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1965, p. 29-42. Centre national d'Études historiques, 3, rue F.-D.-Roosevelt, Alger, Algérie. Les travaux cartographiques récents ont individualisé trois unités lithotectoniques superposées en disposition « monoclinale » vers le sud-ouest : unités de Leyme, de Saint-Paul-de-Vern et du Sud-Millevaches; leur contenu et leur évolution métamorphique permettent de les assimiler respectivement aux unités de Thiviers-Payzac, « inférieure des gneiss » et de la Dronne en Limousin. L'unité de Saint-Paul-de-Vern comprend de bas en haut la succession suivante (vallée du Celé, fig.) : (a) orthogneiss oeillés (orthogneiss de Bagnac); (b) un ensemble de leptynites à fréquents niveaux amphiboliques (leptynites et amphibolites de Bagnac); (c) gneiss plagioclasiques micacés et micaschistes. Le métamorphisme, barrovien, atteint le faciès amphibolite dans les zones à disthène, disthène-sillimanite. Les eclogites ont été découvertes dans les leptynites et amphibolites de Bagnac qui, par leurs caractères pétrographiques et géochimiques appartiennent aux « Leptynites de Vergonzac-Tulle » qu'elles prolongent cartographiquement vers le Sud. LES ECLOGITES : LOCALISATION ET GISEMENTS. — Les gisements reconnus se situent aux environs de la localité de Prendeignes (fig., [1]); selon les conditions d'affleurement, on peut observer ou non les relations avec l'encaissant; lorsqu'elles sont visibles [affleurements (1) et (2), fig.] les eclogites apparaissent en « boudins » au cœur de bancs d'amphibolites. Dans l'un d'eux [affleurement (1), fig.] on peut observer le passage en quelques mètres d'une éclogite massive (à grenats à fines « couronnes claires ») à des amphibolites à nids de plagioclases applatis et étirés dans une foliation encore fruste, puis à des amphibolites banales. LES ECLOGITES : CARACTÈRES PÉTROGRAPHIQUES. — Parmi les reliques éclogitiques reconnues, les moins amphibolitisées affleurent au nord de la ferme des Faux [(3), fig.]; Note présentée par Jean AUBOUIN. 0249-6305/88/03071977 $2.00 © Académie des Sciences 1978 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1977-1980, 1988 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1977-1980, 1988 1979 macroscopiquement, ce sont des roches sombres à grenats abondants — à fines couronnes « noires » — et amphiboles formant des plages irrégulières entre lesquelles subsiste une trame pyroxénique vert-pâle discontinue. On n'y discerne pas d'anisotropie structurale nette.
» au cœur de bancs d'amphibolites. Dans l'un d'eux [affleurement (1), fig.] on peut observer le passage en quelques mètres d'une éclogite massive (à grenats à fines « couronnes claires ») à des amphibolites à nids de plagioclases applatis et étirés dans une foliation encore fruste, puis à des amphibolites banales. LES ECLOGITES : CARACTÈRES PÉTROGRAPHIQUES. — Parmi les reliques éclogitiques reconnues, les moins amphibolitisées affleurent au nord de la ferme des Faux [(3), fig.]; Note présentée par Jean AUBOUIN. 0249-6305/88/03071977 $2.00 © Académie des Sciences 1978 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1977-1980, 1988 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1977-1980, 1988 1979 macroscopiquement, ce sont des roches sombres à grenats abondants — à fines couronnes « noires » — et amphiboles formant des plages irrégulières entre lesquelles subsiste une trame pyroxénique vert-pâle discontinue. On n'y discerne pas d'anisotropie structurale nette. Au microscope, un échantillon à reliques pyroxéniques abondantes donne la composition suivante : grenat (27 %); symplectite pyroxène-plagioclase = kélyphitoïde (21 %); amphibole vert-bleu (35 %); plagioclase (9 %); opaques (5 %); quartz (3 %); rutile et apatite. — Le grenat (3 à 4 mm) très fracturé est bordé par une auréole de kélyphite à amphibole et plagioclase. — Les plages de kélyphitoïde, aux contours déchiquetés sont constituées d'agrégats de CPx « en éponge » en symplectites avec un peu de plagioclase. — L'amphibole, vert bleu, s'observe : (1) en petits prismes et vermicules dans l'auréole kélyphitique des grenats; (2) en plages symplectiques résultant de l'amphololitisation du kélyphitoïde; (3) en prismes subautomorphes à tendance poeciloblastique issus de la recristallisation locale de (1) et (2). — Le plagioclase se trouve : (1) en granules et petits prismes radiés dans la kélyphite; (2) en granules ou vermicules associés au CPx du kélyphitoïde. — Le quartz, en plages souvent plurigranulaires de quelques millimètres paraît résulter de la polygonisation des grains monocristallins. Certaines de ces plages cicatrisent des fissures en extension des grenats ou forment au contact de ceux-ci des queues de cristallisation. Du point de vue textural on note : (1) la tendance
une auréole de kélyphite à amphibole et plagioclase. — Les plages de kélyphitoïde, aux contours déchiquetés sont constituées d'agrégats de CPx « en éponge » en symplectites avec un peu de plagioclase. — L'amphibole, vert bleu, s'observe : (1) en petits prismes et vermicules dans l'auréole kélyphitique des grenats; (2) en plages symplectiques résultant de l'amphololitisation du kélyphitoïde; (3) en prismes subautomorphes à tendance poeciloblastique issus de la recristallisation locale de (1) et (2). — Le plagioclase se trouve : (1) en granules et petits prismes radiés dans la kélyphite; (2) en granules ou vermicules associés au CPx du kélyphitoïde. — Le quartz, en plages souvent plurigranulaires de quelques millimètres paraît résulter de la polygonisation des grains monocristallins. Certaines de ces plages cicatrisent des fissures en extension des grenats ou forment au contact de ceux-ci des queues de cristallisation. Du point de vue textural on note : (1) la tendance des amphiboles à l'orientation parallèle de leurs grands axes; (2) l'apparente organisation des fractures des grenats en une zone d'axe sensiblement parallèle à la direction marquée par les prismes d'amphibole. Les échantillons prélevés dans les autres affleurements sont plus largement amphibolitisés; il n'y subsiste que rarement un peu de kélyphitoïde pyroxénique; le plagioclase se développe aux dépens du grenat qui est plus ou moins totalement remplacé par l'assemblage plagioclase + opaque + un peu d'amphibole. Avec le développement généralisé de la foliation, on perd très vite — après un stade fugace d'amphibolites à petites lentilles plagioclasiques (cf. supra) — toute trace de la paragenèse éclogitique initiale. On aboutit ainsi à des amphibolites banales. CONCLUSIONS. — 1. Pour la première fois est reconnue dans l'ensemble leptynique de type Vergonzac-Tulle, la présence de reliques éclogitiques et, en conséquence, se trouve caractérisé dans cette formation un épisode métamorphique précoce HP antérieur à l'amphibolitisation barrovienne. 2. On aboutit ainsi à un schéma cohérent à l'échelle du Limousin : une évolution métamorphique polyphasée globalement identique (stade précoce HP, suivi d'un épisode barrovien) dans les deux unités (inférieure et supérieure) gneissiques. Une approche comparée, dans les deux unités, des conditions d'éclogitisation d'une part, de la nature
pyroxénique; le plagioclase se développe aux dépens du grenat qui est plus ou moins totalement remplacé par l'assemblage plagioclase + opaque + un peu d'amphibole. Avec le développement généralisé de la foliation, on perd très vite — après un stade fugace d'amphibolites à petites lentilles plagioclasiques (cf. supra) — toute trace de la paragenèse éclogitique initiale. On aboutit ainsi à des amphibolites banales. CONCLUSIONS. — 1. Pour la première fois est reconnue dans l'ensemble leptynique de type Vergonzac-Tulle, la présence de reliques éclogitiques et, en conséquence, se trouve caractérisé dans cette formation un épisode métamorphique précoce HP antérieur à l'amphibolitisation barrovienne. 2. On aboutit ainsi à un schéma cohérent à l'échelle du Limousin : une évolution métamorphique polyphasée globalement identique (stade précoce HP, suivi d'un épisode barrovien) dans les deux unités (inférieure et supérieure) gneissiques. Une approche comparée, dans les deux unités, des conditions d'éclogitisation d'une part, de la nature des protolites d'autre part, permettra de mieux préciser l'évolution géodynamique varisque de ce secteur du Massif Central. C'est ce que devraient permettre les études géochimiques et minéralogiques en cours. Note remise le 17 octobre 1988, acceptée le 19 octobre 1988. 1980 C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1977-1980, 1988 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] P. L. GUILLOT, A. LACOUR, G. MONNIER et P. ROUBICHOU, Carte géol. de la France à 1/50000, feuille La Capelle-Marival, 1988. [2] I. FEIX, P. L. GUILLOT, G. MONNIER et P. ROUBICHOU, Carte géol. de la France à 1/50000, feuille Saint-Céré. [3] P. ROUBICHOU, Thèse de 5e cycle, Université d'Orléans, 1979, 161 p. [4] I. FEIX, Thèse de Doctorat, Université d'Orléans, 1988, 517 p. [5] P. FLOCH, B. HENRY et D. SANTALLIER, Chron. rech. min. n° 474, 1984, p. 5 à 10. [6] P. L. GUILLOT, Thèse d'État, Université d'Orléans, 1981, 391 p. [7] D. SANTALIER, Thèse d'État, Université d'Orléans, 1981, 340 p. [8] A. LACOUR et J. Riss (à paraître). [9] P. LEDRU et A. AUTRAN, DOC. B.R.G.M., n° 140, 1987, p. 51-81. P.-L. G. : Département Géosciences, Faculté des Sciences, Université de Savoie, B.P. n° 1104, 73011 Chambéry Cedex; A. L. :
p. 1977-1980, 1988 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] P. L. GUILLOT, A. LACOUR, G. MONNIER et P. ROUBICHOU, Carte géol. de la France à 1/50000, feuille La Capelle-Marival, 1988. [2] I. FEIX, P. L. GUILLOT, G. MONNIER et P. ROUBICHOU, Carte géol. de la France à 1/50000, feuille Saint-Céré. [3] P. ROUBICHOU, Thèse de 5e cycle, Université d'Orléans, 1979, 161 p. [4] I. FEIX, Thèse de Doctorat, Université d'Orléans, 1988, 517 p. [5] P. FLOCH, B. HENRY et D. SANTALLIER, Chron. rech. min. n° 474, 1984, p. 5 à 10. [6] P. L. GUILLOT, Thèse d'État, Université d'Orléans, 1981, 391 p. [7] D. SANTALIER, Thèse d'État, Université d'Orléans, 1981, 340 p. [8] A. LACOUR et J. Riss (à paraître). [9] P. LEDRU et A. AUTRAN, DOC. B.R.G.M., n° 140, 1987, p. 51-81. P.-L. G. : Département Géosciences, Faculté des Sciences, Université de Savoie, B.P. n° 1104, 73011 Chambéry Cedex; A. L. : Laboratoire de Pétrologie, Faculté des Sciences, Université d'Orléans, B.P. n° 6759, 45067 Orléans Cedex 2. 1981-1986, 1988 1981 Géodynamique / Geodynamics Le rôle de la traction de la lithosphère subductée dans l'évolution géodynamique plio-pléistocène de l'arc égéen : mouvements verticaux alternés et variations du régime tectonique Denis Sorel, Jacques-Louis Mercier, Bertrand Keraudren et Marc Cushing Résumé — Des variations de la force de traction de la lithosphère subductée sous l'arc égéen, notamment du fait de sa rupture, pourraient expliquer les changements du régime tectonique dans l'arc, et ses ampleux mouvements verticaux alternés. The role of slab-pull force in the pliocene-pleistocene geodynamic evolution of the Aegean arc: subsidence and uplift of the external arc and changes in the tectonic regime Abstract — Variations of the slab-pull force beneath the Aegean Arc, particularly due to the rupture of the slab, could explain the changes in the Aegean tectonic stress pattern, and the alternate strong vertical movements of the external arc. Abridged English Version — SUCCESSIVE PLIOCENE-PLEISTOCENE STRESS PATTERNS IN THE AEGEAN ARC. — Kinematics of Pliocene-Pleistocene faults have shown the succession of different stress patterns in the Aegean area ([1], [2]) : — A widespread Pliocene-lower Pleistocene radial extension (Fig. 1C), except
Bertrand Keraudren et Marc Cushing Résumé — Des variations de la force de traction de la lithosphère subductée sous l'arc égéen, notamment du fait de sa rupture, pourraient expliquer les changements du régime tectonique dans l'arc, et ses ampleux mouvements verticaux alternés. The role of slab-pull force in the pliocene-pleistocene geodynamic evolution of the Aegean arc: subsidence and uplift of the external arc and changes in the tectonic regime Abstract — Variations of the slab-pull force beneath the Aegean Arc, particularly due to the rupture of the slab, could explain the changes in the Aegean tectonic stress pattern, and the alternate strong vertical movements of the external arc. Abridged English Version — SUCCESSIVE PLIOCENE-PLEISTOCENE STRESS PATTERNS IN THE AEGEAN ARC. — Kinematics of Pliocene-Pleistocene faults have shown the succession of different stress patterns in the Aegean area ([1], [2]) : — A widespread Pliocene-lower Pleistocene radial extension (Fig. 1C), except in the area of the Ionian Islands. — Compressional deformations which occurred at the end of the Lower Pleistocene (Fig. 1B). They were strong in the Ionian Islands, moderate in Lokris, Eubée and Corinthie, weak or absent in the southern part of the arc. — Since the Middle Pleistocene, longitudinal extension affects most of the arc, except the Ionian Islands where moderate compression is still active (Fig. 1A). ALTERNATE VERTICAL MOVEMENTS OF THE EXTERNAL AEGEAN ARC. — Along the external arc (Rhodes, Karpathos, Crète, southern Peloponnesus, Céphalonie), some Mesozoic limestone massifs display a remarkable staircase morphology over a few hundred meters high (Fig. 2). These steps are littoral abrasion platforms. Transgressive marine sediments present local evidence that this morphology resulted from a subsidence ([3], [4]) which ended in the lower Pleistocene, i.e. at the time when compression affected the arc. — After this subsidence, a strong uplift brought this drowned morphology back above the sea level (Figs. 2C, D). These synchronous changes in the tectonic regime and vertical movements suggest that they may have a common origin. THE ROLE OF SLAB-PULL IN THE GEODYNAMICS OF THE AEGEAN ARC. — A major force driving the plates and governing the tectonic regime
extension affects most of the arc, except the Ionian Islands where moderate compression is still active (Fig. 1A). ALTERNATE VERTICAL MOVEMENTS OF THE EXTERNAL AEGEAN ARC. — Along the external arc (Rhodes, Karpathos, Crète, southern Peloponnesus, Céphalonie), some Mesozoic limestone massifs display a remarkable staircase morphology over a few hundred meters high (Fig. 2). These steps are littoral abrasion platforms. Transgressive marine sediments present local evidence that this morphology resulted from a subsidence ([3], [4]) which ended in the lower Pleistocene, i.e. at the time when compression affected the arc. — After this subsidence, a strong uplift brought this drowned morphology back above the sea level (Figs. 2C, D). These synchronous changes in the tectonic regime and vertical movements suggest that they may have a common origin. THE ROLE OF SLAB-PULL IN THE GEODYNAMICS OF THE AEGEAN ARC. — A major force driving the plates and governing the tectonic regime in subduction zones is the slab-pull force ([5], [6]). A strong pull decreases the mechanical coupling between both plates and thus weakens the radial stress in the arc (Fig. 3A), so that extension may be radial (Fig. 1C). The Aegean extension has been explained in this way [7]. A strong pull also speeds up subduction, which may become faster than the rate of slab resorption in the mantle. Thus, the length of the dense slab increases, as well as its downwards pull-force, causing a subsidence of the arc (Pliocene-lower Pleistocene). This self-amplifying mechanism may lead to the rupture of the slab under its own weight [5] (lower Pleistocene). The resulting drop of the pull force may explain the uplift of the arc and the increase in the radial stress (Fig. 3B), so that extension became longitudinal in the arc, except in the Ionian Islands (Fig. 1A). There, the radial stress was already stronger in the Pliocène, probably because subduction of the light continental crust of the Adriatic foreland was difficult. Its increase rendered this stress strongly compressive (Fig. 1B). Later on, subduction slowly restored the slab and this compression weakened. Seismic tomography shows a rupture in the Aegean slab [8]
pull also speeds up subduction, which may become faster than the rate of slab resorption in the mantle. Thus, the length of the dense slab increases, as well as its downwards pull-force, causing a subsidence of the arc (Pliocene-lower Pleistocene). This self-amplifying mechanism may lead to the rupture of the slab under its own weight [5] (lower Pleistocene). The resulting drop of the pull force may explain the uplift of the arc and the increase in the radial stress (Fig. 3B), so that extension became longitudinal in the arc, except in the Ionian Islands (Fig. 1A). There, the radial stress was already stronger in the Pliocène, probably because subduction of the light continental crust of the Adriatic foreland was difficult. Its increase rendered this stress strongly compressive (Fig. 1B). Later on, subduction slowly restored the slab and this compression weakened. Seismic tomography shows a rupture in the Aegean slab [8] (Fig. 4), which may have caused the lower Pleistocene events. Older compressional events affected the Aegean arc. But they were caused by the lock and the outwards jump of the frontal thrust of the arc, and no similar jump is known in the lower Pleistocene. If correct, this interpretation would highlight the role of the slab-pull force in geodynamics. Similar events are reported from the Tyrrhenian Arc [9] where a ruptured slab is also observed [11]. Synchronous changes in the tectonic regime and vertical movements over subduction zones could provide geological indications of slab rupture and allow their precise timing for plate tectonics and orogenic evolution reconstructions. La cinématique des failles récentes a permis d'établir les grands traits du champ de contrainte égéen, et de montrer son changement au Pleistocene inférieur ([1], [2], [11]). Par ailleurs, de forts mouvements verticaux, en subsidence puis en surrection, ont affecté l'arc externe. Leur inversion se place aussi dans le Pleistocene inférieur [3], ce qui suggère leur relation mécanique avec le régime tectonique. La traction de la lithosphère subductée influe sur le régime tectonique au-dessus des zones de subduction [6], et nous pensons que ses variations pourraient expliquer les événements tectoniques observés dans l'arc
highlight the role of the slab-pull force in geodynamics. Similar events are reported from the Tyrrhenian Arc [9] where a ruptured slab is also observed [11]. Synchronous changes in the tectonic regime and vertical movements over subduction zones could provide geological indications of slab rupture and allow their precise timing for plate tectonics and orogenic evolution reconstructions. La cinématique des failles récentes a permis d'établir les grands traits du champ de contrainte égéen, et de montrer son changement au Pleistocene inférieur ([1], [2], [11]). Par ailleurs, de forts mouvements verticaux, en subsidence puis en surrection, ont affecté l'arc externe. Leur inversion se place aussi dans le Pleistocene inférieur [3], ce qui suggère leur relation mécanique avec le régime tectonique. La traction de la lithosphère subductée influe sur le régime tectonique au-dessus des zones de subduction [6], et nous pensons que ses variations pourraient expliquer les événements tectoniques observés dans l'arc égéen. LES ÉTATS DE CONTRAINTES PLIO-PLÉISTOCÈNES DANS L'ARC ÉGÉEN. — Pendant une grande partie du Pliocène et du Pleistocene inférieur, l'extension fut forte (sauf dans les îles ioniennes), et surtout radiale à l'arc (fig. 1C). Vers la fin du Pleistocene inférieur, une forte compression a affecté les îles ioniennes (fig. 1B). Elle a été plus faible en Lokride, Eubée, Corinthie, et très discrète dans le Sud de l'arc. Puis la compression a décru dans les îles ioniennes, tandis qu'ailleurs l'extension était plutôt longitudinale à l'arc (fig. 1A). LES MOUVEMENTS VERTICAUX ALTERNÉS DE L'ARC ÉGÉEN EXTERNE. — Le long de l'arc externe (Rhodes, Karpathos, Crète, Péloponnèse, Céphalonie), les massifs calcaires côtiers sont parfois sculptés de replats d'abrasion marine étages, jusqu'à 500 m de haut à Rhodes (fig. 2) ([3], [12], [13]). Ces replats, et les falaises qui les séparent, peuvent porter des dépôts marins transgressifs ou des perforations de lithophages. Ils prouvent l'immersion de cette morphologie par une subsidence active jusque dans le Pleistocene inférieur [3] (fig. 2A, B). Puis une ample surrection a ramené au jour cette morphologie (fig. 2C, D). Les terrasses régressives de Corinthie sont l'enregistrement le plus complet de ce soulèvement depuis le Pleistocène moyen [14]. LES
1B). Elle a été plus faible en Lokride, Eubée, Corinthie, et très discrète dans le Sud de l'arc. Puis la compression a décru dans les îles ioniennes, tandis qu'ailleurs l'extension était plutôt longitudinale à l'arc (fig. 1A). LES MOUVEMENTS VERTICAUX ALTERNÉS DE L'ARC ÉGÉEN EXTERNE. — Le long de l'arc externe (Rhodes, Karpathos, Crète, Péloponnèse, Céphalonie), les massifs calcaires côtiers sont parfois sculptés de replats d'abrasion marine étages, jusqu'à 500 m de haut à Rhodes (fig. 2) ([3], [12], [13]). Ces replats, et les falaises qui les séparent, peuvent porter des dépôts marins transgressifs ou des perforations de lithophages. Ils prouvent l'immersion de cette morphologie par une subsidence active jusque dans le Pleistocene inférieur [3] (fig. 2A, B). Puis une ample surrection a ramené au jour cette morphologie (fig. 2C, D). Les terrasses régressives de Corinthie sont l'enregistrement le plus complet de ce soulèvement depuis le Pleistocène moyen [14]. LES EFFETS ATTENDUS DE LA RUPTURE DE LA LITHOSPHÈRE PLONGEANTE. — Comme dans les autres zones de subduction [6], l'état de contrainte dans la lithosphère égéenne est surtout régi par la cinématique de la convergence. Ainsi, une contrainte principale C. R. Acad. Sci. Paris, t. 307, Série II, p. 1981-1986, 1988 1983 horizontale est radiale à l'arc, l'autre étant longitudinale. L'intensité de la contrainte radiale dépend du couplage mécanique (friction) entre les deux plaques [7], couplage qui varie à l'inverse de la force de traction du slab (fig. 3) : plus celle-ci est forte (slab long), plus le couplage et la contrainte radiale diminuent. Lorsque cette contrainte radiale est la plus petite, le régime tectonique est en extension radiale. Pour une traction moindre, le couplage augmente, et la contrainte radiale peut être plus grande que la contrainte longitudinale : l'extension est alors longitudinale. Enfin, pour une faible traction du slab, la contrainte radiale peut être la plus grande, et l'état de contrainte est alors compressif radial. Les mouvements verticaux de l'arc résultent de l'équilibrage isostatique sur le manteau de l'ensemble constitué par les deux lithosphères couplées. Eux aussi dépendent donc de la traction du slab. Une traction croissante immerge l'arc, et