# Le complexe annulaire d'âge Oligocène de l'Achkal (hoggar Central, Sud Algérie) : témoin de la transition au Cénozoïque entre les magmatismes tholéitique et alcalin. Évidences par les isotopes du Sr, Nd et Pb

Mustapha Maza, Louis Briqueu, Jean-Marie Dautria, Delphine Bosch

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Mustapha Maza, Louis Briqueu, Jean-Marie Dautria, Delphine Bosch. Le complexe annulaire d'âge Oligocène de l'Achkal (hoggar Central, Sud Algérie) : témoin de la transition au Cénozoïque entre les magmatismes tholéitique et alcalin. Évidences par les isotopes du Sr, Nd et Pb. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IIA - Earth and Planetary Science, 1998, 327 (3), pp.167-172. 10.1016/S1251-8050(98)80004-9. hal-03879231

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# Le complexe annulaire d'âge Oligocène de l'Achkal (Hoggar Central, Sud Algérie) : témoin de la transition au Cénozoïque entre les magmatismes tholéitique et alcalin. Évidences par les isotopes du Sr, Nd et Pb

*The Achkal Oligocene ring complex: Sr, Nd, Pb evidence for transition between tholeiitic and alkali Cenozoic magmatism in Central Hoggar (South Algeria)*

Mustapha Maza<sup>a, c,*</sup>, Louis Briqueu<sup>b</sup>, Jean-Marie Dautria<sup>a</sup>, Delphine Bosch<sup>b</sup>

**Abstract**—The Achkal Oligocene ring complex cross-cuts the Upper Eocene tholeiitic traps located on the top of the Hoggar swell. The plutonic rocks range from tholeiitic gabbros to alkali essexites, monzonites and syenites, whereas the volcanites are restricted to late peralkaline rhyolites. The affinity change linked to the large isotopic heterogeneities (from EM1 to HIMU) suggests that the parental magmas are issued from two distinct mantle sources, first lithospheric then deeper. The Achkal has recorded the magmatic evolution of the Hoggar hot spot, between Eocene and Miocene. (© Académie des sciences / Elsevier, Paris.)

### ring complex / (Sr, Nd, Pb) isotopes / HIMU / Hoggar

**Résumé** — Le complexe annulaire oligocène de l'Achkal recoupe les épanchements tholéitiques d'âge Éocène supérieur situés au sommet du bombement du Hoggar. Il est composé de gabbros d'affinité tholéitique, d'un ensemble différencié alcalin regroupant essexite, monzonite et syénite et d'une extrusion rhyolitique hyperalcaline tardive. Le changement d'affinité et l'hétérogénéité isotopique (entre EM1 et HIMU) enregistrés par ces roches montrent que les magmas dont elles dérivent proviennent de deux sources mantelliques différentes, l'une lithosphérique, l'autre plus profonde. Le massif de l'Achkal porte à lui seul la mémoire de l'évolution magmatique du point chaud du Hoggar, entre l'Éocène et le Miocène. (© Académie des sciences / Elsevier, Paris.)

### complexe annulaire / isotopes (Sr, Nd, Pb) / HIMU / Hoggar

## Abridged version

### Introduction

The Hoggar is a swell of lithospheric scale (Lesquer et al., 1988) (figure 1) associated with hot spot activity (Ait Hamou and Dautria, 1994). The magmatic activity originated during Upper Eocene by effusion of tholeiitic traps at the top of the swell and continued during Mio-Plio-Quaternary by emplacement

of alkali volcanic districts on the swell flanks. During Oligocene, a dozen ring complexes intersected the tholeiitic traps. The aim of this paper is to identify the isotopic signature of one of them, the Achkal complex, and to determine if this plutonic activity represents a transition between the two major phases of magmatism.

<footnote><sup>a</sup> « Géofluides-bassins-eau », UMR 5569 CNRS, Isteem, université Montpellier-II, place Eugène-Bataillon, Case courrier 057, 34095 Montpellier cedex 5, France</footnote>

<footnote><sup>b</sup> Laboratoire de géochimie isotopique, UMR 5567 CNRS, Isteem, université Montpellier-II, place Eugène-Bataillon, Case courrier 066, 34095 Montpellier cedex 5, France</footnote>

<footnote><sup>c</sup> Office national de la recherche géologique et minière (SGA), Boumerdès 35000, Algérie</footnote>

<footnote>Note présentée par Claude Jaupart.
Note remise le 16 mars 1998, acceptée après révision le 2 juin 1998.</footnote>

<footnote>* E-mail: maza@dstu.univ-montp2.fr</footnote>
## Geological setting

The Achkal ring complex displays an almost perfect annular shape (4 km in diameter) and a large diversity of rock types (figure 1). It encroaches upon the Precambrian gneissic basement and cover represented by fluvio-lacustrine sediments of Cretaceous age and Upper Eocene tholeiitic basalts. The outer ring is constituted of melagabbro and leucogabbro, of tholeiitic affinity, dated at 29 ± 0.6 My (Maza et al., 1995); the intermediate ring is made of essexite and monzonite of alkali affinity and the central part of alkali syenite. A hybrid area constituted by hypovolcanic rocks with abundant mixing features outcrops on the western part of the complex. Annular and radial dyke swarms cross-cut the plutonic complex and the surrounding rocks. A late peralkaline rhyolitic extrusion (24 ± 0.4 My; Maza et al., 1995) is exposed on the inner part of the complex. It partly covers the syenitic intrusion, which clearly shows that the plutonic complex was exhumed when the rhyolitic extrusion emplaced. One of the two analysed rhyolitic samples (AK 89-45) exhibits evidence of recristallisation and silicification of hydrothermal origin.

## Isotope geochemistry

The Sr, Nd and Pb isotope compositions have been determined for four representative plutonic samples, two rhyolites and one sample of surrounding gneiss (table). Plutonic rocks and late rhyolites display a large range of isotopic composition spreading along the mantle correlation line (figure 2). On the Nd-Sr diagram (figure 2), gabbros of tholeiitic affinity yield the more radiogenic Sr isotopic ratios (0.7044) and the lower Nd ratios ($ε_{Nd}$ = -0.2). These ratios are similar to those from the neighbouring tholeiitic traps (Ait Hamou and Dautria, 1994). The more differentiated alkali syenite exhibits higher $ε_{Nd}$ (+5.9) and the lower Sr ratio (0.7032). These signatures are on the same range as those measured for the alkaline peripheral basaltic districts (Allègre et al., 1981; Dupuy et al., 1993) and close to the HIMU component. On the Pb-Pb isotope diagrams (figure 3), the studied samples display a large variation ranging from HIMU to EM1 components. The hydrothermalised rhyolite shows a preferential radiogenic Sr enrichment (figure 2).

## Discussion

On the various correlation diagrams, the data can only be explained by the mixing of two end-members. Two mixing processes can be envisaged, either crustal contamination of the magma during its ascension or intrusion, or source heterogeneities.

As the Achkal is a small annular structure, it could represent a single pluton differentiated during cooling. In these conditions, the outermost basic ring would be the most contaminated by the surrounding gneiss basement. This is ruled out on the basis of the repartition of the data on the Pb-Pb diagrams (figure 3).

Following Bonin and Giret (1990), the hypothesis of two magmatic chambers can be proposed. The first one would be located at a shallow level within the upper crust and the second one within the lower crust. The mafic magmas at the origin of the gabbroic rocks, before replenishing the upper chamber, would stay on the deepest one and react with the granulitic

surrounding. On the contrary, the syenites would originate from magmas free of such contamination processes and would have progressed directly towards the upper chamber. In Central Hoggar, the lower crust is constituted by metasedimentary feldspathic granulites and by mafic granulites of magmatic origin (Leyreloup et al., 1982). For comparison, the field of the Red Sea Pan African granulites (Stacey et al., 1980, 1983; Bosch, 1990; Brueckner et al., 1995) is been shown in figures 2 and 3. However, the data spread combined with the possible mixing trends (figures 2, 3a, 3b) are not consistent with the participation of the Pan African granulites.

Consequently, the gabbroic and syenitic magmas probably have distinct origins. The first one is tholeiitic and may derive from the melting of the lithospheric mantle. It would correspond to a magmatic phase associated with the peak of the Hoggar hot spot activity, as suggested by Ait Hamou and Dautria (1994) for the neighbouring tholeiitic traps. The alkali magma at the origin of syenites would originate from a deeper reservoir characterised by a HIMU-type composition similar to that implicated in the genesis of the Mio-Plio-Quaternary alkali volcanism (Allègre et al., 1981; Dupuy et al., 1993). In this hypothesis, leucogabbros and essexites would have been formed by the mixing of these two magmas. This model requires successive replenishments of the shallow chamber followed by concentric injections of the various plutonic rocks by cauldron subsidence (Bonin, 1995).

The occurrence of peralkali rhyolitic lava, 5 My younger than the plutonics, and with an isotopic signature intermediate between the gabbros and syenites, is difficult to explain. Their age and outcropping preclude a common origin with the plutonic serie. They result most probably from a distinct magmatic episode. Because of their strongly differentiated nature, the rhyolitic lava requires the formation of a new magmatic chamber under the Achkal massif. This event is probably responsible for exhumation of the plutonic complex by the resurgent caldera mechanism. Taking into account their strong alkalinity and late age, it is difficult to determine their intermediate isotopic signature by the participation of early lithospheric tholeiitic magma. Indeed, given the general scheme of the Hoggar magmatism evolution, they must originate from an HIMU-like reservoir. In these conditions, the most probable hypothesis is, therefore, contamination processes by tholeiitic gabbros similar to those of the outer ring. The new magmatic chamber would have been generated inside the gabbroic intrusion. The peculiar isotope characteristics of the AK 89-45 sample is related to a post-magmatic hydrothermal evolution.

## Conclusion

In the Hoggar swell, from the Upper Eocene to the Mio-Plio-Quaternary, magmatism evolved from tholeiitic (central basaltic traps) to alkali (peripheral basalt districts). Each of these magmatisms is characterised by distinct isotopic compositions (EM1 and HIMU, respectively) which reflect various mantle origins (lithospheric mantle and deep mantle, respectively). This evolution appears to be related to the decrease of the hot spot activity with time. Intermediate, from a geochronological point of view (Oligocene), the Achkal ring complex records the transition between these two major magmatic processes.
# 1. Introduction

Le Hoggar (Sahara algérien) (figure 1) est un bombe-
ment d'échelle lithosphérique (Lesquer et al., 1988) asso-
cié à un point chaud (Aït Hamou et Dautria, 1994). Trois
épisodes magmatiques récents y ont été identifiés. L'acti-
vité magmatique a conduit, dès l'Éocène supérieur, à
l'épanchement, à son sommet, de trapps basaltiques d'af-
finité tholéitique. Elle s'est poursuivie, entre le Miocène et
le Quaternaire, par l'édification, à sa périphérie, de plu-
sieurs districts volcaniques alcalins. Une douzaine de
complexes annulaires plutoniques à volcano-plutoniques,
d'âge Oligocène, recoupent les trapps tholéitiques cen-
traux. Le massif de l'Achkal est l'un d'entre eux. Le pro-
blème abordé ici consiste à déterminer si ces structures
annulaires, intercalées dans le temps entre les deux phases
magmatiques majeures (trapps tholéitiques de l'Éocène
supérieur et volcanisme alcalin du Mio-Plio-Quaternaire),
reflètent ou non leur transition.

# 2. Contexte géologique

Étudié pour la première fois par Rémy (1959), le massif
de l'Achkal est, parmi les volcano-plutons de cette région,
le plus spectaculaire, à la fois par sa structure annulaire

presque parfaite, son diamètre d'environ 4 km et la diver-
sité des roches qui le composent. Il est intrusif à la fois
dans le socle gneissique d'âge Précambrien, dans des
sédiments fluvio-lacustres du Continental intercalaire et
dans des basaltes tholéitiques d'âge Éocène supérieur.

La réalisation de la carte géologique (figure 1) a permis
de délimiter les différents faciès. L'anneau externe est
composé de gabbro sombre à olivine et de leucogabbro
— daté à 29 ± 0,6 Ma par la méthode K/Ar (Maza et al.,
1995) — d'affinité tholéitique. La couronne intermédiaire
est formée d'essexite et de monzonite, la partie centrale de
syénite. Ces trois types de roches sont d'affinité alcaline.
Une zone hybride, associant plusieurs roches magmati-
ques microgrenues (microgabbro, microleucogabbro et
micromonzonite), affleure à l'ouest du complexe et mon-
tre des figures de mélange. Un important réseau de filons
annulaires (dolérite, microdiorite) et radiaires (microsyé-
nite) recoupe les roches plutoniques et leur encaissant. Le
cœur de la structure est occupé par une extrusion tardive
(24 ± 0,4 Ma, Maza et al., 1995) de rhyolite hyperalca-
line, recouvrant en partie l'intrusion syénitique. Ce dispo-
sitif implique que le complexe plutonique, au moment de
l'effusion des rhyolites, était à l'affleurement. L'un des
deux échantillons de rhyolite étudié (AK 89-45) présente
des traces de recristallisation et de silicification, d'origine
hydrothermale.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1. Cartes de localisation et carte géologique détaillée du complexe annulaire oligocène de l'Achkal avec positionnement des échantillons analysés.</figcaption></figure>

©Géologie S.A.

Location maps and detailed geological map of the Achkal Oligocene ring complex. The location of the studied samples is also indicated.
Tableau. Âges K/Ar (Maza et al., 1995), concentrations et compositions isotopiques des systèmes Sm/Nd, Rb/Sr et U/Th/Pb. Les chiffres entre parenthèses représentent les intervalles de confiance à ± 2 σ.

Sm/Nd, Rb/Sr and U/Th/Pb contents, and Sr, Nd, Pb isotopic ratios. K/Ar ages are indicated after Maza et al. (1995). Errors are ± 2 σ and are shown in parentheses.

<table><thead><tr><th>Échantillon</th><th>AK 89-17</th><th>AK 89-37</th><th>AK 89-30</th><th>AK 89-22</th><th>AK 89-45</th><th>AK 90-22</th><th>AK 93-17</th></tr><tr><th>Type de roche</th><th>Mélagabbro</th><th>Leucogabbro</th><th>Essexite</th><th>Syénite</th><th>Rhyolite</th><th>Rhyolite</th><th>Gneiss</th></tr></thead><tbody><tr><th>Âge (Ma)</th><td colspan="3">29</td><td colspan="3">24</td><td></td></tr><tr><th>Nd (ppm)</th><td>13,1</td><td>69,78</td><td>90,04</td><td>62,75</td><td>123,4</td><td>141,9</td><td>80,36</td></tr><tr><th>Sm (ppm)</th><td>3,18</td><td>13,4</td><td>15,36</td><td>9,47</td><td>16,62</td><td>20,83</td><td>13,04</td></tr><tr><th><sup>143</sup>Nd/<sup>144</sup>Nd</th><td>0,51262 (2)</td><td>0,51275 (5)</td><td>0,51289 (3)</td><td>0,51292 (8)</td><td>0,51272 (4)</td><td>0,51277 (7)</td><td>0,51071 (9)</td></tr><tr><th>Rb (ppm)</th><td>5,84</td><td>20,68</td><td>52,65</td><td>132,75</td><td>421,76</td><td>282,7</td><td>127,83</td></tr><tr><th>Sr (ppm)</th><td>186,72</td><td>848,97</td><td>1424,23</td><td>565,05</td><td>59,95</td><td>43,64</td><td>181,25</td></tr><tr><th><sup>87</sup>Sr/<sup>86</sup>Sr</th><td>0,70443 (3)</td><td>0,70367 (5)</td><td>0,70311 (4)</td><td>0,70350 (8)</td><td>0,71143 (4)</td><td>0,71000 (2)</td><td>0,77217 (4)</td></tr><tr><th>U (ppm)</th><td>0,20</td><td>0,36</td><td>2,66</td><td>3,56</td><td>7,29</td><td>5,94</td><td>2,5</td></tr><tr><th>Th (ppm)</th><td>0,85</td><td>2,40</td><td>8,95</td><td>12,64</td><td>25,31</td><td>27,00</td><td>70,22</td></tr><tr><th>Pb (ppm)</th><td>1,9</td><td>3,8</td><td>3,1</td><td>8,9</td><td>3,3</td><td>4,0</td><td>35,61</td></tr><tr><th><sup>206</sup>Pb/<sup>204</sup>Pb</th><td>18,322 (2)</td><td>18,508 (1)</td><td>19,676 (2)</td><td>20,267 (4)</td><td>19,691 (1)</td><td>19,558 (3)</td><td>18,484 (3)</td></tr><tr><th><sup>207</sup>Pb/<sup>204</sup>Pb</th><td>15,553 (2)</td><td>15,564 (1)</td><td>15,638 (1)</td><td>15,692 (3)</td><td>15,625 (1)</td><td>15,614 (2)</td><td>15,926 (2)</td></tr><tr><th><sup>208</sup>Pb/<sup>204</sup>Pb</th><td>38,776 (6)</td><td>38,745 (3)</td><td>39,457 (4)</td><td>39,985 (9)</td><td>39,580 (2)</td><td>39,550 (6)</td><td>47,598 (7)</td></tr></tbody></table>

### 3. Géochimie isotopique

Les compositions isotopiques du Sr, Nd et Pb de quelques échantillons représentatifs de ce complexe sont consignées dans le tableau. Afin d'évaluer une possible contamination par la croûte, un échantillon de gneiss encaissant a été analysé.

Dans le diagramme Sr-Nd (figure 2), les compositions isotopiques initiales de l'ensemble de ces échantillons s'étalent le long de la zone de corrélation mantellique définie par les champs relatifs aux différents échantillons issus de magmatismes intra-océaniques (basaltes des dor- sales (MORB) et des îles océaniques (OIB)). Les études géochimiques relatives à ces différents témoins des mag- matismes ont permis d'identifier et de caractériser quel- ques grands réservoirs, tels que le manteau supérieur appauvri (DM : Depleted Mantle), des réservoirs plus pro- fonds enrichis par le recyclage du manteau lithosphéri- que, de la croûte océanique et de sédiments marins de la croûte continentale (EM1 et EM2 : Enriched Mantle 1 et 2) et, enfin, un réservoir appelé HIMU (haut rapport <sup>238</sup>U/<sup>204</sup>Pb), caractérisé par un fractionnement exception- nel du rapport U/Pb (Zindler et Hart, 1986). Le report des points expérimentaux dans la figure 2 montre que les ter- mes les plus basiques d'affinité transitionnelle sont les plus radiogéniques en Sr et les moins radiogéniques en Nd. Ces rapports sont comparables à ceux des basaltes du massif tholéitique voisin (Aït Hamou et Dautria, 1994). Les ro- ches différenciées plutoniques alcalines présentent des valeurs comparables à celles des basaltes alcalins périphé- riques tardifs (Allègre et al., 1981 ; Dupuy et al., 1993), dont les caractéristiques isotopiques sont proches d'un pôle HIMU. Dans les diagrammes Pb/Pb (figures 3a et 3b),

les données couvrent presque intégralement la zone man- tellique comprise entre les réservoirs HIMU et EM1, le gabbro de l'anneau externe étant le moins enrichi en Pb radiogénique et la syénite centrale la plus enrichie. L'en- semble des données se répartit sur une droite proche de la NHRL, sécante à celle-ci au niveau des roches plutoni- ques différenciées, qui, comme dans le diagramme Nd-Sr, présentent une affinité avec le pôle HIMU. Les échan- tillons de leucogabbro et d'essexite, d'une part, et ceux de rhyolites tardives, d'autre part, présentent des composi- tions intermédiaires entre ces deux extrêmes. La rhyolite hydrothermalisée présente un enrichissement préférentiel en Sr radiogénique (figure 2).

### 4. Discussion

Dans ces deux diagrammes, une distribution des don- nées le long d'une droite ne peut résulter que de processus de mélange entre deux pôles, mélange que l'on peut interpréter, soit en termes de contamination crustale du magma lors de sa remontée ou de son intrusion, soit en termes d'hétérogénéité ou de diversité de sources.

Le massif de l'Achkal étant une structure magmatique concentrique de petite taille, on pourrait envisager qu'il s'agisse d'une intrusion magmatique unique, qui se serait différenciée radialement lors de son refroidissement. La couronne basique la plus externe, en contact avec le socle gneissique, serait alors la plus contaminée. Ce schéma, qui pourrait trouver sa justification dans les données Sr et Nd, ne résiste pas à l'observation des signatures du plomb. En effet, dans les diagrammes Pb/Pb (figures 3a et 3b), il
<figure><img src="image_3.png" /></figure>

Figure 2. Variations des rapports isotopiques du Sr et du Nd des roches plutoniques et volcaniques du massif de l'Achkal. Sr et Nd ont été séparés suivant les protocoles définis par Richard et al. (1976) et Birck et Allègre (1978). Nd est corrigé à l'aide du rapport $^{146}$Nd/$^{144}$Nd = 0,7219. Les valeurs mesurées des standards NBS987 et JMC361 sont, respectivement, de 0,71024 ± 1 et 0,51115 ± 1.

Sr-Nd correlation diagram for the Achkal plutonics and associated volcanics. Sr and Nd have been separated after the procedures of Richard et al. (1976) and Birck and Allègre (1978). Nd isotopic compositions have been corrected with the normal $^{146}$Nd/$^{144}$Nd value equal to 0.7219. Average values for NBS987 and JMC361 standards measured in the course of this study are: 0.71024 ± 1 and 0.51115 ± 1, respectively.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

Figure 3. Diagrammes de corrélation Pb-Pb. Les séparations chimiques ont été effectuées suivant le protocole de Manhès et al., 1978. Le facteur correctif de discrimination de masse est de 0,13 % par uma. La NHRL (North Hemisphere Regression Line) (Hart, 1984) correspond à la droite de régression, tracée grâce aux points des échantillons magmatiques intra-océaniques de l'hémisphère nord.

Pb-Pb isotopic diagrams. Chemical separations after Manhès et al. (1978). Ratios are corrected from a mass discrimination factor of 0.13 %/amu. The NHRL (North Hemisphere Regression Line) (Hart, 1984) has been calculated from North Hemisphere intra-oceanic magmatic samples.

faudrait que les points se disposent sur une droite de mélange joignant le point « socle » à celui de la syénite, censée représenter le magma non contaminé. Or, ce n'est pas le cas.

À cette hypothèse inadéquate de contamination concoutantante à la différenciation, plusieurs alternatives peuvent être proposées. La première s'inspire des travaux de Bonin et Giret (1990) et postule l'existence de deux chambres superposées, l'une superficielle, permettant d'expliquer la mise en place annulaire du complexe, l'autre profonde, infra-crustale. Dans cette hypothèse, le magma basique à l'origine des gabbros, après avoir traversé le manteau lithosphérique et avant d'alimenter la chambre supérieure, aurait séjourné dans la chambre inférieure et réagi avec les granulites encaissantes. Les syénites dériveraient alors de magmas n'ayant pas subi cette interaction et étant remontés directement dans la chambre supérieure. Leyraloup et al. (1982) ont montré que la croûte inférieure du Hoggar central est constituée de granulites feldspathiques paradérivées et de granulites basiques orthodérivées d'âge panafricain. À titre de comparaison, les compositions isotopiques de granulites panafricaines provenant de la mer Rouge (Stacey et al., 1980, 1983 ; Stacey et Stoeser, 1983 ; Bosch, 1990 ; Brueckner et al., 1995) ont été reportées dans les diagrammes de corrélation (figures 2, 3a, 3b). Or, dans aucun de ces diagrammes, les courbes de mélange ne passent par le champ des granulites panafricaines. Ceci exclut cette seconde hypothèse.

Il semble donc que les magmas dont sont issus les gabbros et les syénites aient des sources différentes. Les premiers, ayant les mêmes signatures isotopiques en Sr et Nd et les mêmes affinités géochimiques (Maza et al., 1995) que les basaltes tholéitiques environnants, pourraient provenir de la fusion du manteau lithosphérique. Comme l'ont proposé Aït Hamou et Dautria (1994) pour les tholéites de l'Éocène supérieur, ils correspondraient au paroxysme d'activité du point chaud du Hoggar. En effet, le volume des trapps tholéitiques est bien supérieur à celui des laves alcalines périphériques qui, au demeurant ne cessera de décroître au cours du temps. Quant aux secondes, leur affinité alcaline, associée à leur signature à tendance HIMU, conduit à penser qu'elles pourraient provenir d'un réservoir profond, le même d'ailleurs que celui qui alimentera le volcanisme alcalin mio-plioquaternaire sur les flancs du bombement. Dans cette hypothèse, leucogabbros et essexites dériveraient du mélange entre ces deux magmas, lors de la transition d'une affinité à l'autre. Cette hypothèse ne peut s'intégrer que dans un modèle d'alimentation répétitive d'une chambre superficielle et d'une succession corrélatrice d'injection en anneaux concentriques des différentes roches plutoniques, par subsidence en chaudron. C'est d'ailleurs ce mécanisme qui est le plus souvent invoqué pour rendre compte de la géométrie particulière des complexes annulaires (Bonin, 1995). Une équation reliant le diamètre de ces complexes à la profondeur du toit des chambres
magmatiques associées a été proposée par cet auteur : dans le cas de l'Achkal, ce toit serait situé aux environs de 4 km.

La présence d'une extrusion rhyolitique hypercaline, postérieure de 5 Ma au complexe plutonique, mais située exactement au centre de celui-ci, pose un problème d'in-terprétation difficile. Et cela d'autant plus que sa signature isotopique est intermédiaire entre celles des gabbros et syénites, paradoxalement proche du terme le plus sous-saturé en SiO$_2$. L'âge de ces rhyolites et leur gisement (les roches plutoniques étaient à l'affleurement lors de leur extrusion) excluent totalement qu'elles puissent dériver par cristallisation fractionnée des magmas à l'origine des différents termes plutoniques. Il faut donc supposer qu'el-les résultent d'un épisode magmatique indépendant. La nature très différenciée de ces laves implique la reconsti-tution, environ 5 Ma après la mise en place du complexe plutonique, d'une nouvelle chambre magmatique à l'aplomb de l'Achkal. C'est peut-être cet événement qui est responsable de la dénudation du complexe, à travers le mécanisme bien connu de *caldeira* résurgente. Isotopi-quement et compte tenu de leur nécessaire forte alcalinité, il semble difficile d'admettre que les magmas à l'origine des rhyolites puissent provenir de la même source mantel-lique que les *trapps* tholeitiques précoces. En effet, dans la continuité de l'histoire magmatique du Hoggar, ils doivent dériver de la source à tendance HIMU et donc avoir des signatures comparables à celles de la syénite. Pour expli-

quer l'actuelle composition isotopique de ces laves, l'hy-pothèse d'une contamination par des gabbros tholéitiques comparables à ceux constituant l'anneau externe semble géologiquement la plus raisonnable. Dans ces conditions, la nouvelle chambre se serait constituée au sein même de l'intrusion plutonique gabbroïque. La signature particu-lière de l'échantillon AK 89-45 s'explique par son histoire hydrothermale post-magmatique.

## 5. Conclusion

À l'échelle du bombement du Hoggar, l'affinité du mag-matisme a évolué, entre l'Éocène supérieur et le Mio-Plio-Quaternaire, de tholéitique (basaltes centraux) jusqu'à alcalin (basaltes périphériques). Chacune de ces affinités se caractérise par des compositions isotopiques différentes (tendance EM1 pour la première, HIMU pour la seconde), traduisant des origines mantelliques différentes, manteau lithosphérique et manteau profond, respectivement. Cette évolution semble liée à la décroissance d'activité du point chaud au cours du temps. Intermédiaire au point de vue âge (Oligocène), le complexe annulaire de l'Achkal est composé de roches plutoniques dont les affinités, tant pétrographiques qu'isotopiques, varient entre ces deux lignées magmatiques. Le plutonisme oligocène serait donc le témoin de la transition de l'une à l'autre.

Remerciements. Nous remercions R. Trompette pour ses remarques et commentaires avisés.

## 6. Références

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