Jednostka Thiviers-Payzac

Thiviers -Payzac jest metasedymentarną sukcesją wychodni późnego neoproterozoiku i kambru w południowej Limousin we Francji . Jednostka geologicznie stanowi część waryscyjskiej piwnicy północno-zachodniego Masywu Centralnego .

Terminologia

Jednostka Thiviers-Payzac, czasami nadal nazywana Thiviers-Payzac Nappe lub Bas-Limousin Group , została nazwana na cześć Thiviers i Payzac , dwóch małych miasteczek w północno-wschodniej Dordonii , położonych na obszarze wychodni jednostki. Termin nappe jest nieco mylący.

Geografia

Mapa geologiczna przedstawiająca położenie jednostki Thiviers-Payzac.

Geograficznie jednostka Thiviers-Payzac należy do Bas-Limousin (południowa Limousin ), płaskowyżu, który w eocenie znajdował się na półwyspie , którego wysokość sięga zaledwie 400 metrów. Jednostka rozpoczyna się na zachód od Thiviers w północnej Dordonii, a następnie podąża przez 70 kilometrów półkolistym łukiem, przechodząc przez Lanouaille , Payzac, Orgnac , Donzenac i kończąc na wschód od Brive w Corrèze . Na początku jednostka podąża za uderzeniem WNW-ESE (N110), ale zaraz na północ od Orgnac przechodzi w kurs NW-SE (N 135). Po swojej północnej stronie jednostka jest oddzielona uskokiem Estivaux, lewostronnym, ciągliwym uskokiem ślizgowym , od skał Górnej Jednostki Gnejsu. Na jego zachodnim krańcu pojawiają się skały Dolnego Gnejsu. Na południowym zachodzie jednostkę pokrywają osady liasowe Basenu Akwitańskiego . Uskok South Limousin, również plastyczny uskok ślizgowy, ale z prawostronnym ścinaniem, oddziela jednostkę od jednostki Génis na południu. Jednostka ostatecznie znika na południowym wschodzie poniżej kilku małych wystąpień pensylwańskie , jednak większość jednostki pokrywają głównie permotriasowe czerwone pokłady Basenu Brive. Podążając za Auvézère , maksymalna szerokość jednostki w poprzek uderzenia wynosi zaledwie 9 kilometrów.

Na północny zachód od Terrasson we wschodniej Dordonii znajduje się wysoka piwnica, która również wchodzi w skład jednostki głównej. Ta wartość odstająca ma około 10 kilometrów długości i również biegnie w kierunku ESE; jego szerokość w poprzek strajku wynosi zaledwie 5 kilometrów.

Stratygrafia

Stratygrafia jednostki Thiviers-Payzac przedstawia następującą kolejność (od góry do dołu) :

• Kwarcyt Puy-des-Âges
• Engastyn mafii
• Łupek Donzenaca
• Piaskowiec Thiviers

W jednostce znajduje się granit Mississippian Estivaux i dwa granitoidy ordowiku , ortognejs Saut-du-Saumon i granit Corgnac.

Kwarcyt Puy-des-Âges

Kwarcyt Puy-des-Âges na wierzchu jest bardzo wytrzymałym, białym kwarcytem zawierającym serycyt iw konsekwencji tworzy odporne na erozję płaskorzeźby na płaskowyżu Bas-Limousin. Formacja rozciąga się pasem o szerokości zaledwie 200 metrów w zachodniej i centralnej części jednostki Thiviers-Payzac. Kwarcyt wykazuje podobieństwa do Puy-de-Cornut-Arkose z jednostki Génis. Brany jest pod uwagę nawet związek z grès armoricain w Bretanii . Jego wiek jest zatem najprawdopodobniej ordowik ( tremadocki ).

Engastyn mafii

Leżące u podłoża Engastine Mafics to kompleks maficznych , magmowych skał . Podobnie pojawiają się tylko w zachodniej i centralnej jednostce Thiviers-Payzac. W pasie o szerokości 500 metrów podążają bezpośrednio na południe od kwarcytu Puy-des-Âges. W pobliżu Juillac ten pas rozszerza się do około 2 kilometrów. Wiek skał maficznych o maksymalnej grubości 500 metrów jest uważany za kambr. Składają się z naprzemiennych zieleńców i amfibolitów , w które wstawione jest kilka warstw metadolerytów i metagabro . Bardzo drobnoziarnisty zielonkawy kolor od jasnozielonego do ciemnozielonego zawiera jako główne składniki minerały plagioklazy ( oligoklazy lub andezyny ) , amfibole ( hornblenda ) i epidot ( klinozoizyt ). Biotyt jest składnikiem drugorzędnym, a kwarc , kalcyt i materiały nieprzezroczyste są akcesoriami. Zieleń reprezentuje starożytne subalkaliczne bazalty . Metadoleryty i metagabro są znacznie bardziej gruboziarniste i składają się głównie z hornblendy i zasadowego plagioklazu, który został poddany sausurytyzacji .

Donzenac Schist

Poniżej maficznego kompleksu Engastine następuje epizonalny (niskiego stopnia) Donzenac Schist . Łupek rozciąga się w szerokim na 3 kilometry, lekko zakrzywionym paśmie, który zaczyna się w miejscu typu Donzenac i rozciąga się do Lanouaille. Tutaj pasmo jest odcięte przez lewostronny uskok Dussac, główny uskok poślizgu, i przesunięte o kilka kilometrów na południowy zachód. Następnie zespół podąża na północny wschód od Thiviers, gdzie się kończy. Łupek Donzenac jest również włączony do kambru. Łupek ma jedwabiste odcienie szarości i składa się głównie z krzemianów warstwowych, takich jak muskowit i biotyt lub muskowit i chloryt . Krzemianom warstwowym towarzyszy kwarc, kwaśny plagioklaz i granat strefy almandynowej . W łupku ujawniają się niekiedy stosunkowo drobnoziarniste, wielkości decymetrów, ciemne międzywarstwy o arenitowym , najprawdopodobniej starożytna szarogłaz . Międzywarstwy arenitowe przedstawiają klasty kwarcu, plagioklazu i epidotu otoczone nowo powstałymi minerałami, takimi jak krzemiany warstwowe, kwarc i bardzo drobnoziarnisty albit .

Piaskowiec Thiviers

W pobliżu Saint-Mesmin Auvézère przecina piaskowiec Thiviers , formację jednostki Thiviers-Payzac.

Piaskowiec Thiviers jest najniższą formacją w jednostce Thiviers-Payzac występującą na powierzchni, zajmującą około dwóch trzecich jej całkowitej powierzchni. Formacja jest detrytyczną, wulkaniczną sukcesją późnego neoproterozoiku i kambru. Można go podzielić na cztery różne facje:

• szarogłazy średnio- i gruboziarniste .
• piaszczyste łupki i tufy rodacytowe .
• konglomeraty poligenetyczne i intraformacyjne .
• kwarcyty powstałe z rekrystalizowanych piaskowców .

Niezliczone, metrowe groble dolerytowe przecinają formację, wywołując lokalny metamorfizm kontaktowy .

Określenie „piaskowiec” jest nieco mylące, ponieważ formacja jest wyraźnie zdominowana przez tufy rodacytowe pochodzenia wulkanicznego, a wszystkie pozostałe facje są jedynie produktami przemian. Niegdyś w sód tufy ryodacytowe stały się teraz ciemnymi, masywnymi i grubo warstwowymi skałami. W drobnoziarnistej matrycy chlorytu, białej miki, kwarcu i albitu znajdują się milimetrowe klasty kwarcu, plagioklazu (albitu lub oligoklazu) i epidotu. Następujące obserwacje podkreślają wybuchowy charakter skał wulkanicznych:

• rozdrobnione kryształy kwarcu z ostrymi, spiczastymi krawędziami i końcówkami.
• złamany, spiczasty plagioklaz.
• Fragmenty skał niegdyś bogatej w albity, leukokratycznej lawy .

Szarogłazy są mineralogicznie bardzo podobne, ale bogatsze w fenokryształy kwarcu, a ich macierz jest wzbogacona w krzemiany warstwowe. Prawdopodobnie wywodzą się one z ryodacytów. Podobnie skład chemiczny kwarcytów, który jest niemal identyczny z ryhodacytami!

Nigdzie nie widać leżących poniżej formacji piaskowca Thiviers – bogatych w plagioklazy paragnejsów i mikaszystów.

Natrętne skały

Jak już wspomniano wcześniej, jednostka Thiviers-Payzac zawiera trzy różne ciała magmowe:

• Ortognejs Saut-du-Saumon.
• Granit Corgnac.
• Granit Estivaux.

Ortognejs Saut-du-Saumon

Prekinematyczny ortognejs Saut-du-Saumon to 15-kilometrowy, bardzo rozciągnięty, podobny do kałamarnicy granitowy korpus uderzający w NW-SE, którego ogon zaczyna się w Donzenac na południu, a macki kończą się w regionie Orgnac w pobliżu rzeki Loyre .

Ortognejs składa się z porfiroklastów skalenia alkalicznego w kształcie oka, wielkości subcentymetra , i dlatego jest augengnejsem. Jego matryca składa się z kwarcu i skaleni. Biotyt ustawił się równolegle do sigmoidalnych pasm ścinania. Porfiroklasty zostały złamane i ścinane w lewo-bocznie wzdłuż równoległych pęknięć.

Całe ciało ortognejsy jest intensywnie foliowane w kierunku NW-SE. Płaszczyzny foliowania są zbliżone do pionu i zawierają poziome linie również uderzające w NW-SE. Skała jest zatem tektonitem SL . Wzdłuż jego granic wraz z otaczającymi go formacjami (piaskowiec Thiviers i łupek Donzenac) wykształciły się mylonity i ultramylonity o sinistralnym ruchu ścinającym. W jego wnętrzu ścinanie prawoskrętne i sinistralne ingeruje w sposób niewspółosiowy.

Protolit ortognejsu był niegdyś granitoidem porfirytowym , który później (podczas orogenezy waryscyjskiej) został zdeformowany plastycznie. Jego pierwotny wiek chłodzenia określono na środkowy ordowik (faza akadyjska). Według Bernarda-Griffithsa (1977) deformacje mylonitowe miały miejsce w pobliżu granicy dewonu i karbonu około 361 milionów lat temu.

Granit Corgnac

Granit Corgnac to masyw o długości 6,5 km w obrębie piaskowca Thiviers. Jest ułożony mniej więcej równolegle do regionalnej foliacji. W poprzek strajku ma tylko 2,5 kilometra szerokości. O jego natrętnym granitowym charakterze świadczą okazjonalne hornfelsy wzdłuż jego krawędzi. Podobnie jak bardzo podobna ortognejs Saut-du-Saumon, granit Corgnac wtargnął również w środkowym ordowiku około 470 milionów lat temu. Granit został nadrukowany około 350 milionów lat temu podczas regionalnego metamorfizmu w wstecznych . Jego skład chemiczny określa go jako subalkaliczny monzogranit .

W granicie Corgnac można wyróżnić dwie bardzo różne facje:

• kataklastyczne facje granitowe na południu.
• porfiroklastyczne facje ortognejsowe na północy.

Równoziarnista, czasem porfirowa, szara do różowej facja granitowa zawiera następujące minerały:

• kwarc śródmiąższowy
• plagioklaz – często strefowy, o podstawowym składzie
• mikroklina – często pertytowa
• biotyt

Minerały akcesoryjne to muskowit, cyrkon, apatyt i opaques.

Wszystkie te minerały zostały zmienione podczas retromorfizmu facji zieleńcowej. Na przykład biotyt i kwarc zostały zniszczone kataklastycznie , plagioklaz został zaatakowany przez muskowit i klinozoizyt, a igły rutylu zostały wydzielone z biotytu. Facje granitowe wytworzyły kilka mniejszych, porfirowych, mikrogranitowych apofiz.

Facja ortognejsowa wywodzi się z facji granitowej, uległa jedynie silniejszej deformacji plastycznej. Facja prezentuje się teraz jako pasiasty augengneis z migdałowatymi oczami mikrokliny i plagioklazy otoczonych minerałami foliacji, takimi jak bardzo drobny kwarc, albit, ziarnisty klinozoizyt i blaszki miki. Biotyt jest często chlorowany. Zmysł ścinania nie został określony, ale najprawdopodobniej jest to prawostronny, sądząc po tym, że granit Corgnac jest częścią południowej części jednostki Thiviers-Payzac.

Granit Estivaux

Granit synkinematyczny Estivaux to masyw wapniowo-alkaliczny pochodzenia magmowego, który został zdeformowany heterogenicznie około 346 milionów lat temu podczas epoki Tournazu . Podobnie jak ortognejs Saut-du-Saumon, jego kształt jest również podobny do kałamarnicy, rozwijając macki na północnym gnejsowym, a także mylonitycznym końcu. Granit ma około 8 kilometrów długości w kierunku NW-SE i 3 kilometry szerokości w poprzek uderzenia. Na północnym wschodzie lewy boczny uskok Estivaux oddziela masyw od skał Górnej Jednostki Gnejsu. Na południowym zachodzie otacza go piaskowiec Thiviers. Jego południowo-wschodnią granicę wyznacza rzeka Clan.

Granit rozwija cztery różne facje:

• facje melanokratyczne.
• facje leukokratyczne.
• białe facjaty.
• różowe twarze.

Jego mineralogia (w facji melanokratycznej) przedstawia następujący skład:

• Ponieważ porfiroklasty:
  • ortoklazy – mogą osiągać wielkość ziarna do 4 milimetrów, porfiroklasty są częściowo rozbite i wypełnione mikroaplitem .
• Niezbędne minerały w zakresie od submilimetra do milimetra to:
  • kwarc
  • mikroklina
  • plagioklaza (albit/oligoklaza)
  • biotyt – także jako porfiroklasty, z inkluzjami cyrkonu
  • moskiewski
  • hornblenda zielona – także jako porfiroklasty
• Minerały akcesoryczne są
  • sfera
  • cyrkon
  • myrmekit

Facja melanokratyczna zawiera wiele mafijnych enklaw i schlierenów . Facja biała i różowa są bardziej drobnoziarnistą odmianą facji melanokratycznej, brakuje im również hornblendy i sfery. Ich wzajemna różnica kolorów wynika z zabarwienia skaleni, przy czym różowa facja jest najprawdopodobniej bogatsza w hematyt . Fację leukokratyczną można uznać za mocno strzyżony leukogranit , bardzo bogaty w muskowit.

Dlatego granit ma wyraźny gradient deformacji i wyrównania minerałów w miarę przesuwania się z zachodu na wschód. Zbliżając się do SC mylonitycznego, sinistralnego uskoku Estivaux, mało zdeformowane facje melanokratyczne ustępują mocno zdeformowanym facjacjom leukokratycznym, przy czym zawartość mikroaplitu (reprezentującego szczątkowy wytop) spada z 20% do zaledwie 5%.

Zmysł ścinania w granicie Estivaux jest jednolicie sinistralny.

Organizacja strukturalna

₀ Cały oddział Thiviers-Payzac jest intensywnie składany . Podobnie jak w Génis Unit, zagięcie jest ciasne i pionowe, a długość fali nawet nieco krótsza (100 do 125 metrów, ale na południu może wzrosnąć do około 200 metrów). Mniej więcej poziome osie fałd uderzają w WNW-ESE (N 110, na zachód od rzeki Loyre). Stratyfikacja (S ) jest stromo nachylona (około 80 °) i opada na północ lub południe . Równolegle do płaszczyzny osiowej fałdów rozpoznawalna schistosity (S ₁ ) rozwinęła się podkreślona nowo powstałymi minerałami. Ciasne pofałdowanie jest nadrukowane przez drugą generację fałd otwartych, które wygenerowały serie synklin i antyklin o bardzo dużej długości fali (około 2 km). Oś pierwszej synkliny znajduje się tuż obok uskoku South Limousin, a za nią znajduje się pierwsza antyklina pod Saint-Mesmin. Drugą, środkową synklinę wyznacza ślad kwarcytu Puy-des-Âges, a druga antyklina biegnie przez Saint-Cyr-les-Champagnes .

Utworzyła się również linia krenulacji, która przebiega mniej więcej równolegle do fałd. Nowo utworzone minerały metamorficzne również ustawiają się korzystnie w tym kierunku.

Po dotarciu do Loyry jednostka Thiviers-Payzac wykonuje definitywny skręt w prawo i wszystkie elementy konstrukcyjne skręcają w kierunku NW-SE (N 135). Ten nowy trend jest kontynuowany, aż jednostka ostatecznie zniknie na wschód od Brive.

Metamorfizm

Jednostka Thiviers-Payzac doświadczyła metamorfizmu regionalnego w zakresie od niskiego do średniego. Jej górne partie wykazują facji górnego zieleńca , dolne odcinki osiągnęły już stan facji niższej amfibolitu . Obecność chlorytu i chlorytowanego biotytu w pasmach ścinania i cieniach ciśnieniowych wskazuje na metamorfizm wsteczny , który w południowej Limousin jest znany od dłuższego czasu.

Ewolucja strukturalna

Podobnie jak jednostka Génis, jednostka Thivier-Payzac również została dotknięta pionowym ścinaniem plastycznym. Ale w przeciwieństwie do jednostki Génis nie ma jednolitego poczucia ścinania. Na południu jednostka wykazuje ten sam kierunek poprzecznego ścinania, co jednostka Génis tuż do antykliny w Saint-Mesmin. Dalej na północny wschód jest to zastąpione przez strefę mieszaną, w której obecne są oba zmysły ścinania. Kiedy w końcu dociera się do północnego pasma odkrywek piaskowca Thiviers, w skałach zachowało się jedynie sinistralne ścinanie. Ten sinistralny sens ścinania staje się wyraźnie widoczny w pobliżu uskoku Estivaux. Tutaj współczynnik ścinania γ przyjmuje wartość 5,4, co odpowiada skumulowanemu przemieszczeniu w lewo o około 30 kilometrów. Jeśli chodzi o granitoidy, ortognejs Saut-du-Saumon podlega dwóm zmysłom ścinania, podczas gdy granit Estivaux został zdeformowany wyłącznie lewostronnie.

Następujące metody mikrotektoniczne podkreślają sinistralny sens ścinania w północnym obszarze odkrywki piaskowca Thiviers:

• analiza osi kwarcu <c> – przesuniętych w kierunku ścinania – sinistralnego.
• interpretacja asymetrycznych cieni ciśnieniowych kwarcu wokół granatu – wyraźnie sinistralny.
• interpretacja porfiroklastów typu σ (w szarogłazie Thiviers).
• interpretacja pasm ścinania – wyraźnie sinistralna (w łupku Donzenac koło Allassac ).
• interpretacja kwarcowych cieni ciśnieniowych na porfiroblastach biotytu – sinistral.

Na północ od Saint-Cyr-les-Champagnes sąsiednia górna jednostka gnejsu również wykazuje lewostronny zmysł ścinania (ścinane sinistralnie soczewki kwarcowe).

W łupku Donzenaca, w którym obecne są oba zmysły ścinania, można zaobserwować, jak ścinanie prawostronne nadrukowuje ścinanie sinistralne. Złowrogie ruchy nastąpiły więc później. Na ścinane lewostronnie, sigmoidalne porfiroblasty biotytu nakładają się prawe pasma ścinania; dodatkowo wsteczny chloryn utworzony w tych pasmach późnego ścinania.

Wszechobecne ścinanie jest odpowiedzialne za fałdowanie w jednostce Thiviers-Payzac; fałdy można interpretować jako fałdy rozdarcia , które zostały obrócone w kierunku maksymalnego rozciągania w transpresyjnej , plastycznej strefie ścinania.

Ruchy tektoniczne nie ustały wraz z zakończeniem plastycznych deformacji. Na przykład w kruchym królestwie wiele małych, głównie uderzających w NE-SW uskoków poślizgowych zostało zainicjowanych z przesunięciami w lewo na boki rzędu około 500 metrów - wyjątkiem jest uskok Dussac na północ od Lanouaille, który ma przemieszczenie w lewo prawie 6 kilometrów!

Czas deformacji

Czas ruchów tektonicznych opiera się głównie na porównaniach z litologicznie i strukturalnie podobnymi terranami w masywie armorykańskim (synklina Chantonnay w Wandei ) iw Rouergue. W południowym masywie armorykańskim prawoskrętne ruchy ścinające są czasowo namuryjskie i westfalskie (od serpuchowskiego do moskiewskiego ), czyli od 325 do 305 milionów lat temu. Można zatem zaproponować deformacje w jednostce Thiviers-Payzac Bas-Limousin, która jest uważana za południowo-wschodnie przedłużenie Wandei, od środkowego do późnego karbonu. Podobny wiek leukogranitów w północnej i środkowej Limousin wydaje się potwierdzać to założenie.

Jednak niektóre datowania radiometryczne przy użyciu metody argonowej wskazują znacznie wcześniejsze epoki Tournai dla intruzji granitu Estivaux i ruchów wzdłuż stref mylonitu w ortognejsie Saut-du-Saumon. Odkrycia te sugerują fazę tektoniczną w południowej Limousin już w czasach Missisipii (faza bretońska).

Źródła

•   Peterlongo, JM (1978). Masyw Centralny. Przewodniki Géologiques Régionaux. Masson. ISBN 2-225-49753-2
• Roig, J.-Y., Faure, M. i Ledru, P. (1996). Tektonika klucza wielofazowego w południowo-francuskim Masywie Centralnym: wnioski kinematyczne z granitoidów przed- i syntektonicznych. Geologische Rundschau, 85, s. 138–153