A ambiência geotectônica das rochas máfico-ultramáficas do sudoeste do Cráton Amazônico é, de uma maneira geral, pouco conhecida. A maioria dos trabalhos desta porção cratônica está enfocada nos estudos geocronológicos em granitóides, de modo que pouco se sabe sobre a origem e significado tectônico destas rochas. Neste contexto, esta pesquisa buscou contribuir para o conhecimento da evolução geotectônica do sudoeste do Cráton Amazônico, através da caracterização de um complexo ofiolítico Mesoproterozóico, correspondente ao Complexo Trincheira, de idade Calimiana. Desta forma, uma nova proposta de modelo tectônico é aqui apresentada, a qual explica muitas das características anteriormente enigmáticas da história Pré-cambriana desta área-chave e possibilita outras alternativas para a reconstrução do supercontinente Columbia. O ofiolito Trincheira é composto de rochas extrusivas (anfibolitos derivados de basaltos maciços e almofadados), intrusivas máfico-ultramáficas, chert, formação ferrífera bandada, pelitos, psamitos e pequena proporção de rochas cálcio-silicáticas. A composição geoquímica das rochas extrusivas e intrusivas máfico-ultramáficas mostra semelhanças com os basaltos toleiíticos modernos, as quais possuem moderado a forte fracionamento de elementos terras-raras leves, padrão quase horizontal dos elementos terras-raras pesados e moderada a forte anomalia negativa dos elementos de alto campo de força (especialmente Nb), uma assinatura geoquímica típica de zona de subducção. As unidades basais do ofiolito Trincheira são quimicamente similares aos modernos basaltos de cadeia meso-oceânica (MORB). Esse comportamento químico muda para as unidades de topo as quais apresentam uma assinatura similar aos toleiítos de arco-de- ilha (IAT). Portanto, o ofiolito Trincheira deve ter sido originado em um ambiente intra-oceânico de supra-subducção composto de um sistema de arco/retro-arco. Os dados isotópicos de Sm, Nd e Sr para essas rochas indicam valores iniciais de Nd de moderados a altamente positivos (+2.6 a +8.8) e muito baixa razão inicial de 87Sr/86Sr (0,7013 – 0,7033), sugerindo que esses magmas foram originados a partir de uma fonte mantélica empobrecida e nada ou fracamente contaminados por componentes de subducção. O complexo ofiolítico foi deformado, metassomatizado e metamorfisado durante o desenvolvimento da Faixa Móvel Guaporé, um orógeno acrescionário-colisional Mesoproterozóico (1,47-1,35 Ba), constituído pela zona de sutura Guaporé, a qual une o Cráton Amazônico com o Bloco Paraguá. A fase colisional que marca o encaixe final dessas duas massas continentais ocorreu por volta de 1,35 Ba, onde o metamorfismo atingiu temperaturas entre 780 a 853°C nos granulitos máficos e 680 a 720°C nos anfibolitos, com pressão média de 6,8 kbar. A sutura Guaporé foi reativada no final do Mesoproterozóico e evoluiu para a abertura de um rift intracontinental, com a sedimentação das rochas dos Grupos Nova Brasilândia e Aguapeí, o qual marca a fragmentação final do supercontinente Columbia, por volta de 1,3-1,2 Ba. Granulitos máficos, anfibolitos e trondhjemitos da porção meridional do Cinturão Nova Brasilândia, representativos da última fase compressional que afetou o sudoeste do Cráton Amazônico, forneceram idades U-Pb de 1110 Ma, as quais datam o metamorfismo de alto grau e o fechamento do rift, processo resultante da acresção do microcontinente Arequipa-Antofalla ao Cráton Amazônico. Portanto, a fragmentação do supercontinente Columbia foi seguida rapidamente pela aglomeração de outras massas continentais, formando o supercontinente Rodínia, por volta de 1100 Ma. / The tectonic framework of the ultramafic-mafic rocks of the southwestern Amazon Craton is generally little known. Most of work this cratonic portion is focused on the geochronological studies of granitoids, so that little is known about the origin and tectonic significance of these rocks. In this context, this study contributes to the knowledge of the tectonic evolution of the southwestern Amazon Craton, through the characterization of a Mesoproterozoic ophiolitic complex, corresponding to the Trincheira Complex of Calymmian age, and propose a tectonic model that explains many previously enigmatic features of the Precambrian history of this key craton, and discuss its role in the reconstruction of the Columbia supercontinent. The complex comprises extrusive rocks (fine-grained amphibolites derived from massive and pillowed basalts), mafic-ultramafic intrusive rocks, chert, banded iron formation, pelites, psammitic and a smaller proportion of calc-silicate rocks. The geochemical composition of the extrusive and intrusive rocks indicates that all noncumulus mafic-ultramafic rocks are tholeiitic basalts. These rocks display moderately to strongly fractionation of light rare earth elements (LREE), near-flat heavy rare earth elements (HREE) patterns and moderate to strong negative high field strength elements (HFSE) anomalies (especially Nb), a geochemical signature typical of subduction zones. The lowest units of the Trincheira ophiolite are similar to the modern mid-ocean ridge basalt (MORB). This behavior changes to an island arc tholeiites (IAT) signature in the upper units of the Trincheira ophiolite. Therefore, the Trincheira ophiolite appears to have originated in an intraoceanic supra-subduction setting composed of an arc-back-arc system. Mafic-ultramafic rocks of the Trincheira ophiolites display moderate to highly positive initial Nd values of +2.6 to +8.8 and very low values for the initial 87Sr/86Sr ratio (0.7013 - 0.7033). It is suggested that these magmas originated from a depleted mantle source, which experienced low degree of contamination by variable subduction components. The ophiolitic sequence was deformed, metasomatized and metamorphosed during the development of the Alto Guaporé Belt, a Mesoproterozoic accretionary-collisional orogen that represents the Guaporé suture zone. Metamorphism was pervasive and reached temperatures of 780-853°C in mafic granulites and 680-720°C in amphibolites under an overall pressure of 6.8 kbar. The Guaporé suture zone is defined by the ESE–WNW trending mafic-ultramafic belt formed during a Mesoproterozoic (ca. 1.47-1.43 Ga) accretionary phase, and overprinted by upper amphibolite-granulite facies metamorphism during collisional phase in the Ectasian (~1.35 Ga), which mark the docking final of the Amazon craton and Paraguá Block. This suture was reactivated and evolved from the development of an intracontinental rift environment, represented by Nova Brasilândia and Aguapeí Groups, which mark the final breakup of the supercontinent Columbia in the late Mesoproterozoic (ca. 1.3-1.2 Ga). Mafic granulites, amphibolites and trondhjemites in the northernmost portion of the Nova Brasilândia belt yield U-Pb zircon ages ca. 1110 Ma, which dates the high-grade metamorphism and the closure of the rift, due to the accretion of the Arequipa-Antofalla basement to the Amazon craton. Therefore, the breakup of supercontinent Columbia was followed in short sequence by the assembly of supercontinent Rodinia at ca. 1100 Ma.

The Cuesta Ridge ophiolite is one of the best-preserved remnants of mid-Jurassic ophiolite in California. Geologic mapping and petrologic studies show that it comprises (1) harzburgite mantle tectonite, (2) dunite-rich mantle transition zone (MTZ), (3) wehrlite and pyroxenite, (4) isotropic gabbro, (5) sheeted dike/sill complex, (6) volcanic rocks (7) late-stage dikes and flows, and (8) tuffaceous radiolarian chert. The sheeted dike/sill complex is dominated by quartz diorite, with significant modal quartz and hornblende. The volcanic section is dominated by arc tholeiite and boninitic lavas. Boninites, with high MgO, Cr, and Ni comprise 40% of the volcanic rocks. Latestage dikes and lava flows below the overlying chert, have a MORB-like affinity. These data suggest formation in a supra-subduction zone setting with three stages of arc-related magmatism before late-stage MORB magmatism. I infer formation above the east-dipping proto-Franciscan subduction zone and suggest that ophiolite formation was terminated by a ridge subduction/collision event.

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Ophiolites - thrust sheets of oceanic lithosphere that have been emplaced onto the continental margin - provide the opportunity to explore the structure and genesis of oceanic crust. As many ophiolites formed above subduction zones, they also allow for the investigation of mantle wedge and subduction interface processes. This the- sis examines the Oman-United Arab Emirates (UAE) ophiolite, which is the largest and most intensely studied ophiolite on Earth. Three distinct problems are addressed. (1) Recent research has proposed that the architecture and tectonic evolution of the ophiolite in the UAE differs from in Oman. In Chapter 2, I test this hypothesis by integrating new geological mapping and field observations with previously published maps of the ophiolite in the UAE. My results indicate that the ophiolite is gently folded, but otherwise largely intact. I demonstrate that the architecture of the ophi- olite in the UAE is not significantly different from in Oman. Thus, there is no basis for a different tectonic evolution as recently proposed. (2) Observations from exper- iments and small-scale natural shear zones indicate that volumetrically-minor phases can control strain localization. In Chapter 3, I test the hypothesis that minor phases control strain-localisation at plate boundaries. To do so, I analyzed peridotites from the base of the ophiolite, a palaeosubduction interface. My results demonstrate that minor phases limited olivine grain growth, which led to rheological weakening. (3) The mechanisms by which metamorphic soles detached from the downgoing slab and accreted to the hanging-wall mantle is unclear. In Chapter 4, I examine a transect across the metamorphic sole in the UAE. My results reveal that granulite formation was more extensive than is typically considered. I propose that granulite formation resulted in rheological strengthening, which caused the subduction interface to migrate into the downgoing slab and accrete the metamorphic sole.

The thesis presents the application of the magnetotelluric (MT) sounding method to image Earth’s crust in Oman and South Australia. The aim of these MT surveys is to provide constraints on the geological interpretation of emplacement scenarios and the tectonic evolution of the geological domain. The thesis concentrates on the methodological aspects of the MT technique, e.g. the data analysis and modelling of electromagnetic fields. The phase tensor approach by Caldwell et al. (2004) is applied to the data and provides insights into the dimensionality of the MT data in even complex and electrically distorted terranes. Modelling and inversion of the MT data is performed with various 2-D and 3-D codes to show how the interpretation of the data can benefit from multiple modelling approaches. Data collected in a 2-D survey across the Oman ophiolite mountains show complex behaviour and 2-D inversion and 3-D forward modelling resolve ambiguities in the emplacement scenario of the Oman ophiolite. It is believed that initial underthrusting of the Jurassic-Cretaceous oceanic lithosphere was followed by exhumation. Further oceanic thrusting subsequently led to rising of lower-plate eclogites and eventually gravitational collapse of the ophiolite onto the margin (Gray et al., 2000). The 3-D inversion code by (Siripunvaraporn et al., 2005a) was expanded to incorporate static shift corrections and inversion model misfits have therefore improved significantly compared to inversion models without static shift correction. 2-D and 3-D surveys across the South Australian Gawler Craton reveal deep crustal conductors which are connected to near surface mineralisation systems of the IOCG Olympic Dam deposit in the north-eastern part of the craton and the Au-dominated central Gawler Craton provinces. / Thesis (Ph.D.) -- University of Adelaide, School of Earth and Environmental Sciences, 2008

Objectifs<br />- Décrypter l'évolution géodynamique de la Péninsule de Biga (Turquie du N-O), à travers l'analyse de deux objets géologiques peu connus: (1) le mélange d'accrétion de Çetmi, (2) et l'ophiolite d'Ezine et son substratum sédimentaire.<br />- Préciser les relations tectonique/sédimentation pendant l'exhumation Tertiaire du Kazdag Core Complex, péninsule de Biga, substratum métamorphique du mélange.<br /><br />Méthodes<br />- Cartographie de terrain (7 mois effectifs).<br />- Sédimentologie de faciès (silicoclastique et carbonaté) et pétrographie sédimentaire.<br />- Micropaléontologie.<br />- Pétrographie et géochimie sur roche totale des roches basiques.<br />- Datations radiochronologiques.<br />- Géodynamique.<br /><br />Principaux Résultats<br />- Le mélange de Çetmi:<br />- Il s'agit d'un mélange non métamorphique, de type tectonique.<br />- Inventaire complet et description des lithologies du mélange et détermination de leur âge: le mélange est constitué de blocs de calcaires néritiques et pélagiques (Trias), de radiolarites (Jurassique), de roches basiques de type VAB and WPB, de turbidites, et d'éclogite, dans une matrice de greywacke-shale (Albien-Cénomanien).<br />- Le mélange a cessé de fonctionner avant le Cénomanien (concordance des âges de la lithologie la plus jeune et de la série discordante sus-jacente).<br />- Classification: mélange de type fore-arc.<br />- Proposition de corrélations avec les mélanges Rhodope (Grèce/Bulgarie) et non avec les mélanges turcs.<br />- L'ophiolite et son substratum:<br />- Le substratum de l'ophiolite est une séquence sédimentaire carbonatée continue, subdivisée en trois formations. Son âge est Permien moyen-Trias inférieur.<br />- Cette série sédimentaire est interprétée comme une série carbonatée transgressive en contexte extensif (formations inférieures), précédant une série syn-rift (formation supérieure).<br />- Proposition de corrélations de cette série avec la marge sud Rhodope.<br />- Reconnaissance et datation de la semelle métamorphique de l'ophiolite (125 Ma, âge Ar/Ar).<br />- Exhumation du Kazdag Core Complex:<br />- Elle est accomodée à la fin de l'Oligocène par l'activité d'une faille de détachement à faible pendage.<br />- Cette faille contrôle le dépôt d'un bassin sédimentaire continental syn-tectonique, de type "supra-detachement basin".<br />- Une deuxième phase de surrection Plio-Quaternaire, accomodée par des failles normales à fort pendage, reprend toutes les structures précédentes.<br />- Proposition d'un scénario pour l'évolution géodynamique Permo-Crétacé de la Péninsule de Biga (reconstructions paléogéographiques).

L'ophiolite d'Oman permet d'étudier un morceau de lithosphère océanique formé à une dorsale rapide et échoué sur le continent. La structure générale permet de reconnaître la présence de plusieurs diapirs dont certains alimentaient la dorsale d'origine, partiellement obductée avec l'ophiolite. Le diapir de Maqsad est l'exemple type d'un diapir à l'axe. Les linéations verticales couvrent 100 km2 et tournent à l'horizontale au sein d'une zone de transition riche en magma, épaisse de 500 m, juste sous le Moho. Un flux forcé et radial est issu du diapir. Un calcul prédit que ce flux divergent devient passif à 10 km du diapir, comme le suggèrent nos données de terrain. Le diapir de Nakhl a des caractères similaires, tandis que le diapir de Mansah, éloigné de l'axe de la paleodorsale, est bordé par des zones de cisaillement et des injections de diabase qui attestent qu'il poinçonnait une lithosphère refroidie. Dans une seconde partie, les traces de magma dans les péridotites sont étudiées par analyse d'image sur des lames minces. On montre que les poches de liquide ont un allongement préférentiellement parallèle à la linéation et proportionnel à la force de la fabrique cristallographique de l'olivine. Ces données sont utilisées pour calculer les propriétés sismiques des échantillons. Nos résultats suggèrent que la quantité de liquide au Moho de la dorsale Est Pacifique peut être sous estimée à cause de l'anisotropie des roches. Enfin, une modélisation sismique d'un diapir, à partir de nos données structurales et des vitesses sismiques calculées permet de comparer les données d'Oman et de l'EPR.

Le massif ophiolitique de Trinit y comprend une nappe de péridotites mantellaires de 2750Km2 et une séquence crustale mince en affleurements discontinus "2Km). Il est chevauché par les nappes volcano-sédimentaires d'âge ordovicien à dévonien d'Yreka-Callahan qui correspondent à des dépôts d'îles océaniques associés à une marge continentale. La structure du massif de Trinit y suggère qu'il résulte d'une accrétion océanique très lente. Les affleurements de gabbros constituent des chambres magmatiques de petite taille (1 km de diamètre) intrusives dans la péridotite mantellaire. Dans ces chambres, le magma évolue rapidement vers un système clos au cours duquel la densité des magmas contrôle les émissions volcaniques. La présence de Iherzolites plagifères correspond soit à des phénomènes d'imprégnation magmatique soit à des "fenêtres" de péridotites mantellaires fertiles. L'étude des minéraux de ces péridotites et des enclaves présentes aux parois et planchers des chambres magmatiques rend compte des modifications chimiques considérables que subissent les magmas primaires en percolant lentement au sein du manteau supérieur. De tels magmas modifiés chimiquement contribuent à l'origine de la diversité des ordres de cristallisation observés dans les complexes ophiolitiques. L'étude de l'activité hydrothermale fossile révèle un métamorphisme prograde vers la base de la séquence ophiolitique et un métamorphisme rétrograde au cours du temps. Le calcul de flux chimiques élémentaires a permis de quantifier les transferts chimiques au cours de l'altération hydrothermale et de définir les dimensions du système hydrothermal ainsi que l'établissement d'un bilan géochimique entre la paléocroûte océanique et l'hydrosphère. L'étude isotopique du Sr précise une altération hydrothermale intense principalement dans la partie supérieure de la croûte océanique avec un maximum dans les gabbros isotropes au toit de la chambre magmatique et pour rapidement décroître dans les cumulats mafiques et ultramafiques. L'étude isotopique de l'oxygène supportée par des données microthermométriques sur inclusions fluides a révélé la complexité de l'activité hydrothermale qui a affecté l'ophiolite de Trinit y et permet de discriminer trois phases hydrothermales de température décroissante au cours du temps. Le bilan établi sur la paléocroûte montre un enrichissement global en 180 aux dépens du réservoir océanique. Ce processus semble affecter les domaines océaniques engendrés dans les rides à expansion lente et peut s'expliquer par le développement latéral et profond d'un réseau de failles normales jouant un rôle prépondérant dans la circulation de fluides hydrothermaux de moyenne ou basse température dans l'histoire hors axe de la croûte océanique. La composition isotopique de l'océan siluro-ordovicien a été estimée à un a180 = O±1 et peut indiquer l'absence d'évolution séculaire de la composition en oxygène de l'océan mondial depuis le Paléozoïque inférieur.

Dans des conditions naturelles d'exposition, les roches présentent divers types d'altération modifiant leur composition initiale. En climat tempéré, elles se dégradent pour former une altérite. En milieu désertique, une patine d'altération se développe. Ces deux phénomènes masquent la composition de la roche-mère et induisent une détermination erronée des faciès lors de leur cartographie par télédétection. Pour le Muscadet Nantais et l'ophiolite d'Oman, l'étude des altérations passe par la comparaison des spectres V-IR des surfaces fraîches et altérées. Pour retirer les effets de rugosité de surfaces propres à chaque échelle d'observation (laboratoire, terrain, aéroportée), une nouvelle normalisation des spectres est proposée. L'étude minéralogique des sols de la région nantaise, par spectrométrie et DRX, a permis de définir des limites de détectabilité des roches de la Nappe de Champtoceaux et des faciès de gabbro du Pallet. Ces résultats ont été testés sur une simulation de campagne aéroportée. La cartographie du Massif du Sumail (Oman) est réalisée grâce à l'étude des spectres des différents faciès et validée par des études pétrologiques et MEB. Les séquences mantellaires et crustales de l'ophiolite sont dissociées sur l'image HyMap. Le calcul des mélanges synthétiques à partir des spectres de terrains a permis de quantifier la couverture de chaque lithologie. La combinaison de ces cartes aboutit à une nouvelle carte géologique. Dans la séquence crustale, elle révèle la présence d'un nouveau bloc présentant une abondance anormale en orthopyroxene.