Présentation d’une base de données géochimiques sur le magmatisme protérozoïque du bouclier Arabo-nubien

Denis Thiéblemont

• Résumé

• Introduction

• Base de données géochimiques

  • Sources des données

  • Structure de la base

  • Contenu de la base

• Les grandes périodes de magmatisme dans l’évolution géodynamique du bouclier arabo-nubien : bilan geochimique

  •     Complexes ophiolitiques

  •     Ceintures volcaniques " anciennes " (> 700 Ma)

  •     Plutonisme anté- (> 700 Ma) et syn-tectonique : suite tonalite-trondhjémite

  •     Formations volcaniques " récentes " (< 700 Ma)

  •     Plutonisme tardi- à post-tectonique (> 650 Ma) : granitoïdes calco-alcalins potassiques et alcalins

• Conclusions

• Références (including those only referenced in the geochemical data base)

• Figure caption

Résumé

A partir d’une recherche bibliographique et d’analyses nouvelles effectuées entre 1993 et 1998 dans le cadre de différents projets de recherche, une compilation d’analyses géochimiques sur roche totale est effectuée qui couvre le magmatisme protérozoïque supérieur du bouclier arabo-nubien. De l’ordre de 2000 analyses sont ainsi collectées, portant sur environ 300 unités géologiques, et dont près de 900 incluent des dosages précis des éléments traces. Cette information couvre les différentes périodes de magmatisme (volcanisme et plutonisme) classiquement reconnues dans les synthèses sur l’évolution géodynamique du bouclier arabo-nubien au Protérozoïque supérieur.

La forte analogie entre le volcanisme et le plutonisme d’âge supérieur à 700 Ma et le magmatisme des arcs insulaires actuels est confirmée. Une signature adakitique est localement décelée qui permet d’envisager des phénomènes de subduction de plaques " jeunes et chaudes ".

Une suite calco-alcaline de " type arc " s’observe également au sein de groupes volcano-sédimentaires d’âge inférieur à 700 Ma (Murdama, Ablah, Hadn). Elle témoigne de la persistance d’un régime de subduction océanique durant le cycle panafricain (~ 700-600 Ma).

Le plutonisme et volcanisme (Jibalah) tardi- à post-tectonique montre des signatures variées dont le trait le plus caractéristique est une association calco-alcalin/alcalin , essentiellement acide et fortement potassique. Les magmas calco-alcalins, de type crustal, pourraient dériver de la fusion partielle de segments d’arc portés dans les conditions de haute température sous l’effet de la tectonique collisionnelle protérozoïque (Jackson et al., 1984). Les magmas alcalins traduiraient la participation d’un réservoir mantellique intraplaque. Localement, des signatures adakitiques sont détectées qui suggèrent que la fusion crustale a pu opérer à relativement haute pression (P > ~ 7-8 kb). Enfin, une signature crustale " évoluée " est localement détectée qui pourrait témoigner de la fusion d’un réservoir de type " croûte continentale ".

Introduction

Le projet " Bouclier Arabo-Nubien " avait pour objectif une re-évaluation du cadre métallogénique et structurale des minéralisations aurifères protérozoïques d’Arabie Saoudite devant conduire à l’établissement de nouveaux guides d’exploration régionaux. Dans ce cadre, une re-examen du magmatisme, fondé sur une compilation des données géochimiques sur roches totales et l’acquisition d’analyses nouvelles de haute précision (dosages par ICP-MS), permettait de contraindre les modèles géodynamiques et d’évaluer la relation éventuelle entre les minéralisations aurifères et un ou plusieurs types de magmatisme particuliers.

Ce rapport a pour objectif de présenter les résultats majeurs de cette investigation. Il se divise en deux parties : 1/ description de la base de données ; 2/ caractérisation des grandes périodes de magmatisme dans l’évolution géodynamique du bouclier arabo-nubien.

Base de données géochimiques

Sources des données

L’information géochimique a été puisée à trois sources : 1/ la bibliographie scientifique internationale, investiguée via la base de données bibliographique GEOREF ; 2/ les rapports du DMMR ; 3/ les rapports du BRGM.

Par ailleurs, différentes missions, faites dans le cadre des activités de la Direction de la Recherche du BRGM entre 1993 et 1998 (dont le projet " Bouclier Arabo-nubien "), ont permis de réaliser près de 150 analyses de haute précision (dosages des traces par ICP-MS) sur des roches précisément localisées. Ce " corpus " analytique, dont une partie a fait l’objet d’un rapport précédent (Thiéblemont, 1997), a été intégré à la base de données.

En général, seules les données à " vocation " pétrologique ont été prises en compte. Ceci a amené à négliger les analyses de type " exploration ", dont la précision est inférieure aux standards généralement admis pour une investigation pétrologique. Néanmoins, lorsque des données de ce type voisinaient avec des analyses plus précises, elles ont été conservées et stockées " pour mémoire " dans un domaine de la base bien distinct.

Faute de temps, la source offerte par les cartes géologiques au 1/250 000 a été négligée. Dans l’optique d’une " re-évaluation ", il convenait effectivement de privilégier les analyses d’éléments traces, or de telles analyses ne sont pas publiées dans les légendes de cartes.

Structure de la base

L’intégration de la base de données géochimiques au SIG réalisé dans le cadre du projet " Bouclier Arabo-nubien " suppose que chaque analyse soit géoréférencée. Dans quelques cas, et en particulier pour les données de la dernière mission du présent projet, une localisation très exacte est fournie via l’utilisation du GPS. Néanmoins, dans la majorité des rapports et publications, les roches sont localisées sur des cartes plus ou moins précises et, fréquemment, aucune indication n’est donnée, hors le nom de la formation géologique.

Ces problèmes ont conduit à adopter un mode de géoréférencement inhomogène explicité dans une rubrique spécifique. Quand cela était possible, les coordonnées géographiques ont été recalculées d’après les cartes d’échantillonnage ; de telles coordonnées sont toutefois très imprécises. Fréquemment, il a été affecté à l’unité géologique étudiée un " point moyen ", dont les coordonnées ont été déterminées d’après les informations fournies par les hauteurs ou les cartes régulières au 1/250 000. Enfin, une partie des analyses n’a pu être géoréférencée faute d’information.

Pour chaque analyse, la référence bibliographique, ainsi que le nom de la roche et le numéro d’échantillon, tels que publiés par les auteurs, ont été saisis. L’ensemble des éléments dosés a été saisi et, comme évoqué précédemment, lorsque des dosages semi-quantatifs étaient reportés dans les tableaux, ils ont été stockés dans un domaine bien distinct de la base. Les méthodes analytiques ont été reportées dans deux rubriques ; l’une propre aux éléments majeurs et l’autre pour les éléments traces. Pour chacune, la précision analytique a été évaluée et classée selon une grille allant du " very high " au " medium ". Cette évaluation doit cependant être prise avec discernement et pour chaque élément, et quelle que soit la méthode, la précision dépend bien évidemment du niveau de teneur.

Outre les dosages chimiques, trois niveaux de nomenclature géologique ont été introduits. Le premier niveau, ou "  hyper unit ", renvoie au découpage actuel du bouclier arabo-nubien en " terranes " et " sutures " (Stoeser et Camp, 1985). Pour l’attribution à un terrane ou une suture, le schéma structural de Béziat et al. (1995) a été utilisé. Le second niveau de nomenclature, ou " super unit ", renvoie à la reconnaissance de grandes unités, qui peuvent être des ceintures volcano-sédimentaires ou des batholites, et regroupent des formations supposées mises en place lors d’une même phase d’évolution du bouclier. Enfin, le troisième niveau correspond à la formation géologique (" unit ") ; pluton granitoïde ou unité cartographique au sein d’une ceinture volcano-sédimentaire. Conformément à la nomenclature adoptée par Béziat et al. (1995), chaque unité a été attribuée à un " groupe lithostratigraphique " soit : 1/ un " complexe ophiolitique ", caractéristiques des zones de sutures (Stoeser et Camp, 1985) ; 2/ pour les ceintures volcaniques et sédimentaires ; des ceintures " anciennes " (> 700 Ma), nettement anté-tectoniques, et des ceintures " récentes " (< 700 Ma) (Murdama, Jibalah), tardi- à post-tectoniques ; 2/ pour les roches plutoniques ; des intrusions anté-tectoniques (> 700 M), dites " arc related ", des intrusions syn-tectoniques (650-700 Ma) et des intrusions tardi- à post-tectoniques (650-530 Ma).

D’autres informations de moindre importance ont été ajoutées à titre indicatif : nom du pays et, le cas échéant, nom de la localité d’échantillonnage et âge radiométrique, tel que fourni par les auteurs.

Contenu de la base

A la date de rédaction de ce rapport, la base contenait de l’ordre de 2000 analyses de roches totales, portant sur environ 300 unités, et dont près de 900 incluaient des dosages d’éléments traces jugés de précision " high " ou " high/medium ". Parmi ces 900 analyses, 150, dont la majeure partie incluaient un dosage de haute précision des éléments traces (méthode ICP-MS), étaient issues des travaux menés entre 1993 et 1998 par le BRGM. Les autres provenaient d’une cinquantaine de rapports et articles dont la liste complète est annexée à ce rapport.

Ce corpus analytique sert de base à une discussion de l’évolution du magmatisme protérozoïque du bouclier arabo-nubien qui fait l’objet de la deuxième partie de ce rapport.

Les grandes périodes de magmatisme dans l’évolution géodynamique du bouclier arabo-nubien : bilan geochimique

Complexes ophiolitiques

Les complexes ophiolitiques du bouclier arabo-nubien sont caractérisés par la présence de péridotites serpentinisées, plus ou moins tectonisées, et par l’association des différents membres de la " suite ophiolitique ", telle que définie par la Conférence de Penrose (Pallister et al., 1988). Ces complexes sont datés entre ~ 900 et 750 Ma (Pallister et al., 1988).

Quelques études géochimiques ont été publiées sur différents complexes : ophiolite de Turwah (Suture de Bir Umq) (Nassief et al., 1984), ophiolite de Darb Zubaydah (Suture de la Nabitah) (Quick, 1990), ophiolite de Jabal Al Wask (Suture de Yanbu) (Bakor et al., 1976) et ophiolite de Jabal Ess (Shanti, 1984). Au total une centaine d’analyses sont ainsi disponibles, qui n’incluent qu’un nombre limité d’éléments traces généralement dosés par fluorescence X. Pour le type de roches considérées, cette méthode présente une précision trop faible aussi, les données actuelles ne permettent-elles qu’une caractérisation géochimique très incomplète du " magmatisme ophiolitique ". Les auteurs s’accordent néanmoins pour situer la mise en place des ophiolites du bouclier arabo-nubien en contexte de " supra-subduction " (bassins avant- ou arrière-arc), mais cette conclusion repose d’avantage sur l’interprétation des associations lithologiques (présence de laves acides, de greywackes, de turbidites etc …), que sur les caractéristiques géochimiques.

Une analyse d’andésite en pillow échantillonnée en 1994 dans l’ophiolite de Turwah a fait l’objet d’une analyse précise des éléments traces. Cette roche montre l’ensemble des caractères des laves associées aux bassins arrière-arcs océaniques (Thiéblemont, 1987), ce qui est cohérent avec l’interprétation classique.

Ceintures volcaniques " anciennes " (> 700 Ma)

Sous la dénomination de roches volcaniques d’âge > 700 Ma, la carte de Béziat et al. (1995) regroupe un grand nombre d’unités stratigraphiques dont le dépôt s’étale sur près de 200 Ma (~ > 900 – 700 Ma). Différentes études géochimiques synthétiques ont été publiées sur ces ceintures qui ont conduit à reconnaître d’anciennes séries d’arcs insulaires plus ou moins matures (Greenwood et al., 1976 ; Roobol et al., 1983 ; Reischmann et al., 1983). Ces résultats constituent l’un des " piliers " du modèle d’accrétion d’arcs classiquement retenu pour l’évolution du bouclier arabo-nubien entre ~ 900 et 700 Ma (Greenwood et al., 1976).

A l’exception d’analyses d’éléments majeurs (Greenwood et al., 1980 ; Jackaman, 1972), les données des études géochimiques précédentes n’ont pas été publiées dans leur intégralité, et seules des moyennes sont fournies par les auteurs (Roobol et al., 1983 ; Reischmann et al., 1983). Ces analyses incluent un nombre variable d’éléments traces, généralement dosés par fluorescence X. La caractérisation géotectonique des laves repose sur des diagrammes de discrimination publiés dans les années 1970 (Irvine et Baragar, 1971 ; Pearce et Cann, 1973 ; Miyashiro, 1974 etc …).

Une recherche des données sources à la base des travaux synthétiques précédents n’a pas été entreprise, de même les différentes moyennes n’ont pas été intégrées dans la base de données. En général, les analyses compilées sur les laves des ceintures volcaniques " anciennes " sont issues de travaux plus récents de trois types : 1/ études thématiques publiés dans la littérature internationale ; 2/ travaux réalisés dans le cadre de levés cartographiques ; 3/ investigations menés entre 1994 et 1998 dans le cadre des programmes de recherche sur le bouclier arabo-nubien. A la date de rédaction de ce rapport, 550 analyses ont ainsi été compilées dans la base de données, dont 96 incluent un dosage précis des éléments traces

Les données de haute précision portent sur les unités suivantes : 1/ ceinture de Samran (11 analyses) ; 2/ suture de la Nabitah (10 analyses) ; 3/ ceinture d’Al Amar (35 analyses) ; 4/ Afif terrane (7 analyses) ; 5/ ceinture de Wadi Bidah – Mamilah (13 analyses) ; 6/ ceinture de Wadi Shwas (17 analyses) ; 8/ district d’Ariab (Soudan) (3 analyses).

Comme les données plus anciennes, ces nouvelles analyses témoignent les fortes analogies entre le volcanisme des ceintures anciennes et les séries d’arcs insulaires actuels (Schandelmeier et al.,1994 ; Hottin et al., 1987 ; Nassief et al., 1984 ; Leo, 1986 ; Bokhari et Kramers, 1981 ; Tofig et Al Shanti, 1983 ; Lemière in Donzeau et Béziat, 1989 ; Thiéblemont, 1997) et confirment donc le modèle d’accrétion d’arcs.

Différents diagrammes (fig. 1-4) illustrent ce résultat. Le diagramme SiO₂ vs. FeO_t/MgO (fig. 1), qui permet une discrimination entre les séries tholéiitique et calco-alcaline (Miyashiro, 1974), montre une très grande dispersion des analyses et une lacune assez nette dans le domaine des laves intermédiaires (SiO₂ ~ 61-66%). Ceci confirme la tendance bimodale notée par différents auteurs. Les roches les moins acides (SiO₂ < 55%) se répartissent préférentiellement dans le champ tholéiitique et les roches intermédiaires à acides, dans le champ calco-alcalin.

Dans le diagramme TiO₂ vs. FeO_t/MgO (fig. 2) la très grande majorité des roches se place dans le champ faiblement titané (TiO₂ < 1%), commun aux séries mises en place dans les zones de subduction océanique (Miyashiro, 1974 ; Bébien, 1980). Quelques roches " s’échappent " vers le domaine des laves riche en titane, ce qui traduit l’intercalation locale de basaltes ferro-titanés (pro-parte MORB) au sein des séries d’arc. Par ailleurs, de nombreuses roches basiques et intermédiaires, particulièrement pauvres en TiO₂ (< 0,5%), se rattachent à la lignée boninitique (Hottin et al., 1987 ; Thiéblemont, 1997), caractéristique des bassins avant-arc (Crawford et al., 1989).

Dans le diagramme Zr/TiO₂ vs. SiO₂ (Winchester et Floyd, 1977) (fig. 3), la quasi-totalité des roches occupe le champ sub-alcalin, et montrent une évolution depuis les basaltes vers les andésites, dacites, rhyodacites et rhyolites.

Enfin, dans le diagramme (Th/Ta)_N vs. (Tb/Ta)_N (Thiéblemont et al., 1994), les analyses se dispersent entre le champ des séries tholéiitiques d’arc (IAT) et celui des basaltes arrière-arcs (BAB) et quelques roches s’inscrivent dans le champ des basaltes de rides médio-océaniques (N-type MORB). Cette répartition est tout à fait comparable à celle que l’on observe dans les systèmes arc/arrière-arc océanique récents (Thiéblemont et al., 1994). Les rapports (Tb/Ta)_N élevés (> 1) traduisent une origine des magmas mantelliques à partir d’un réservoir appauvri, caractéristiques des domaines océaniques.

En résumé, ce travail de compilation focalisé sur des données récentes incluant des dosages de haute précision des éléments traces, permet de re-évaluer, sur une large base analytique, le modèle d’accrétion d’arcs classiquement retenu pour l’évolution du bouclier arabo-nubien entre ~ 900 et 700 Ma. La confirmation, au sein des ceintures voclaniques anciennes, d’une gamme de types pétrologiques caractéristiques des domaines d’arc intra-océanique (tholéiites d’arc, boninites, N-type MORB …), apparaît tout à fait cohérente avec le modèle. Les signatures "  appauvries " de ces laves s’accordent avec de faibles e Nd_T (Duyverman et al., 1982) et tendent à confirmer la nature essentiellement juvénile du bloc continental arabo-nubien.

Plutonisme anté- (> 700 Ma) et syn-tectonique : suite tonalite-trondhjémite

Dans leur très grande majorité, les granitoïdes anté-tectoniques se rattachent à la suite tonalite-trondhjémite et sont classiquement considérés comme les équivalents plutoniques des laves des ceintures volcaniques anciennes (" > 700 Ma arc-related intrusive rocks ") (cf. Béziat et al., 1995). Les âges des plutons anté-tectoniques sont très variables, depuis 945 Ma dans le terrane d’Hijaz (Al Shanti et al., 1983) jusqu’à ~ 650 Ma dans la ceinture d’Al Amar (cf. Le Bel et Laval, 1986). Cette hétérogénéité traduit un fort diachronisme dans le fonctionnement des arcs à l’origine de la croûte protérozoïque arabo-nubienne.

Des granitoïdes de la suite tonalite-trondhjémite s’observent également en plutons syn-tectoniques, en particulier au sein de la ceinture d’Al Amar, où ils occupent de très vastes surfaces (Béziat et al., 1995). Dans ce secteur, ils sont datés vers 620-600 Ma. (cf. Le Bel et Laval, 1986).

Au total 184 analyses ont été compilées, dont seulement une dizaine sont définies comme syn-tectoniques. La répartition de ce corpus analytique se fait comme suit : 1/ ceinture de Samran (3 analyses) ; 2/ suture de la Nabitah (16 analyses) ; 3/ ceinture d’Al Amar (12 analyses) ; 4/ bloc d’Abt (9 analyses) ; 5/ terrane d’Asir (92 analyses) ; 6/ terrane d’Hijaz (34 analyses) ; 7/ terrane de Midyan (1 analyse moyenne) ; 8/ ceinture d’Ariab (soudan) (17 analyses).

En général, ces analyses ont été effectuées par des méthodes performantes (fluorescence X, ICP " classique "), mais seules une cinquantaine incluent un " package " complet d’éléments traces dosés par des méthodes de haute précision (ICP-MS).

Les diagrammes SiO₂ vs. K₂O (Peccerillo et Taylor, 1976) et SiO₂ vs. A/CNK (où A/CNK représente le rapport Al₂O₃/CaO+Na₂O+K₂O en proportions atomiques) (fig. 5-6) illustrent les traits majeurs des roches plutoniques de la suite tonalite-trondhjémite : composition basique à acide, affinité faiblement à moyennement potassique et caractère métalumineux à faiblement peralumineux (A/CNK < 1,1). Ceci est cohérent avec une variabilité pétrographique allant de gabbros, à des diorites, diorites quartzifères, tonalites et trondhjémites. Selon les plutons, les proportions relatives de ces différents termes sont toutefois très variables.

Dans le diagramme Al₂O₃ vs. Yb (fig. 7), les analyses se répartissent selon deux domaines, de signification pétrologique très distincte, qui correspondent respectivement aux " low-Al – high-Yb " et " high-Al – low-Yb " trondhjemites de Barker (1979) et Arth (1979). Les premières constituent le type commun des arcs océaniques récents pour lequel deux origines sont classiquement envisagés : cristallisation fractionnée d’un magma basaltique de " type arc " ou fusion partielle à basse pression d’un protolithe basique (Barker, 1979 ; Arth, 1979). Les secondes se rattachent à un type plus accidentel au sein des arcs modernes, qui correspond aux " adakites " de la littérature des années 1990 (Defant et Drummond, 1990). Pour ces roches, une origine largement admise est la fusion partielle d’un protolithe basique dans les conditions du faciès éclogite (Defant et Drummond, 1990). Ce modèle est reproduit dans le diagramme Y vs. Sr/Y (fig. 8) ; la stabilité du grenat induit un fractionnement très marqué de Y et des terres rares lourdes dans le résidu, à l’inverse, l’absence de plagioclase induit un comportement fortement incompatible de Sr. Il en découle la production de magmas " adakitiques " pauvres en Y (et Yb) mais riches en Sr et Al₂O₃ (" high-Al – low-Yb trondhjmites).

Une quinzaine de plutons adakitiques sont identifiés (fig. 8) : trondhjémite syn-tectonique de la ceinture de Samran (BRGM, 1995), plutons syn-tectoniques intrusifs dans les schistes d’Abt (~ 620-600 Ma) (Le Bel et Laval, 1986), gneiss tonalitiques de Suwaydah (729 Ma, suture de la Nabitah) (Stoeser et al., 1983), complexe de Bustan (807 Ma, Hijaz Terrane) (Jackson et al., 1983 ; 1984).

Finalement, les données de haut niveau de précision analytique (niveau " high ") ont été reportées dans le diagramme Zr vs. (Nb/Zr)_N (fig. 9), qui permet une discrimination entre le magmatisme calco-alcalin des zones de subduction et celui des zones de collision (Thiéblemont et Tegyey, 1994). Seul un nombre restreint d’analyses a pu être reporté, néanmoins, une localisation dans le champ des zones de subduction apparaît clairement avec une seule exception : le granite du prospect de Zalim, daté à ….. Ma (BRGM ? ? ?).

Cette revue encore très partielle des caractéristiques géochimiques des plutons de type tonalite-trondhjémite au sein du bouclier arabo-nubien, montre une bonne cohérence entre les signatures en éléments traces et le modèle classique de subduction océanique (" arc-related intrusive rocks " de Béziat et al., 1995). Une variabilité des signatures est mise en évidence, depuis des granitoïdes pauvres en alumine caractéristiques des arcs océaniques (Arth, 1979), vers des plutons adakitiques anté- ou syn-tectoniques. Selon les travaux récents (Defant et Drummond, 1990 ; Stern et Kilian, 1996), un tel magmatisme adakitique serait caractéristique des zones de subduction de plaques océaniques " jeunes et chaudes " produites à l’axe de rides relativement proches des fossés de subduction. Les adakites peuvent donc constituer un marqueur important pour les reconstitutions géodynamiques, néanmoins, les données géochimiques sur le bouclier arabo-nubien sont encore trop parcellaires pour que des contraintes fortes soient tirées des résultats pétrologiques.

Formations volcaniques " récentes " (< 700 Ma)

Une étude géochimique de quelques formations volcaniques " récentes " de la partie centrale du bouclier (groupes de Fatima, Arfan, Juqjuq, Jahhad et Hummah) a été publiée par Roobol et al. (1983) qui concluent à l’analogie entre ce volcanisme et les séries émises au sein d’arcs définis comme " intermédiaires " entre un type " pacifique " (arc intra-océanique) et un type " andin " (marge continentale). Une soixantaine d’analyses ont été effectuées par les auteurs dont ils ne fournissent malheureusement que des moyennes. Ces moyennes ont néanmoins été intégrées à la base.

Outre ces moyennes, une cinquantaine d’analyses ont été compilées dont une partie inclut un dosage précis des éléments traces. Les différents groupes lithostratigraphiques étudiés sont les suivants : 1/ groupe de Fatimah (ceinture de Samran) (1 analyse) ; 2/ formation de Hadn (suture de la Nabitah) (7 analyses) (Leo, 1986) ; 3/ Groupe de Murdama (région d’Al Amar–Afif) (9 analyses) ; 4/ groupe de Jibalah (terrane d’Afif) (3 analyses) ; 5/ groupe d’Ablah (terrane d’Asir) (10 analyses) ; 6/ groupe d’Awar-Asoteriba (Soudan) (2 analyses).

La plupart de ces analyses ont été effectuées par fluorescence X et ICP – ICP-MS au BRGM entre 1989 et 1998.

Dans le diagramme Zr/TiO₂ vs. SiO₂ (Winchester et Floyd, 1977) (fig. 10), les laves se localisent essentiellement dans le domaine sub-alcalin et montrent une évolution depuis le champ des basaltes, vers les andésites, dacites et rhyolites. Les groupes d’Ablah et du Murdama montrent des laves variées, basiques à acides, à l’inverse, le groupe de Hadn n’inclut que des termes acides (rhyodacites et rhyolites). Notons que les données antérieures de Roobol et al. (1983) sur les groupes Fatimah, Arfan, Juqjuq, Jahhad et Hummah témoignent également d’une large gamme de compositions, depuis les basaltes jusqu’aux rhyolites. Enfin, la seule lave analysée au sein du groupe de Jibalah montre une composition acide et se localise dans le champ des rhyolites peralcalines (pantellérites et commendites).

Des diagrammes de normalisation multi-élémentaires (fig. 11A-B) montrent de bonnes similitudes entre les laves des groupes de Murdama, Ablah (fig. 11A), Hadn et Awat-Asoteriba (Soudan) (fig. 11B). En particulier, toutes les roches présentent des anomalies négatives marquées en Nb et Ti, et un fractionnement modéré entre terres rares. Ces caractères sont tout à fait comparables à ceux des laves des zones de subduction récentes (Briqueu et al., 1984), ce qui confirme les résultats de Roobol et al. (1983). A l’inverse, la rhyolite du groupe de Jibalah montre une faible anomalies en Nb et apparaît très riche en Hf et Zr, ce qui est cohérent avec une affinité alcaline.

Les diagramme (Th/Nb)_N vs. (Tb/Nb)_N (Thiéblemont et al., 1994) (fig. 12) et Zr vs. (Nb/Zr)_N (fig. 13) confirment les observations précédentes. Ainsi, dans ces deux diagrammes, les laves des groupes de Murdama, Ablah, Hadn et d’Awat-Asoteriba, ainsi que les moyennes publiées par Roobol et al. (1983) s’inscrivent dans le champ du magmatisme des zones de subduction océanique, dans une position comparable à celle des laves des ceintures volcaniques anciennes (fig. 4). A l’inverse, la rhyolite du groupe de Jibalah se localise dans le champ du magmatisme alcalin post-orogénique (fig. 13).

Malgré un nombre d’analyses encore assez faible, cette compilation sur les séries volcaniques récentes (< 700 Ma) montre de bonnes analogies entre les laves des groupes de Murdama, Ablah, Hadn et Awat-Asoteriba et le volcanisme des zones de subduction océanique actuelles. Ceci confirme les résultats de Roobol et al. (1983) et témoigne de la persistance d’un régime de subduction postérieurement à 700 Ma, à une époque ou s’ouvrent des bassins molassiques " intra-orogéniques " (Ablah, Murdama) (Genna et al., 1999). A l’inverse, la rhyolite du groupe de Jibalah, bien que contemporaine des séries précédentes (….. Ma, BRGM, non publié), se rattache clairement au volumineux plutonisme calco-alcalin potassique à alcalin post-tectonique qui va envahir le bouclier durant toute la fin du Protérozoïque (~ 650 – 530 Ma).

Plutonisme tardi- à post-tectonique (> 650 Ma) : granitoïdes calco-alcalins potassiques et alcalins

Entre ~ 650 et 530 Ma, de très nombreux plutons granodioritiques à granitiques se mettent en place au sein du bouclier arabo-nubien. Cette période de magmatisme est de loin la mieux documentée, avec environ 1000 analyses compilées (portant sur environ 210 unités géologiques), dont une grande majorité inclut un dosage de bonne précision (" high " à " medium/high ") des éléments traces (voir en particulier les synthèses de Stuckless et al., 1985, 1986, 1987 et Laval et al., 1986).

Les travaux publiés ont fréquemment eu pour objet d’évaluer les potentialités minières des différentes suites plutoniques (e.g. Jackson et Ramsay, 1986), quatre principales associations aux minéralisations distinctes étant ainsi reconnues: 1/ une association monzogranite ; 2/ une association granodiorite ; 3/ une association alkali-granite ; 4/ une association alkali-feldspar granite ; auxquelles s’ajoutent les associations syénite et monzonite, volumétriquement insignifiantes.

Dans ce schéma on reconnaît en fait deux principales groupes : 1/ un groupe calco-alcalin potassique, qui couvre les associations monzogranite, granodiorite et alkali-feldspar granite ; 2/ un groupe " alcalin " qui correspond aux peralcalines (alkali-granite) et aux granitoïdes les plus riches en potassium (monzonite, syénite).

Le diagramme SiO₂ vs. K₂O (fig. 14) illustre cette très grande richesse en potassium, et le caractère essentiellement acide (SiO₂ > 63%) des plutons tardi- à post-tectoniques. Vers les plus hautes teneurs en K₂O se placent les syénites et monzonites attribuables à la lignée shoshonitique. Vers les basses teneurs, on note un débordement vers les champs moyennement à faiblement potassiques qui traduit essentiellement un lessivage de K dans certains échantillons altérés. Néanmoins une douzaine de plutons d’affinité moyennement à faiblement potassiques, se rattacheraient effectivement à la suite tonalite-trondhjémite, qui constituerait donc une part mineure du plutonisme tardi- à post-tectonique.

Le diagramme SiO₂ vs. A/CNK (où A/CNK représente le rapport Al₂O₃/CaO+Na₂O+K₂O en proportions atomiques ou " indice d’aluminosité ") (fig. 15) montre le caractère essentiellement métalumineux (A/CNK < 1) à faiblement peralumineux (1 < A/CNK < 1,1) des roches et l’affinité fortement peralumineuse (A/CNK > 1,1) d’une soixantaine d’échantillons. Comme le montre le diagramme A/CNK vs. Na₂O+K₂O (fig. 16), pour environ la moitié, ces roches présentent des teneurs en alcalins relativement faibles (< 7%), et leur indice d’aluminosité est inversement proportionnel à la somme Na+K. Cette évolution est attribuable à une lessivage des alcalins lors de l’altération. Pour les autres échantillons (soit une trentaine), le caractère fortement peralumineux peut être considéré comme primaire (magmatique). De tels plutons, assimilables aux granites de " type-S " de Chappell et White (1974), ont été mis en évidence par Du Bray (1984) dans la partie est du bouclier arabe. Notre compilation confirme qu’ils ne constituent qu’un part très subordonnée du plutonisme protérozoïque du bouclier, ce qui distingue clairement cet orogène de chaînes de collision continentale telles que l’Himalaya ou la chaîne varisque d’Europe occidentale (Lefort, 1975 ; Lameyre et Autran, 1980).

Le diagramme SiO₂ vs. Al/Na+K (fig. 17) (ou Al/Na+K est l’inverse de l’indice d’agpaïcité soit Na₂O+K₂O/Al₂O₃) illustre l’existence d’une proportion très significative de granites peralcalins (soit Al/Na+K < 1), qui correspondent aux " alkali granites " des différents auteurs (e.g. Jackson et Ramsay, 1986). Ce " pôle " alcalin est attribué à la fusion d’un réservoir mantellique de type " intraplaque " lors de la distension post-orogénique (Harris, 1985).

Une fois écartés les granites peralcalins, peralumineux et les roches altérées, les granitoïdes tardi- à post-orogéniques arabo-nubiens forment un groupe homogène qui se localise très majoritairement dans le champ des granites du diagramme normatif Ab-Or-An (fig. 18). Comme évoqué précédemment, une suite tonalite-trondhjémite apparaît néanmoins de façon très discrète, de même, quelques roches plus basiques se placent dans le champ des granodiorites. Significativement, la tendance potassique suggérée par le diagramme SiO₂ vs. K₂O (fig. 14) ne se retrouve pas dans le triangle Ab-Or-An (fig. 18), ce qui montre que les teneurs élevées en potassium traduisent un fort pourcentage de feldspaths alcalins " globaux " (Ab+Or) sans augmentation sélective du pourcentage d’orthose. Ceci conduit à attribuer le caractère très potassique (" shoshonitique ") à une cumulation des feldspaths alcalins.

En résumé, le type dominant parmi les granitoïdes tardi- à post-tectoniques du bouclier arabo nubien est un granite métalumineux fortement potassique, localement cumulatif en feldspaths alcalins, associé à quelques granodiorites. Ces roches définissent le " pôle " calco-alcalin de la province post-orogénique arabo-nubienne. Il s’y ajoute un grand nombre de granites peralcalins qui définissent un " pole " alcalin, et deux lignées subordonnées : l’une peralumineuse et l’autre tonalito-trondhjémitique.

Cette association calco-alcalin/alcalin dominante est décrite dans d’autres provinces volcaniques et plutoniques " post-orogéniques " : Adrar des Iforas (Liégeois et Black, 1987), province du Sonora (Mexique) (Richard et al., 1989), Corse varisque (Orsini, 1976). Ce plutonisme calco-alcalin post-orogénique se distingue du magmatisme des zones de subduction océanique par un caractère quasi-exclusivement acide et fortement potassique, qui suggère une origine crustale. Il en est ainsi en Arabie, où le " pôle " calco-alcalin potassique est attribué à la fusion des segments d’arc, portés dans les conditions de haute température sous l’effet de la tectonique collisionnelle protérozoïque (Jackson et al., 1984).

Un diagramme Zr vs. (Nb/Zr)_N (fig. 19) a été récemment proposé (Thiéblemont et Tegyey, 1994 ; Thiéblemont, 1999) qui permet de discriminer les deux types de magmatisme calco-alcalin : 1/ magmatisme calco-alcalin essentiellement mantellique des zones de subduction océanique ; 2/ magmatisme calco-alcalin essentiellement crustal des provinces post-orogéniques. Dans ce diagramme, les granites calco-alcalins arabo-nubiens se localisent essentiellement dans le champ crustal, ce qui est cohérent avec les conclusions de Jackson et al. (1984). Par ailleurs, on note des débordements vers les autres champs de discrimination : 1/ l’un vers le champ du magmatisme intraplaque (champ C), qui correspond au " pôle " alcalin du magmatisme arabo-nubien, 2/ l’autre vers le champ des leucogranites collisionnels, qui correspond au " pôle " peralumineux, 3/ le troisième vers le champ du magmatisme des zones de subduction, qui correspond à la suite "trondhjémite-tonalite.

Une modélisation a été reproduite dans le diagramme Zr vs. (Nb/Zr)_N (fig. 20) qui permet d’illustrer l’origine possible des différents " pôles ". Conformément à l’hypothèse de Jackson et al. (1984), ce diagramme montre qu’un modèle de fusion partielle des granitoïdes anciens (> 700 Ma) de la suite tonalite-trondhjémite peut reproduire les gammes de teneurs en Zr et Nb de la plupart des granitoïdes calco-alcalins post-orogéniques. Ce modèle ne peut toutefois rendre compte de la genèse des granites alcalins, qui sont trop riches en Zr et présentent des rapports Nb/Zr trop élevés. Dans ce cas et conformément au conclusions de Harris (1985), la participation d’un magma intraplaque alcalin peut être envisagée (fig. 20). Ce pôle basique se caractérise par une teneur relativement forte en Zr et un rapport Nb/Zr élevé, ainsi sa différenciation permet de produire des magmas acides riches en Zr et à fort rapport Nb/Zr. La genèse des granites peralumineux, pauvres en Zr et à rapport Nb/Zr élevé, requiert la participation d’un réservoir riche en Nb et pauvre en Zr qui peut correspondre à la croûte continentale (Rudnick, 1995). Ceci est cohérent avec l’origine " supra-crustale " (" metasedimentary " sensu lato) classiquement admise pour les granites peralumineux (Chappell et White, 1974). Enfin, la genèse de la suite tonalite-trondhjémite implique la participation d’un " pôle " présentant les faibles teneurs en Nb et Zr et les faibles rapports Nb/Zr caractéristiques des magmas basaltiques associés aux zones de subduction océaniques.

Si le modèle de fusion partielle des matériaux d’arc de type tonalite-trondhjémite peut rendre compte de la genèse des granites calco-alcalins post-orogéniques, selon la pression à laquelle il opère, ce processus est susceptible de produire deux types de granitoïde (Arth, 1979 ; Barker, 1979) : 1/ des granites pauvres en Al₂O₃ et riches en Yb (et Y), si la fusion opère hors des conditions de stabilité du grenat et par conséquent à pression modérée ou faible (P < ~ 7-8 kb), 2/ des granites riches en Al₂O₃ et pauvres en Yb (et Y) (adakites), si la fusion opère dans les conditions de stabilité du grenat et par conséquent à pression élevée (P < ~ 7-8 kb).

Comme l’illustre le diagramme Al₂O₃ vs. Y (fig. 20), la grande majorité des granites post-orogéniques du bouclier arabo-nubien se rattache au premier type, ce qui suggère que la fusion a opéré à profondeur moyenne, soit au plus vers 25 km. Ceci implique qu’au stade tardi à post-orogénique, des températures d’au moins 750°C était atteintes dans la partie moyenne de la croûte. A l’inverse la possibilité d’une fusion locale de la croûte profonde (profondeur > 25 km) est confirmée par le diagramme Y vs. Sr/Y (fig. 22), où une partie les granites riches en Al₂O₃ et pauvres en Yb se localisent dans le champ des adakites (Defant et Drummond, 1990).

En résumé, cet inventaire géochimique confirme une grande variabilité des signatures géochimiques du plutonisme tardi- à post-tectonique et témoigne d’une diversité des processus pétrologiques et des réservoirs à l’origine des magmas. Ainsi, un modèle de fusion partielle de matériaux de la suite tonalite-trondhjémite à profondeur moyenne (< 25 km) peut rendre compte de la genèse du pôle calco-alcalin et fortement potassique (Jackson et al., 1984). Toutefois, une signature adakitique discrète suggère que ce processus a pu localement opérer à relativement haute pression. Le pôle alcalin requiert la participation d’un réservoir mantellique intraplaque (Harris , 1985), dont la fusion pourrait être induite par une dynamique d’extension (et/ou de transtension ?). Enfin, la fusion d’un réservoir crustal évolué peut être envisagé pour les granites peralumineux dont l’extension est toutefois réduite.

Conclusions

Cette compilation géochimique du magmatisme protérozoïque du bouclier arabo-nubien, même si elle révèle quelques lacunes d’information (dosages d’éléments traces de haute précision dans les différents termes de la suite ophiolitique par exemple), permet de caractériser les grandes périodes de magmatisme dans l’évolution géodynamique du bouclier arabo-nubien. Une signature de type arc/arrière-arc est clairement identifiée dans le magmatisme d’âge > 700 Ma (suite ophiolitique, ceintures volcaniques anciennes, suite tonalite-trondhjémite) qui apparaît cohérente avec le modèle de subduction océanique classiquement admis pour l’évolution précoce du bouclier. La persistance d’un volcanisme (groupes d’Ablah, Murdama, Hadn) et d’un plutonisme (suite tonalite-trondhjémite) de " type arc " entre ~ 700 et 650 Ma confirme la persistance d’un régime de subduction océanique durant le cycle panafricain. Enfin, l’association calco-alcalin/alcalin qui caractérise le plutonisme et le volcanisme tardi- à post-tectonique traduirait le rôle majeur de la fusion intracrustale et de l’injection de magmas mantelliques de type intraplaque dans la " cratonisation " finale du bouclier.

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Figure caption

Fig. 1. SiO₂ vs. FeO_t/MgO diagram (Miyashiro, 1974) for the volcanic rocks of the " older  volcanic belts " of the Arabian Shield. CA – field of the calc-alkaline series ; TH – field of the tholeiitic series.

Fig. 2. FeO_t/MgO vs. TiO₂ diagram (Miyashiro, 1974) for the volcanic rocks of the " older  volcanic belts " of the Arabian Shield. Symbols as on fig. 1. The line in this diagram separates delineates the field of subduction zone-related calc-alkaline and tholeiitic series (lower part of the diagram) (from Bébien, 1980).

Fig. 3. Zr/TiO₂ vs. SiO₂ diagram (Winchester and Floyd, 1977) for the volcanic rocks of the " older   volcanic belts " of the Arabian Shield. Symbols as on fig. 1. Sub-Ab – field of sub-alkaline basalts, And – field of andesites, D+Rhd – field of dacites and rhyodacites, R – field of rhyolites, AB – field of alkaline basalts, TA – field of trachy-andesites, T – field of trachytes, C+P – field of peralkaline felsic lavas (comendites and pantellerites), B+T+N – field of strongly alkaline basic lavas (basanites, tephrites, nephelinites), Ph – field of phonolites.

Fig. 4. (Th/Ta)_N vs. (Tb/Ta)_N diagram (Thiéblemont et al., 1994) for the volcanic rocks of the " older   volcanic belts " of the Arabian Shield. Symbols as on fig. 1. WPAB – field of within-plate alkaline and transitional basalts, E-type MORB – field " enriched " mid-ocean ridge basalts, N-type MORB – field of " depleted " mid-ocean ridge basalts, CFB – field of continetal tholeiites, BAB – field of basalts from intra-oceanic back-arc basins, IAT – field of island-arc tholeiites, CAB – field of calc-alkaline basalts.

Fig. 5. SiO₂ vs. KO diagram (Peccerillo and Taylor, 1976) for the pre- to syntectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suite. SH – field of the shoshonitic series, HK – field of the highly potassic series, MK – field of the moderatly potassic series, LK – field of the slightly potassic series.

Fig. 6. SiO₂ vs. A/CNK (where A/CNK is the Al₂O₃/CaO+Na₂O+K₂O ratio in atomic proportions) for the pre- to syntectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suites. Same symbols as in fig. 5.

Fig. 7. Al₂O₃ vs. Yb diagram (Arth, 1979) for the pre- to syntectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suite. Same symbols as in fig. 5. Discrimination between the Low-Al – High-Yb and High-Al – Low-Yb tonalites-trondhjemites.

Fig. 8. Y vs. Sr/Y diagram (Defant and Drummond, 1990) for the pre- to syntectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suite. Same symbols as in fig. 5.

Two trends have been drawn which model the partial melting of a garnet-bearing basic protolith. On the left (crosses), the trend has been calculated from protolith with an average MORB composition (Sr = 110 ppm, Y = 36 ppm) (Hofmann, 1988) and 30% garnet (D_Y = 40) (Gill, 1981) in this source region. On the right the trend has been calculated from a slightly Sr-richer protolith (Sr = 220 ppm) and 10% garnet (D_Y = 40).

Fig. 9. Zr vs. (Nb/Zr)_N diagram (Thiéblemont and Tegyey, 1994 ; Thiéblemont, 1999) for the pre- to syntectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suite. A – field of subduction-zone magmatism, B – field of post-orogenic (crustal-derived) calc-alkaline suites, C – field of within-plate alkaline granites and rhyolites, D – field of peraluminous leucogranites from continent/continent collision zones.

Fig. 10. Zr/TiO₂ vs. SiO₂ diagram (Winchester and Floyd, 1977) for the volcanic rocks of the " younger   volcanic belts " of the Arabian Shield. Empty circles – average compositions of the lavas from the Hummah Group (data from Roobol et al., 1983), empty diamonds – average compositions of the lavas from the Jahhad Group (data from Roobol et al., 1983), full diamonds – average compositions of the lavas from the Juqjuq Group (data from Roobol et al., 1983), full squares – average compositions of the lavas from the Arfan Group (data from Roobol et al., 1983), empty squares – Hadn Group (data from Leo, 1983), full triangles – Murdama Group, asterisks – Jibalah Group, full circles – Ablah Group, crosses - average compositions of the lavas from the Fatimah Group (data from Roobol et al., 1983), empty triangles – Awat-Asoteriba group (Sudan).

Sub-Ab – field of sub-alkaline basalts, And – field of andesites, D+Rhd – field of dacites and rhyodacites, R – field of rhyolites, AB – field of alkaline basalts, TA – field of trachy-andesites, T – field of trachytes, C+P – field of peralkaline felsic lavas (comendites and pantellerites), B+T+N – field of strongly alkaline basic lavas (basanites, tephrites, nephelinites), Ph – field of phonolites.

Fig. 11. Primordial mantle-normalized trace element patterns (normalization values from Hofmann, 1988) for some laves of the " younger  volcanic belts " of the Arabian Shield.

A – Murdama and Ablah groups, B – Awat-Asoteriba (Sudan), Fatimah, Hadn and Jibalah groups.

Fig. 12. (Th/Nb)_N vs. (Tb/Nb)_N diagram (from Thiéblemont et al., 1994) for the volcanic rocks of the " younger   volcanic belts " of the Arabian Shield. Empty squares – Hadn Group (data from Leo, 1983), full triangles – Murdama Group, full circles – Ablah Group, empty triangles – Awat-Asoteriba group (Sudan).

Symbols as on fig. 1. WPAB – field of within-plate alkaline and transitional basalts, E-type MORB – field " enriched " mid-ocean ridge basalts, N-type MORB – field of " depleted " mid-ocean ridge basalts, CFB – field of continetal tholeiites, BAB – field of basalts from intra-oceanic back-arc basins, IAT – field of island-arc tholeiites, CAB – field of calc-alkaline basalts.

Fig. 13. Zr vs. (Nb/Zr)_N diagram (Thiéblemont and Tegyey, 1994 ; Thiéblemont, 1999) for the the felsic volcanic rocks of the " younger  volcanic belts " of the Arabian Shield. Empty circles – average compositions of the lavas from the Hummah Group (data from Roobol et al., 1983), empty diamonds – average compositions of the lavas from the Jahhad Group (data from Roobol et al., 1983), full diamonds – average compositions of the lavas from the Juqjuq Group (data from Roobol et al., 1983), full squares – average compositions of the lavas from the Arfan Group (data from Roobol et al., 1983), empty squares – Hadn Group (data from Leo, 1983), full triangles – Murdama Group, asterisks – Jibalah Group, full circles – Ablah Group, empty triangles – Awat-Asoteriba group (Sudan).

A – field of subduction-zone magmatism, B – field of post-orogenic (crustal-derived) calc-alkaline suites, C – field of within-plate alkaline granites and rhyolites, D – field of peraluminous leucogranites from continent/continent collision zones.

Fig. 14. SiO₂ vs. K₂O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976) for the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association. SH – field of the shoshonitic series, HK – field of the highly potassic series, MK – field of the moderatly potassic series, LK – field of the slightly potassic series.

Fig. 15. SiO₂ vs. A/CNK (where A/CNK is the Al₂O₃/CaO+Na₂O+K₂O ratio in atomic proportions) for the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association.

Fig. 16. A/CNK vs. Na₂O+K₂O diagram for the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association.

Fig. 17. SiO₂ vs. Al/Na+K (where Al/Na+K is the Al₂O₃/Na₂O+K₂O ratio in atomic proportions) for the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association.

Fig. 18. Normative Ab-Or-An diagram (after O’Connor, 1965 modified by Barker, 1979) for the tardi- to post-tectonic metaluminous granitoids of the Arabian Shield.

Fig. 19. Zr vs. (Nb/Zr)_N diagram (Thiéblemont and Tegyey, 1994 ; Thiéblemont, 1999) for the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association (full circles). Comparison with the felsic lavas of the " younger volcanic belts " (empty triangles) and the syn- to pre-tectonic granitoids of the tonalite-trondhjemite suite (empty circles). A – field of subduction-zone magmatism, B – field of post-orogenic (crustal-derived) calc-alkaline suites, C – field of within-plate alkaline granites and rhyolites, D – field of peraluminous leucogranites from continent/continent collision zones.

Fig. 20. Modelling of the possible petrogenetic evolutions of the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association in the Zr vs. (Nb/Zr)_N diagram. The three cross-marked PM trends model the partial melting of an average granitoid (Zr = 120 ppm, Nb = 4 ppm) of the pre-tectonic tonalite-trondhjemite association. Each cross represents an increment of 10% in the degree of partial melting. The D_Nb coefficient is fixed to 0.2 and three values are assumed for the D_Zr coefficient : 1.2, 0.8 and 0.5. This variation is thought to account for the variable solubility of Zr induced by variable melting temperatures (Watson and Harrisson, 1983). The AB point represents an average composition of a within-plate alkaline basalt (Zr = 150 ppm, Nb = 30 ppm) and the FC trend models the fractional crystallization of such a magma. Another PM trend models the low temperature melting of the average continental crust (Zr = 123 ppm, Nb = 13 ppm) (point CC) (Rudnick, 1995) assuming a low solubility of Zr (D_Zr = 2) (Watson and Harrisson, 1983) and high solubility of Nb (D_Nb = 0.2). The trend of fractional crystallization of the resulting crustal granites (FC) has been drawn assuming a low solubility of Zr (decrease of Zr and increase of Nb/Zr during differentiation).

Fig. 21. Al₂O₃ vs. Y/10 diagram (adapted from Arth, 1979) for the of the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association.

Fig. 22. Y vs. Sr/Y diagram (Defant and Drummond, 1990) for the of the granitoids of the tardi- to post-tectonic calc-alkaline/alkaline association. See fig 8 caption for explanations on the trends drawn in this diagram.