Le Bloc de Yili est un domaine triangulaire limité par les branches nord et sud du Tianshan<br />Chinois occidental. Il est considéré comme un micro-continent avec un substratum précambrien<br />qui se prolonge vers l'Ouest au Kazakhstan, mais ses limites ne sont pas claires. Le Bloc de Yili<br />est important pour comprendre l'évolution géodynamique du Tianshan Paléozoïque qui résulte de<br />processus de subduction et collision polyphasés. Classiquement, la chaîne du Tianshan est divisée<br />en trois domaines: le Tianshan Nord, le Tianshan Central et le Tianshan Sud. Mais nos travaux<br />structuraux, géochimiques et paléomagnétiques suggèrent que ces domaines et leurs limites<br />doivent être redéfinis.<br />Le bloc de Yili était auparavant considéré comme l'extension vers l'Ouest du Tianshan<br />Central. En fait, il s'agit d'un arc magmatique Dévonien-Carbonifère situé sur un socle continental<br />protérozoïque et une plate-forme sédimentaire du Paléozoïque inférieur. Des roches volcaniques<br />d'âge Carbonifère sont très répandues sur les bordures du bloc de Yili. Leurs caractéristiques<br />pétrologiques et géochimiques montrent 1) qu'il s'agit surtout d'andésites, de rhyolites et plus<br />rarement de basaltes appartenant à la série calco-alcaline, 2) que les importantes anomalies en Nb<br />et Ta s'accordent avec des magmas liés à une subduction, 3) que les dicriminations fondées sur les<br />HFSE placent ces roches dans le champ des arcs continentaux. Les études isotopiques Rb-Sr et<br />Sm-Nd indiquent que ces roches magmatiques sont issues d'un réservoir magmatique situé dans le<br />manteau appauvri. En considérant les formations sédimentaires de faible profondeur associées au<br />magmatisme, on suggère que les roches magmatiques carbonifères se sont formées sur une marge<br />continentale active. Des datations, par ICP-MS ablation laser, de zircons issus de roches<br />volcaniques et granitiques de l'ensemble du bloc de Yili, indiquent des âges compris entre 389 et<br />310 Ma, c'est à dire fini Dévonien moyen à Carbonifère supérieur.<br />La limite Nord du Bloc de Yili est représentée par les turbidites du Carbonifère supérieur et le<br />mélange ophiolitique de Bayingou-Motuogou qui constituent le Tianshan Nord. Les données<br />pétrologiques et géochimiques suggèrent que les turbidites et le mélange ophiolitique représentent<br />un complexe de subduction. Le mélange ophiolitique résulterait d'une tectonique intraocéanique<br />suivie de resédimentation et de déformation pendant la subduction du bassin océanique du<br />Nord-Tianshan qui existait au moins depuis le Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur d'après<br />les faunes de radiolaires des cherts ophiolitiques. Les données structurales, pétrologiques,<br />géochimiques et géochronologiques sur le mélange ophiolitique et les turbidites sont en faveur<br />d'une subduction du bassin océanique de Nord-Tianshan vers le Sud, est responsable de la<br />formation de l'arc magmatique de Yili. Comme ce complexe de subduction a été redéformé et<br />charrié vers le Nord sur le bassin Cénozoïque du Junggar, la véritable suture du Nord Tianshan est<br />cachée par les chevauchements cénozoïques. La prolongation orientale du Nord Tianshan se<br />trouve dans l'arc de Bogda qui est composé de sédiments carbonifères, de volcanites et de<br />granitoides. De nouvelles données géochimiques dans la région de Houxia indiquent que les<br />dolérites, andésites et dacites rhyolitiques sont des volcanites d'arc d'affinité calco-alcaline. La<br />cohérence temporelle et la corrélation spatiale entre le complexe de subduction du Tianshan Nord et l'arc de Bogda suggèrent que la suture du Tianshan Nord se prolonge vers l'est, où elle serait<br />cachée sous l'arc de Bogda par le chevauchement tertiaire.<br />La limite sud du bloc de Yili est une zone complexe polydéformée qui contient des roches<br />métamorphiques de haute-pression (HP), des mélanges ophiolitiques, un socle fait de roches<br />métamorphiques crustales et de roches sédimentaires de plate-forme, le tout affecté par des<br />décrochements. L'étude géologique détaillée le long de la rivière Kekesu révèle l'existence d'une<br />déformation ductile à faible pendage et dirigée vers le nord qui affecte des roches océaniques<br />métamorphisées dans des faciès de HP (schistes bleus et éclogite) et des roches continentales<br />interprétées comme la bordure méridionale du bloc de Yili. Des preuves d'une déformation ductile<br />extensive dans le faciès schiste vert sont également rencontrées le long de la Rivière Kekesu. Des<br />datations Ar/Ar par sonde laser de micas blancs dans des métapélites issues de schistes bleus<br />rétromorphosés et de quartzites dans le faciès schiste verts donnent des âges compris entre 330 et<br />315 Ma qui sont interprétés comme l'âge de la fin de l'exhumation des roches de HP. La formation<br />des roches de HP a été interprétée comme associée à une subduction vers le nord de l'océan du<br />Tianshan, également responsable du magmatisme d'arc de la partie sud de Yili. Cependant,<br />comme le magmatisme d'arc du bloc de Yili est significativement plus jeune que le pic du<br />métamorphisme prograde (antérieur à 350 Ma) et même que la rétromorphose, et que l'analyse<br />cinématique indique un mouvement vers le Nord, cette interprétation n'est pas étayée par nos<br />données. Par ailleurs, la structure de la rivière Kekesu est en accord avec les données cinématiques<br />vers le nord observées dans la région de Mishigou et Gangou, plus à l'Est. Cette dernière<br />correspond à la suture entre le Tianshan Nord et Central. Dans le Tianshan Central, au sud du<br />complexe métamorphique de HP, il n'existe pas d'arc magmatique Carbonifère, mais un arc<br />Ordovicien -Silurien et des turbidites du même âge. Des calcaires et des grès du Carbonifère<br />inférieur recouvrent en discordance l'arc d'âge Paléozoïque inférieur. Des roches métamorphiques<br />protérozoïques représentent le substratum de cet arc.<br />Dans les régions de Aheqi, Wushi, Heiyingshan, sur le versant sud du Tianshan, on rencontre<br />un mélange ophiolitique contenant des blocs de gabbros datés à 390 Ma avec une signature<br />géochimique de bassin d'arrière arc. Par ailleurs, l'évolution de la plate-forme carbonatée du<br />Tianshan Central vers des roches siliceuses (cherts rubanés et pélites siliceuses) suggère un<br />approfondissement de cette marge continentale pendant le Dévonien. Ces données s'accordent<br />avec l'existence d'un bassin marginal entre le Tianshan Central et le Tarim. Les observations de<br />terrain suggèrent que le mélange est charrié du Sud vers le Nord sur les séries carbonatées<br />dévoniennes du Tianshan Central. Cette déformation ductile s'est produite avant le dépôt des<br />séries terrigènes et carbonatées du Carbonifère inférieur-moyen qui recouvrent en discordance le<br />mélange ophiolitique et son substratum tectonique. Il faut cependant remarquer que les séries<br />carbonifères sont déformées par des plis, parfois synschisteux, à vergence Sud. Mais l'âge de cette<br />déformation n'est pas établi avec certitude. Il est peut-être Cénozoïque, mais des âges compris<br />entre le Permien et le Paléocène ne peuvent pas être définitivement écartés. Ces observations sont<br />en bon accord avec celles de la région de Kulehu et de Kumux-Yushugou. Ce mélange<br />ophiolitique correspond au Tianshan sud, il a été souvent interprété comme des klippes déplacées<br />du Nord vers le Sud. Dans notre interprétation, il est au contraire issu d'une suture méridionale qui<br />sépare le Tianshan du Tarim.<br />Les deux limites nord et sud du bloc de Yili ont été redéformées par les décrochements<br />permiens. Les turbidites du Tianshan Nord sont affectées par une foliation verticale et une linéation horizontale associée à une cinématique dextre. Nos datations Ar/Ar sur roche totale<br />indiquent un âge de 270 Ma qui correspond au mouvement de la faille du Tianshan Nord. Ceci<br />s'accorde avec les données disponibles sur la Faille Principale du Tianshan (MTSF) où les<br />datations se distribuent entre 280 et 250Ma. Les failles de Nalati et de Qinbulak recoupent la<br />limite entre les blocs de Yili et du Tianshan Central. Nos observations en plusieurs points entre<br />Kekesu, Laerdun, Sanghuyanzi confirment la cinématique dextre. Ces mouvements coulissants<br />sont associés à un magmatisme intraplaque, représenté par des granites alcalins, des basaltes<br />tholéiitiques continentaux, et des roches volcaniques acides. Les décrochements permiens<br />apparaissent comme complètement indépendants de la tectonique de convergence N-S du<br />Paléozoïque pré-permien. Ces coulissements jouent un grand rôle dans l'architecture finale du<br />Tianshan.<br />Afin de mieux contraindre les mouvements coulissants d'âge Permien, des données<br />paléomagnétiques ont été acquises sur des roches d'âge Ordovicien, Carbonifère et Permien dans<br />le bloc de Yili et les régions voisines. Plus de 500 échantillons de roches volcaniques et<br />sédimentaires ont été prélevés sur 61 sites. Les études magnétiques (minéralogie, démagnétisation,<br />etc...) montrent que les porteurs de l'aimantation sont la magnétite et l'hématite. Après une étude<br />soignée des caractéristiques de l'aimantation rémanente dans la région de Zhaosu, Xinyuan et<br />Gongliu, deux pôles pour le Carbonifère supérieur (C2) et Permien supérieur (P2) sont calculés<br />pour le bloc de Yili. La comparaison de ces pôles C2 et P2 avec ceux du même âge disponibles<br />pour le Tarim, le Junggar et la Sibérie indique 1) qu'il n'y a pas de mouvement différentiel<br />significatif entre le Bloc de Yili et le Junggar depuis le Carbonifère terminal ; 2) qu'il n'y a pas de<br />mouvement latitudinal significatif entre ces blocs depuis le Carbonifère supérieur ; 3) qu'il existe<br />des rotations anti-horaires d'environ 46± 15° et 32±15° entre l'ensemble Yili-Junggar par rapport<br />au Tarim et à la Sibérie entre C2 et P2. Ces rotations sont accommodées par les décrochements<br />dextres le long des failles bordières nord et sud du bloc de Yili et par le décrochement senestre de<br />l'Irtish dans l'Altaï. Il en résulte un mouvement relatif d'environ 1000 et 600 km sur ces deux<br />failles.<br />Finalement, en tenant compte des déformations Cénozoïques liées à la collision Inde-Asie, un<br />modèle simple de l'évolution du bloc de Yili et de l'ouest du Tianshan chinois est proposé.<br />Pendant l'Ordovicien et le Silurien inférieur, un bassin océanique appelé l'Océan Tianshan existait<br />entre le Tianshan Central et le Bloc de Yili. Cet océan a commencé à se fermer par subduction vers<br />le Sud pendant l'Ordovicien supérieur et le Silurien inférieur en produisant l'arc du Tianshan<br />Central. Entre le Silurien moyen et le Dévonien moyen, l'Océan Tianshan continue de se fermer.<br />La subduction océanique est suivie par la subduction continentale du Bloc de Yili sous le Tianshan<br />Central qui est responsable de la formation des roches métamorphiques de HP. Simultanément à la<br />fermeture de l'Océan Tianshan, une mer marginale s'ouvre au sud du Tianshan Central pendant le<br />Dévonien inférieur à moyen. Pendant le Paléozoïque inférieur, les dépôts de grès et de calcaires<br />suggèrent que la marge nord du bloc de Yili était une marge passive. Entre le Dévonien moyen et<br />le Carbonifère inférieur, à cause de la fermeture de l'Océan Tianshan, les blocs de Yili et du<br />Tianshan Central sont soudés pour former une seule masse continentale. A ce moment là, les<br />roches de HP sont exhumées. La fermeture du bassin d'arrière arc est associée au charriage du<br />mélange ophiolitique du Tianshan Sud. Simultanément, la subduction vers le sud d'un bassin<br />océanique, appelé océan Nord Tianshan est responsable de la formation de l'arc magmatique de<br />Yili et du complexe de subduction du Tianshan Nord. La subduction de l'Océan Nord Tianshan s'achève au Carbonifère supérieur quand se produit la collision entre le Bloc de Yili et le Junggar.<br />A la fin du Carbonifère, la convergence sub-méridienne (par rapport aux coordonnées actuelles)<br />est achevée. Tous les blocs continentaux sont alors soudés. Au Permien, les décrochements dextres<br />d'ampleur plurikilométrique perturbent la géométrie initiale. Par exemple, la continuité de l'arc du<br />Tianshan Nord-Bogda est détruite.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00140948 |
| Date | 29 September 2006 |
| Creators | Wang, Bo |
| Publisher | Université d'Orléans |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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