Etude pétrologique, géochimique et structurale de la zone de transition dunitique dans l'ophiolite d'Oman : identification des processus pétrogénétiques à l'interface manteau/croûte

L'origine de la zone de transition dunitique (DTZ) a l'interface manteau-croute est mal connue, ainsi que les processus physico-chimiques impliques dans sa genese. Pour aborder cette question, ce travail a porte sur l'etude petrologique, geochimique et structurale de 20 coupes (600 echantillons) levees dans la DTZ du massif de Sumail (ophiolite d'Oman), epaisse de plus de 400 metres a l'aplomb d'un paleo-diapir mantellique. Au-dela des donnees in situ sur mineraux (microsonde, LA-ICP-MS) et des compositions en elements majeurs des roches totales, le developpement d'une procedure analytique a permis l'acquisition des compositions en elements en traces des dunites dont les teneurs sont de l'ordre du ng.g-1. La DTZ est faite de dunites pures (olivine et chromite) et de dunites impregnees, contenant une quantite variable de mineraux interstitiels ayant cristallise a partir d'un magma percolant. Ces facies renferment des mineraux d'une variete insoupconnee incluant, en plus de ceux clairement issus d'un MORB (clinopyroxene et plagioclase), de l'orthopyroxene, amphibole, grenat, et des diopsides temoignant d'un processus d'hybridation entre le MORB et des fluides hydrates. Les forts rapports Mg# et teneurs en TiO2 des orthopyroxenes et amphiboles ainsi que la composition des clinopyroxenes, intermediaire entre clinopyroxenes magmatiques et diopsides hydrothermaux, a permis de contraindre la composition du magma hybride qui resulterait du melange entre un magma d'affinite tholeiitique et un fluide supercritique riche en silice, voire trondhjemitique issu de la fusion incongruente hydratee des orthopyroxenes mantelliques, similaire au produit de fusion hydratee des roches environnantes (peridotites serpentinisees, troctolites, gabbros). Ces mineraux sont observes en position interstitielle et en inclusion dans les chromites, temoignant de leur origine precoce et du fait que les magmas hybrides ont participe a la formation de la DTZ. La combinaison des interpretations des donnees in situ et des donnees roches totales a permis la deconvolution du message polyphase enregistre par les dunites : la signature du protolithe, celles de la dunitisation et du reequilibrage de la matrice d'olivine avec un MORB percolant (metasomatisme cryptique), la signature de refertilisation par la cristallisation des mineraux interstitiels (metasomatisme modal), ainsi que les effets de la serpentinisation. Il apparait que les dunites pures, caracterisees par un spectres de terres rares en forme de U ou de V, semblent avoir acquis cette signature tres precocement, probablement lors de la phase initiale de leur genese sous l'effet de reequilibrages avec des liquides tres riches en elements incompatibles (REE, Th, U, HFSE) et pouvant correspondre au magma hybride. L'etude structurale de la DTZ dans le massif de Sumail a montre l'influence de la tectonique synmagmatique sur la structuration de la DTZ, se traduisant par l'alternance d'horizons impregnes ou non ainsi que par l'evolution verticale sur plusieurs dizaines de metres des compositions chimiques a l'approche des zones de failles. On l'observe notamment pour les teneurs en elements immobiles dans les fluides tels que le Ti, les REE ou le Th. La DTZ semble s'etre developpee dans un environnement transtensif dont les deux systemes de failles principaux N130 et N165-180 ont accommode la percolation des magmas et fluides responsables de la dunitisation ainsi que l'introduction des fluides hydrothermaux pouvant conditionner les echanges globaux avec les enveloppes externes.La comparaison avec les DTZ d'autres massifs en Oman ou a Trinity (Californie), ayant evolue dans un contexte magmatique different, montre egalement l'importance des failles synmagmatiques dans la structuration de la DTZ. Les liquides qui ont percole dans ces DTZ apparaissent systematiquement sous-satures en Al et satures en H2O, amenant a interpreter le caractere hydrate comme une condition critique pour la genese des dunites.