verte et biotite - sont en moyenne de taille comprise entre 2 et 3 mm. L’apatite est en inclusions automorphes dans la biotite. L’analyse des clinopyrox&nes (figure 3) r&ele leur faible enrichissement en Ti et en alcalins, qui s’accorde bien avec le caractke non alcalin des basaltes. Leur teneur en Ti les rapproche nbanmoins du champ de composition des clinopyroxenes des basaltes tholkitiques. DR06-05 (longitude = 08”14, 40 ; latitude = 41’52, 20 ; profondeur = 1 700 m). B&he pyroclastique (basique) 2 matrice vitreuse. La texture est celle d’une pyroclastite & Tableau is,g:,+ Radiometric
Temp. “C
II. Don&es experimental
4QAr/33Ar
radiombtriques data
sur les amphiboles
on amphiboles
38Ar/39Ar
from
“Ar/?‘Ar
de I’Cchantillon
DR02
3. Datations La datation par traces de fission de I’andksite DR02-1 a &Z effectuee par la m&hode du detecteur externe (Wagner et Van den Haute, 1992). Un test de x2 ayant montrk que les sges des grains pris individuellement appartenaient 2 une mGme population, deux observateurs ont obtenu, pour cette andkite, des &es de respectivement 1 $,I f 0,6 Ma et 16,4 If: 0,6 Ma (1 s), en utilisant la pooled statisticsde Green (1981). La distribution des longueurs de traces confinees, leur longueur moyenne de 15,55 mm et leur deviation standard de 0,84 mm, sont caracteristiques d’une roche volcanique n’ayant jamais et6 rkchauffee au-deli de 60 “C. L’sge pond&e de 17,2 + 0,4 Ma peut done @tre consid&& comme celui de cette andksite. La datation de I’andksite DR02-1, par la m&thode 40Ar-39Ar, a 6th effect&e au laboratoire de gkologie de I’UMR 6524 du CNRS et de I’universite Blaise-Pascal B Clermont-Ferrand, sur 20 mg environ d’amphibole obtenue apres broyage, separation densimbtrique et magnetique, puis purification sous loupe binoculaire, selon la technique d&rite par Arnaud et al. (1993). Les rksultats analytiques sont consign& dans le tableau II. DROZ.
sample.
36Ar/39Ar
39Ar 1 O-l4 mole
F 39Ar
% 4oAr*
40Ar’/39Ar
Age Ma
+10 Ma
700
2,020
0,020
0,262
5,586
0.46
5,42
16,84
0,37
12,56
1,61
800
0,883
0,020
0,138
1,441
0,32
9,21
38,54
0,46
15,78
1,52
900
1,123
0,021
0,663
2,200
0,19
11,42
33,07
0,53
17,86
2,20
950
0,855
0,028
2,437
1,640
0,15
13,23
41 ,oo
0,59
20,07
2,76
1 000
0,584
0,039
6,088
2,261
1,93
36,03
73,12
0,47
16,12
0,43
1 0.50
0,639
0,040
6,346
2,539
2,13
61,17
67,57
0,47
15,98
0,39
1 100
0,699
0,037
5,882
2,565
1,30
76,58
58,07
0,48
16,26
0,60
1 250
0,646
0,040
6,437
2,580
1,43
93,47
62,04
0,47
16,07
0,54
1 400
0,687
0,039
6,641
2,885
0,55
40,14
0,44
14,99
1,52
* argon
100,00
radiogenique
C. R. Acad.
Sci.
Paris, Sciences
de
la terre
et des
plan&es
/ Earth
& Plclnetary Sciences 1998.327,369-376
Le volcanisme
de la marge
occidentale
corse
5 -Tf age: 15.9 f 0.4 Ma Or 10
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
OYO’~A~cumulrtif
Le dbgazage des amphiboles apparait assez caractkistique, avec une dkstabilisation majeure autour de 850-900 “C, correspondant 21une dkshydroxylation principale. Le spectre resultant montre un plateau t@s bien defini permettant de calculer un %ge de 16,l f 0,4 Ma (figure 4). Les premiers 15 % du spectre sont dominks par des paliers beaucoup plus disperses, associ& 21un rapport KfCa, fonction de 37Ar/j9Ar, qui sugg&e la prksence de biotite, provenant d’un debut de d&tabilisation de I’amphibole. Ces correlations suggerent la presence de biotite non compktement skparke lors de la purification, vraisemblablement associee ?I un dkbut de destabilisation de I’amphibole. L’ensemble des points donne un 3ge isothrone de 15,8 f 0,9 Ma, mais avec une dispersion assez forte. Quoi qu’il en soit, les deux valeurs sont cohkrentes dans la limite de leurs erreurs ; la mesure de 16,l + 0,4 Ma (Burdigalien supkieur) repksente done une bonne estimation de I’dge de la roche. Age isochrone (Ma) ir 1 u 15,8 + 0,9
Rapport
40Ar/36Ar initial 319+31
Age choisi (Ma)+ 1o 16,l + 0,4
4. Distribution des principaux appareils volcaniques Le magmatisme sur la marge sud-ouest corse a d’abord et@ identifie 21 partir des importantes anomalies magn&iques linkaires orientkes NW-SE, superposkes 2 des reliefs de socle identifie en sismique rbflexion (Gennesseaux et al., 1974). La nature volcanique de ces rides a pu Gtre determinCe par les pr&vements (plongCes et dragages) de la campagne Cyaligure (Bellaiche et al., 1979 ; Bellon et al., 1985). Les nombreuses donnees de sismique reflexion
Remerciements. Nous tenons B remercier le commandant conduite des nombreuses opkations de dragage r&all&es
cette note a b&&fici&
miocene
IO --
Figure 4. Paliers de tempbrature et spectre d’lge de I’amphibule de I’andCsite DROZ. *w ihw Temperature steps and age pattern from the amphibole from DR02 andesite.
Age plateau (Ma) k 1 u 16,l +0,4
calco-alcalin
des commentaires
C. R. Acad. Sci. Paris. Sciences 1998.327.369-376
de la terre
et des conseils
et des plan&es
recueillies recemment dans la rkgion, ainsi que les prCIPvements de la campagne MARCO, permettent de prkiser et d’&endre trPs au nord la distribution de ce volcanisme miocene. Si les structures NW-SE semblent bien avoir joue un r6le dans la mise en place des appareils volcaniques align& selon celles-ci, il ne semble pas y avoir de ride volcanique continue, mais un alignement de centres d’kmission relativement isol&. L’influence des directions transverses NW-SE aurait done et6 limitke 3 la zone sud de la marge corse et au graben sarde.
5. Conclusion Les volcanites de la marge mkidionale de la Corse rev&ent des caract&es pktrologiques et chronologiques comparables 5 ceux du graben sarde. Le volcanisme calco-alcalin de la marge sud-ouest corse serait done susceptible d’en rep&enter le prolongement septentrional. Les caractPres des laves torso-sardes sont typiques des magmas g&k& dans les zones de subduction, en particulier en ce qui concerne les anomalies negatives en Ta, Nb, Ti et Zr par rapport aux elements presentant une incompatibilite voisine. La composition des clinopyrox& nes indique un caracthre calco-alcalin, avec une leg&e tendance alcaline pour I’khantillon DR03. Ce volcanisme d’art oligo-mioctine s’integre dans le cadre plus large d’une province qui s’&end des Alpes aux Cordilkres b&iques (Bellon, 1981). II a && mis en relation avec la subduction d’une partie de la croote oceanique de la T&hys ligure sous la croirte europeenne (Rehault, 1981), le syst&me Corse-Apennin &ant consid& comme un prisme d’accr&ion (Principi et Treves, 1984), le bassin liguro-provenc;al occupant une position arriere-arc (Doglioni et al., 1997).
M. Houmart et I’&quipage du N/O Le Surofl, pour leur efficacit& dons la lors de la campagne MARCO. La version dbfinitive de la r&da&ion de de R.-C. Maury et d’un relecteur anonyme.
/ Earth
& Planetary
Sciences
P. Rossi
et al.
6. Rbfhrences
Gennesseaux M., Auzende J.-M. et Ollivet J.-L. 1974. Les orientations structurales et magnetiques sous-marines au sud de la Corse et la derive torso-sarde, C. R. Acad. Sci. Paris, 278, s&ie D, 2003-2006
Arnaud N.O., Brunel M., Cantagrel J.M. et Tapponnier P. 1993. High cooling and denudation rates at Kongur-Shan, Eastern Pamir (Xinkiang, China) revealed by 40Ar-“9Ar alkali feldspar thermochronology, Tectonics, 12 (6), 1335-l 346 Bellaiche G., F., Irr F., Roure mediterraneens Bull. Sot. g&d.
Rehault J.-P., Vanney J.-R., Auzende J.-M., Courmes F. 1979. Plongees en submersible dans les canyons : principaux resultats de la campagne Cyaligure, France, XXI, 533-543
Bellon H. 1976. S&ies magmatiques n&og$nes pourtourde la Mediterrannee occidentale comparees gCochronologique, implications geodynamiques, Paris 11 -Orsay, 367 p. Bellon H. 1981. Chronologie radiomktrique tions magmatiques autour de la Mediterranee 11 Ma, in : Wezel F.C. (ed.), Sedimentary margins, CNR Italian Project of oceanography, 341-360
et quaternaires du dans leur cadre T&se, Universitk
(K-Ar) des manifestaoccidentale entre 33 et basins of mediterranean Technoprint, Bologna,
Carmignani L., Barca S., Disperati L., Fanzotti P., Funedda A., Oggiano G. et Pasci S. 1994. Tertiary compression and extension in the sardinian basement, Boll. Geoi. Theor. ed Appl., XXXVI, 141-l 44,45-62 Cherchi and early 736-739
A. et Montadert history of the
L. 1984. Oligo-Miocene western mediterranean
rift of Sardinia basin, Nature, 29,
Coulon C. 1977. Le volcanisme calco-alcalin cCnozo’ique daigne (Italic). Petrographic, gCochimie et genPse des laves ques et des ignimbrites. Signification gbodynamique, T/&e, site de Marseille, 288 p. Doglioni C., Cueguen western Mediterranean Terra Nova, 9, 109-l 12
E., S&bat extensional
Galbraith R.E. 1981. On statistical Math. Geology, 13,471-477
F. et Fernandez basins and the models
for fission
de SarandksitiUniver-
M. 1977. The alpine orogen, track
counts,
C. R. Acad.
Green P.F. 1981. A new Nucl. Tracks, 5, 76-86
at statistics
in fission
track
dating,
Leterrier]., Clinopyroxene matic series,
Maury R.C., Thonon P., Girard D. et Marchal composition as a method of identification Earth Planet. Sci. Lett., 59, 139-l 54
M. 1982. of the mag-
Montigny of Sardinia: Earth Planet.
R., Edel J.-B. et Thuizat R. 1981. Oligo-Miocene K-Ar ages and paleomagnetic data of Tertiary Sci. Letters, 54, 261-271
rotation volcanics,
Ottaviani-Spella M.-M., Girard M. et Cheilletz brites burdigaliennes du Sud de la Corse. P&rologie C. R. Acad. Sci. Paris, 323, s&ie Ila, 771-778.
A. 1996. Les ignimet datation K-Ar,
Pautot G., Bellaiche C., Vanney I.-R., Rkhault J.-P. et Coutelle 1992. MorphobathymCtrie des marges de la Corse a I’aide nouveau sondeur multifaisceaux h longue portbe, C. R. Acad. Paris, 313, s&ie II, 2003-2006 Principi G. et Treves B. 1984. II sistema torso-appenninico prisma di accrezione. Riflessi sul problema generale del pi-Apennini, Mem. Sot. Gee/. It., 28, 549-576 Rbhault J.-P. 1981. gvolution ligure (MPditerranbe occidentale), nean
R&haultJ.-P., Boillot Basin evolution,
tectonique These,
limite
A. d’un Sci. coma Al-
et sedimentaire du bassin Universitk de Paris, 232 p.
G. et Mauffret A. 1984.The Mar. Go/., 55,447-477
Savelli C., Beccaluva L., Deriu M., 1979. K,‘Ar geochronology and evolution volcanism of Sardinia (Italy), /. Volcano/.
western
Meditera-
Macciota C et Maccioni of the Tertiary ‘talc-alkalic’ Geoth. Res., 5, 257-269
L.
Sun S.S. et Mac Donough W.F. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle compositions and processes, in : Saundes A.D. et Norry M.J. (eds), Magmatism in the Ocean Bassins, Geol. Sot. London, spec. pub. 42, 313-345 Vigliotti rotating?
L. et Langenheim New palaeomagnetic
Wagner C.A. Kluwer Academic
Sci. Paris,
look
Sciences
de
V.E. 199.5. When results, Terra Nova,
et Van Den Haute P. 1992. Press, Dordrecht, 285 p.
la terre
et des
plan&es
/ Eon%
did Sardinia 7,424-435.
Fission
track
& PlanetarySciences 1998.327.369-376
stop dating,