Chronologie 40Ar/39Ar et K/Ar de la dislocation du plateau éthiopien et de la déchirure continentale à la corne de l'Afrique depuis 30 Ma

par Emmanuel Coulié

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Pierre-Yves Gillot et de Xavier Quidelleur.

Soutenue en 2001

à Paris 11 .

mots clés

• Spectrométrie de masse
• Isotopes radioactifs en géologie
• Datation -- Méthode argon 40-argon 39
• Afar, Dépression de l'

Résumé

Ce travail de thèse présente le développement et la mise au point d'un procédé original pour la datation par la technique 40_Ar/39_Ar. Le cœur de ce système, un spectromètre de masse utilisant la collection simultanée des cinq isotopes de l'argon, est aujourd'hui unique à l'échelle internationale. Tout d'abord testé et validé sur des échantillons géologiques standard, ce système a permis de réaliser, dans sa configuration actuelle, des analyses de grande qualité sur les roches volcaniques de l'Ethiopie, avec une reproductibilité analytique de l'ordre de 0. 2%. Il est maintenant communément admis que les grands traps basaltiques sont en étroite relation avec les grandes déchirures continentales. C'est notamment le cas du point chaud Afar localisé dans un contexte extensif de point triple. Un des objectifs de cette thèse est d'apporter, à la lumière de 28 et 68 nouvelles données acquises, respectivement, en 40_Ar/39_Ar et K/Ar, des contraintes temporelles sur l'épanchement du point chaud et sur les prémices de l'ouverture continentale. Pour cela, des laves et des granites d'ouverture ont été échantillonnées sur les trois zones géographiques aujourd'hui désunies, c'est-à-dire sur les hauts plateaux éthiopiens, yéménites et somaliens, ainsi que le long de leurs escarpements aux marges de la dépression Afar. Nos résultats attestent de l'édification rapide des grands traps (en moins de 1 Ma, pour l'essentiel de la pile volcanique) et d'une initiation du volcanisme autour de 30. 2 Ma. Les prémices de l'ouverture apparaissent en conséquence totalement synchrones de cette phase, comme l'indique la mise en place de granites, dès 30 Ma. Les résultats de cette étude sont repris et discutés de manière plus générale, afin de préciser et de proposer un schéma global d'évolution depuis 30 Ma.

Titre traduit

K/Ar and 40Ar/39Ar dating of the African Horn continental break-up since the 30 Ma

Résumé

We present here a new analytical system for 4O_Ar/39_Ar dating that relies onto an original 180ʿ sector multiple collection mass spectrometer with five faraday cups. Results of preliminarily experiments undertaken on geological standard minerals highlight the good behavior of this new instrument for step heating analyses. The age reproducibility of successive steps lead to analytical errors lower than 0. 2 %. Such a system appears today unique on the international plan for 40_Ar/39_Ar routine dating. This new penta-collector MS enabled us to perform highly reproducible 40_Ar/39_Ar dating of Ethiopian volcanics. It is now admitted that continental flood basalt volcanism has a strong relationship with continental break-up. The Ethiopian-Afar plume has been linked to the early opening of the Afar depression, where the propagation of Red Sea and Gulf of Aden within the depression is still an ongoing process. The purposes of this study are to constrain the emplacement and duration of the trap series, and to reconstruct the eruptive chronology of the earlier opening stages, since the initiation of the fracturation. Twenty-eight 40_Ar/39_Ar and 68 K/Ar new ages data have been performed on volcanic series and granitic bodies, sampled on the plateaus (Ethiopian, Yemenite, Somalian) and along their boundaries on the Afar margin. Our results support that the onset of traps volcanism took place around 30 Ma, with a duration lower than 1 Myr. The emplacement of granitic bodies as early as 30 Ma argues for a synchronous initiation of the opening. Finally, all results obtained in this study on both plateau and rifted margin areas helped us to propose a global scheme for the evolution of the Afar depression since 30 Ma.