|
 |
|
An interactive map of the principal geological units of the
Shield |
|
Tectonique du Bouclier Arabe
|
|
 |
|
An interactive map of the principal geological strucures of
the Shield |
|
Tectonique du
Bouclier Arabe
1. Introduction
Le travail présenté ici débuté en septembre
1997 et s'est terminé en mai 1999. Son objectif était de définir le cadre
tectonique d'un programme à vocation métallogénique du bouclier arabe. Pour une
meilleure compréhension des minéralisations du bouclier, il est en effet nécessaire
d'en déterminer les différentes générations et les différents types structuraux
calés par rapport à la succession des événements tectono-sédimentaires.
Dans ce but, une synthèse des données
géologiques anciennement acquises a été réalisée. Une amélioration de ces
connaissances a ensuite été pratiquée par des travaux complémentaires de terrain et de
laboratoire, basés sur des méthodes modernes d'investigation.
Le bouclier arabe est traditionnellement
considéré comme le résultat de l'accrétion de diverses terranes. Ces microplaques sont
constituées par une croûte continentale formée dans des systèmes d'arcs volcaniques
insulaires produits par des subductions océaniques. La persistance de la convergence des
plaques a induit la formation d'une chaîne de montagne appelée Nabitah Belt et associée
à un réseau de failles décrochantes, les failles Najd. Ce cycle orogénique se termine
par la formation des bassins Jibalah le long de ces failles, au cours de rejeux tardifs.
Dans cette histoire géologique ainsi
pré-définie, diverses problématiques ont plus particulièrement été abordées. Il
s'agit d'une part, des modalités de l'édification de la chaîne Nabitah et des diverses
générations de bassins sédimentaires liés aux phases orogéniques.
D'autre part, le bouclier arabe présente
d'importants réseaux de dykes tardifs qui ont fait l'objet d'une analyse particulière et
ont ainsi révélé les modalités de phases de déformation postérieures à
l'édification de la chaîne. Des relations simples ont été établies entre la mise en
place des minéralisations tardives et les événements tectoniques soulignés par ces
dykes. Cette démarche a abouti à l'individualisation de deux grands événements
métallifères qui se positionnent dans le temps avant et après la phase de déformation
Nabitah.
2. Methodologie
Pour une bonne compréhension de chaque phase
tectonique, les événements géologiques ont été étudiés, du plus récent au plus
ancien, afin d'enlever l'effet respectif de la déformation des phases les unes sur les
autres. Les cartes géologiques à 1/250 000 ont servi de main courante à cette étude.
Elles ont été utilisées pour délimiter l'ampleur régionale des phénomènes
géologiques étudiés et pour connaître la nature géologique et la structuration des
formations qui n'ont pas pu faire l'objet d'une visite de terrain.
Cette étude a été réalisée à diverses
échelles qui vont de la lame mince à la vision générale de l'ensemble du bouclier. Un
aller-retour permanent entre ces différents aspects du problème a permis une bonne
intégration des résultats issus de chaque méthode d'analyse.
2.1. Sources des données
Pour cette étude, diverses sources documentaires
ont été utilisées :
-Le bouclier arabe bénéficie d'une couverture
géologique complète constituée de 53 cartes à 1/250 000 et de diverses
cartes de synthèse géologiques et métallogéniques (Johnson, 1983 ; Johnson,
1997 ; Béziat et Bache, 1995) ;
-Les images satellite (Landsat) ainsi que les
traditionnelles photos aériennes ont servi de support à cette étude pour individualiser
les grandes structures à étudier ;
-Trente ans de prospection minière ont permis la
rédaction de rapports détaillés sur de nombreux prospects. Ces données ont été
précieuses dans notre étude pour la compréhension locale de phénomènes étudiés et
pour l'intégration des minéralisations dans leur cadre tectonique. Ils constituent
autant d'exemples qui permettront ultérieurement une exploitation plus complète de nos
résultats ;
-De nombreuses notes scientifiques ont été
publiées sur la géologie des terrains protérozoïques du bouclier et leur déformation.
Leurs conclusions ont été comparées à nos résultats ;
-Au cours de notre étude, de nouvelles
publications ont été présentées dans diverses revues et congrès. Il s'agit en
particulier des travaux de Blasband et Brooijmans (Blasband, 1999 ; Brooijmans, 1999)
qui permettent de corréler les modèles géologiques élaborés en Arabie avec les
régions voisines du Sinaï et de l'Afrique de l'est ;
-Pour une datation "absolue" des
événements géologiques, nos chronologies relatives ont été confrontées aux données
de la géochronologie, données anciennes réactualisées (Johnson et al., 1993 ;
Johnson, 1996) ou données nouvelles. Un travail plus particulier a été réalisé sur le
bassin Ablah (datation à 641 + 1 Ma) pour une meilleure compréhension de la
chaîne Nabitah dans le sud du bouclier. Cette étude fait l'objet d'un projet de
publication ;
-La carte aéromagnétique du bouclier (Asfirane
et al., 1999), élaborée en cours de programme, a également été utilisée et a permis
de repérer les grandes structures du bouclier qui font l'objet de cette étude. Elle a en
particulier permis de visualiser la continuité et l'importance régionale des structures
et servi à les hiérarchiser.
2.2. Terrain (microtectonique et observations
régionales)
Des travaux de terrain ont été réalisés au
cours de trois missions menées à travers le bouclier. Ainsi, les parties centrale, nord
et sud du bouclier ont été successivement visitées. Chaque région a apporté un nouvel
élément à la compréhension globale du bouclier. La partie centrale a révélé les
relations existant entre les bassins Jibalah et leur substratum panafricain, ainsi que les
modalités des déformations les plus anciennes sur la zone de suture d'Ad Dafinah. La
partie nord du bouclier a permis de comprendre les modalités de formation des dômes
panafricains et des bassins Murdama associés. La partie sud du bouclier a permis la mise
en évidence des mécanismes tardifs de l'amincissement crustal et la confirmation du
fonctionnement des accidents les plus anciens, déjà étudiés dans la zone centrale.
Ces travaux ont permis la réalisation de
nombreuses analyses de l'échelle régionales à celle de d'affleurement. Des mesures
structurales ont été acquises, assorties de photos et de dessins d'affleurements. La
géométrie générale et les cinématiques élémentaires de déformation ont ainsi été
établies pour des objets géologiques de dimensions diverses, de l'affleurement à la
structure régionale.
2.3. Travaux en laboratoire
Les échantillons prélevés sur le terrain ont
subi trois types d'études : des descriptions pétrographiques pour la détermination des
conditions métamorphiques des déformations des roches, des analyses géochimiques pour
la caractérisation du magmatisme et la datation des phases de déformation et des
analyses structurales pour déterminer le style et la cinématique des déformations.
3.
Histoire géologique du bouclier
Cette histoire géologique du bouclier est
proposée à la suite de notre étude.
La figure 1 résume la succession des grands
événements tectono-sédimentaires du bouclier et les principales structures associées
au cours du temps. La figure 2 est un schéma structural général.
Figure 2 - Carte structurale du Bouclier Arabe

Figure 1 : Chronologie des événements dans le
bouclier arabe et corrélations structurales.
Bien que des zircons datés à 2 000 Ma
et plus soient présents dans les formations protérozoïques du bouclier arabe,
l'essentiel des formations sédimentaires et intrusives est compris entre 870 et 540 Ma.
Un découpage en différents blocs crustaux est
classiquement admis (Stoesser et Camp, 1985). Les terranes ainsi individualisées
correspondent aux unités initiales de l'assemblage précratonique. Ces unités sont
définies à partir de la lithologie, les formations sédimentaires et les
caractéristiques géologiques propres à chaque terrane. Huit unités sont ainsi
individualisées : Midyan, Hijaz, Ha'Il, Afif, Ar Rayn, Ad Dawadimi, Jiddah et Azir
composite terrane.
A partir de 870 Ma, des arcs volcaniques
définissent des zones de subduction. Des bassins marginaux et des prismes d'accrétion
sont associés à ces zones anté-collisionnelles de convergence océanique.
La géométrie détaillée de cette phase
précoce n'est pas clairement individualisée. Elle est masquée par les déformations
postérieures de la phase panafricaine. Deux grandes périodes de magmatisme
caractérisent cet assemblage précratonique. La limite entre ces deux événements
majeurs se situe autour de 800 Ma.
La collision des blocs initiaux s'effectue aux
alentours de 690 Ma. Les zones de sutures de cet assemblage sont marquées par des
déformations intenses et des roches ultrabasiques interprétées en ophiolites. Un
faciès métamorphique amphibolite, mis à l'affleurement, caractérise souvent cet
événement à l'affleurement actuel.
La phase de déformation panafricaine succède à
cette collision (690-600 Ma). Elle est principalement marquée par la formation de dômes
de gneiss dans les zones les plus intensément déformées. Il s'agit, au NW du bouclier
des dômes Hamadat et Wajiyah, des dômes de Jabal Kirsh et d'Halaban dans la partie
centrale et du dôme de Jabal Tin plus au sud. La Nabitah Belt représente la zone axiale
de cette chaîne. Un uplift important caractérise les dômes développés en contexte
transpressif et favorise l'exhumation de faciès métamorphiques profonds. Les structures
majeures produites par cette phase sont des chaînons de direction NW-SE (transpression
sénestre) et des chaînons de direction NS à NE-SW (transpression dextre). Des bassins
sédimentaires molassiques sont contemporains de cet événement. Le plus important
d'entre eux est le bassin d'avant chaîne Murdama qui se trouve à l'est de l'orogène.
D'autres bassins moins importants sont associés aux chaînons périphériques. Il s'agit
des bassins Thalbah, Hadiyah, Furayh-Ghamr, Lasasah, Junaynah et Ablah. Un volcanisme
important caractérise la base du remplissage de ces bassins. Diverses mégaséquences
sédimentaires expriment l'aspect pulsatif de la formation de la chaîne. Un important
cortège d'intrusifs accompagne son édification et son évolution tardive.
Pendant l'effondrement gravitaire de la chaîne
panafricaine et postérieurement à sa pénéplanation, un événement distensif affecte
le bouclier. Il est principalement caractérisé par la mise en place d'importants
réseaux de dykes et de failles normales. Ce processus d'amincissement crustal induit la
mise en place d'un cortège d'intrusifs à compositions bimodales. Les failles Najd
constituent les failles transformantes du système. Les bassins Jibalah, à sédimentation
continentale, sont associés à ces failles. Les formations effusives Shammar constituent
la base du remplissage de ces bassins. Ce dernier événement de structuration
protérozoique a induit une transgression marine marquée par les plates-formes
carbonatées des bassins Jibalah et a ainsi initié les premiers dépôts de la couverture
Paléozoïque.
4. Principaux
résultats
4.1.
L'assemblage précratonique (bassins d'affinité océanique, arcs et subductions)
L'assemblage précratonique était constitué par
des éléments d'affinité océanique. Il s'agit principalement de bassins profonds ou
marginaux, associés à des rides océaniques et des subductions qui ont donné naissance
à des arcs volcaniques sous-marins ou émergés et à divers éléments de croûte
continentale.

Figure 3 : répartition cartographique des
terrains anciens, d'affinité océanique.
Les formations volcaniques et
volcano-sédimentaires, d'affinité océanique, issues de cette première grande phase
tectono-sédimentaire occupent une grande partie de la surface actuelle du bouclier
(figure 3). Leur degré de déformation est variable. Peu déformées dans la partie nord,
elles ont subi des conditions de métamorphisme de faciès amphibolite le long de certains
accidents de la partie centrale et sud du bouclier. Ces unités sont généralement
constituées de faciès proximaux avec édifices volcaniques, brèches et coulées, et des
faciès distaux constitués de tufs, cinérites puis de schistes et chlorito-schistes. Il
est difficile, dans l'état actuel de déformation, de reconstituer les grands bassins
sédimentaires d'affinité océanique qui caractérisent cette longue période. Nous
constatons toutefois que les formations proximales sont souvent peu déformées par
rapport aux formations distales. Deux hypothèses peuvent permettre d'expliquer cette
organisation. Elle évoque la présence d'un arc volcanique émergé ou sous-marin peu
déformé, avec formation d'un prisme d'accrétion qui déforme les sédiments distaux du
bassin. Mais on peut également supposer que pour des raisons de rhéologie différente,
les formations proximales plus compétentes ont moins encaissé les déformations
tardives, tandis que les faciès distaux ont constitué un point de faiblesse pour les
événements ultérieurs.
4.2. La collision
Les éléments précratoniques ont été
assemblés au cours d'une collision qui s'effectue aux environs de 690 Ma (Johnson, 1996)
(figure 4). Les modalités de la fermeture du domaine océanique restent globalement
méconnues. Des formations ophiolitiques jalonnent les lignes de sutures (Shanti et
Roobol, 1979). L'analyse détaillée des accidents qui caractérisent les limites des
terranes et qui sont soulignées par des formations ultrabasiques nous donne toutefois
quelques clés pour la compréhension de ce phénomène (Genna et al. (a) soumis).

Figure 4 : schéma structural général du
bouclier, découpage en terranes selon Johnson 1997.
Quatre zones, visitées sur ces accidents,
développent une déformation particulière que l'on peut considérer antérieure à la
chaîne panafricaine (figure 5) et représenter le mécanisme des déformations les plus
anciennes. Il s'agit d'accidents à fort pendage, caractérisés par une intense
linéation verticale, des plis à axes verticaux et des phénomènes de boudinage qui
affectent généralement des exsudats de quartz. Ce type de déformation caractérise la
faille d'Ad Dafinah, la faille Nabitah, la bordure est des schistes d'Abt et diverses
failles de l'arc d'Al Amar. Les cinématiques élémentaires de déformation aux épontes
de ces couloirs restent énigmatiques. La précocité de cette déformation est attestée
par le fait qu'elle est toujours antérieure à la déformation liée à la chaîne
Nabitah. Ce type de structure ne plaide pas pour un mécanisme de collision en
convergeance oblique. Une collision frontale ou des processus de sagduction sont plutôt
à envisager lors de l'assemblage cratonique initial.

Figure 5 : Structures attribuables à la phase de
collision. a : Bloc diagramme synthétique des observations réalisées sur les zones de
suture. Mise en évidence de l'antériorité d'une phase d'étirement vertical (1) sur la
phase décrochante panafricaine (2), b : principales failles du bouclier correspondant au
mécanisme de déformation de a.
4.3. L'orogenèse Nabitah
(dômes et bassins)
L'orogenèse panafricaine en Arabie est à
l'origine de la formation de la chaîne Nabitah. Elle est entourée de divers chaînons
périphériques et de bassins molassiques d'avant chaîne (figure 6) (Genna et al.
(a) soumis). Notons que la répartition des zones orogéniques ne correspond pas à la
configuration des sutures proposées par Stoesser et Camp (1985) qui est établie à
partir de la répartition des complexes ultrabasiques. Cette constatation associée à
diverses observations de terrain permettent de supposer que la collision initiale et
l'orogenèse panafricaine ne sont pas en continuité directe.

Figure 6 : schéma structural de la phase
orogénique Nabitah.
La chaîne Nabitah est constituée par un réseau
anastomosé de failles décrochantes qui individualisent des chaînons comme la structure
d'Al Wajh dans le NW du bouclier. Les bassins corrélatifs bordant les zones orogéniques
ont enregistré les mouvements relatifs (uplift et subsidence) des unités structurales
par des biseaux et des mégaséquences sédimentaires. Le bloc diagramme de la figure 7
montre les relations génétiques qu'il est possible d'établir entre les unités
structurales, à différents niveaux structuraux.

Figure 7 : bloc diagramme interprétatif des
relations dômes-bassins au cours de l'orogenèse Nabitah du bouclier arabe. a : modèle
théorique général, b : relations entre différents niveaux structuraux, 1 :
déformation ductile, 2 : transition ductile-fragile, 3 : déformation fragile et bassin
sédimentaire.
4.3.1. La Nabitah Belt
La Nabitah Belt (J.E. Quick, 1991), d'orientation
globalement NS, divise en deux le bouclier. Pour faciliter sa description, deux zones à
structurations distinctes ont été identifiées : la zone interne et la zone externe.
Des formations sédimentaires d'affinité
océanique et divers complexes intrusifs constituent la zone interne de la Nabitah Belt.
Il s'agit principalement de batholithes qui ont acquis une forme sigmoïde au cours de la
déformation transpressive panafricaine. Les plus spectaculaires sur les images satellite
sont Furayhah Batholith et Al Bara Batholith. Dans la partie sud du bouclier, le An Nimas
Batholith présente une évolution plus complexe et exprime des déformations
postérieures.
La zone externe de la chaîne est caractérisée
par des décrochements de bordure exprimés par la mise en place de dômes de gneiss. Ces
dômes sont en contact direct avec les bassins molassiques d'âge Murdama qui contiennent
les produits de démantèlement de l'orogène.
4.3.2. Les Dômes de gneiss
Les dômes que nous décrivons ici (figure 8)
caractérisent l'orogenèse panafricaine en Arabie Saoudite et s'accompagnent de la
formation de bassins sédimentaires molassiques d'âge Murdama (600-700 Ma, Johnson
et al., 1993).

Figure 8 : mécanisme de formation des dômes
gneissiques. a : trajectoire de la foliation métamorphique à travers les dômes de
gneiss du nord du bouclier, b : organisation théorique des dômes de gneiss dans les
zones majeures de cisaillement, c : modèle théorique de relations topographiques entre
chaîne et bassins molassiques au cours de la formation de la Nabitah Belt., d : exemple
de contrôle rhéologique de la déformation au coeur du dôme de Jabal Kirsh, e :
mécanismes élémentaires de la déformation dans un dôme de gneiss (évolution spatiale
de l'ellipsoïde de déformation).
Dans le prolongement africain de cette chaîne,
des dômes gneissiques ont aussi été décrits par Greiling et Kröner (1984) et sont
également associés à des bassins intracontinentaux qui jalonnent les chaînons
panafricains comme le bassin du Gourma au Mali (Reichelt, 1972).
Dans le bouclier arabe, diverses structures
gneissiques anticlinales ont été étudiées. Elles sont constituées de formations
ortho- ou paradérivées. La partie nord-ouest du bouclier a plus particulièrement été
étudiée. Cette zone présente un style structural particulier sur les images satellites.
Il s'agit d'un réseau anastomosé de structures planaires qui délimitent de grandes
unités en forme de poissons. Ce réseau a fait l'objet d'un relevé (figure 8a). Divers
points de mesure ont permis de constater qu'il s'agit d'un réseau de failles ductiles
transcurrentes sénestres, plus rarement dextres.
Dans leur ensemble, les dômes sont constitués
par de grandes voûtes de schistosité qui se prolongent par des plis de la stratification
dans les bassins molassiques. Ces dômes ont un axe courbe (figure 8b). Ainsi, ils
s'intègrent progressivement d'une part aux structures de la Nabitah et, d'autre part aux
plis des bassins sédimentaires (figure 8c).
L'exemple du dôme de Jabal Kirsh est
caractéristique de cette organisation. Il est situé sur la bordure ouest du bassin
Murdama qui borde à l'est la Nabitah Belt. Il est affecté par une déformation de type
ductile. La schistosité et la linéation intense qui la composent ont fait l'objet
d'études particulières en relation avec le prospect à disthène de Jabal Kirsh. La
figure 8d met en évidence l'influence de la lithologie sur l'organisation spatiale
de la déformation. Nous constatons que, dans l'ensemble, la déformation est
hétérogène à travers les dômes. Il existe ainsi une évolution spatiale de la
déformation qui est illustrée par la figure 8e.
La Nabitah Belt est recoupée par un certain
nombre de failles organisées en réseau anastomosé. La plus importante d'entre elles est
la faille de Jabal Tin. Elle est marquée par une bande de gneiss d'orientation NW-SE dont
l'épaisseur varie de 25 km au NW à 10 km au SE. L'organisation en dôme
transpressif n'est pas clairement établie comme sur les dômes de la partie nord du
bouclier. Les affleurements de Jabal Tin démontrent toutefois le contexte transpressif de
la déformation exprimé par des phénomènes de fusion partielle et de mise en place de
filons pegmatitiques en position de plans de cisaillement dans les derniers stades de la
déformation.
Les chaînons périphériques de la chaîne
Nabitah sont également soulignés par des dômes de gneiss qui ont chacun une
organisation particulière.
L'Hamadat anticlinorium constitue un vaste dôme
de gneiss qui s'étire sur 100 km de long suivant une direction NW-SE. Il est
constitué de divers plis d'ordre 2 qui sont très pincés au nord et plus ouverts au
sud. Une intense linéation d'étirement, parallèle à l'axe des plis, marque l'ensemble
de la structure. Elle est subhorizontale dans la majeure partie de la structure et plonge
au sud dans la partie sud de l'édifice, au même rythme que l'ensemble du dôme. Les
critères cinématiques de la déformation, basés sur les relations plans S/C, indiquent
un cisaillement sénestre sur l'ensemble des points d'observation.
Le Wajiyah anticlinorium limite au nord le bassin
Hadiyah. Il présente les mêmes caractéristiques structurales que l'anticlinorium
Hamadat, sans direction de plongement évidente, ni contours aussi bien individualisés.
Le cisaillement des structures s'effectue en sénestre. Les relations avec les formations
sédimentaires du bassin Hadiyah sont clairement exprimées. On peut ainsi constater que
la déformation constrictive intense qui l'affecte a progressivement envahi le bassin du
nord au sud.
Le complexe Baladiyah se situe à l'est du bassin
Thalbah et affleure sur 20 km, sur un axe NS. Sa géométrie très régulière est
particulièrement bien visible en photo aérienne. Il est constitué, sur la majeure
partie de sa structure, par une schistosité verticale à très pentée. Dans son
extrémité nord, la schistosité se referme en dôme à plongement nord. Il est affecté
par une intense linéation d'étirement, subhorizontale, parallèle à l'axe du dôme, qui
plonge également au nord, dans la fermeture nord de la structure.
Un métamorphisme de faciès amphibolite affecte
la partie centrale du dôme. En outre, cette zone est caractérisée par une perte de la
schistosité au profit d'une linéation plus intense qui démontre le contexte
exclusivement constrictif de cette déformation.
Le Qazaz complexe se situe à l'est du bassin
Thalbah. Il est globalement antiforme et subdivisé en divers plis d'ordre 2. Dans sa
partie nord, il est constitué d'une immense voûte de schistosité d'axe NW-SE. La partie
supérieure de la structure est occupée par un gneiss d'origine granitique, marqué par
une intense linéation d'étirement parallèle à l'axe du dôme. Le coeur de la structure
est occupé par des micaschistes (faciès amphibolite) affectés par deux schistosités.
La première est replissée isoclinalement sur des plans axiaux subhorizontaux. La
deuxième souligne la géométrie anticlinale du dôme. Un faciès amphibolite
caractérise la "queue" de cette structure dans son extrémité nord. Le
cisaillement s'effectue ici également en sénestre.
4.3.3. Les bassins molassiques
Divers bassins molassiques ont recueilli les
produits de l'érosion de la chaîne panafricaine pendant sa surrection (figure 9a). Ils
se situent de part et d'autre de la chaîne principale et des chaînons périphériques.
Le plus important d'entre eux est le bassin d'avant chaîne Murdama (figure 9f). Il
s'étend sur une direction N-S à l'Est de l'orogène et présente un degré de
déformation et de métamorphisme croissant d'est en ouest. Il est limité à l'ouest par
des dômes gneissiques. Les séries sédimentaires ne sont impliquées dans la
déformation de la chaîne que sur les bordures du bassin. Ce bassin est recoupé par des
intrusifs granitiques dont l'âge varie entre 650 et 530 Ma.

Figure 9 : Bassins molassiques panafricains. 1 :
sédiments molassiques, 2 : granite, 3 : substratum indifférencié. a : carte de
répartition des bassins molassiques, b : coupe du bassin Hadiyah, c : coupe au nord du
bassin Thalbah, d : coupe au sud du bassin Thalbah, e : coupe du bassin Junaynah, f :
coupe du grand bassin Murdama.
Les formations sédimentaires du Murdama Group
sont principalement constituées de grès provenant de la formation sous-jacente d'Afif.
Sur sa bordure Ouest, la base de la série est localement soulignée par des coulées
rhyolitiques et des conglomérats polygéniques. Des intercalations argileuses ou
conglomératiques et des graywackes sont présents dans la série. Sur la bordure est, la
série débute par un conglomérat (Hibshi Formation) de plus de 200 m d'épaisseur.
Il est surmonté par une formation complexe (Farida Formation) constituée de carbonates,
grès, conglomérats et formations stromatolithiques. Une formation gréseuse de
10 000 m de puissance environ occupe la partie centrale du bassin.
Divers bassins molassiques sont associés aux
chaînons périphériques. Le bassin Thalbah est constitué par deux cuvettes synclinales
principales au sud (figure 9d) et une seule cuvette au nord (figure 9c). Leur remplissage
est assuré par trois formations distinctes (Hashim, Ridam et Zhufar) qui sont séparées
par des discontinuités. La Hashim formation débute par un conglomérat de base de 50 à
300 m d'épaisseur suivi par une série de 1 000 m de grès, siltstones et
conglomérats intraformationnels. La Ridam formation est transgressive d'est en ouest sur
la précédente. Son épaisseur peut atteindre 1 000 m dans le centre du bassin.
Elle possède un important conglomérat de base. La Zhufar Formation, discordante sur la
précédente, passe de 600 m d'épaisseur à l'ouest du bassin à 1 400 m à l'est.
Une importante variation de structuration et de
métamorphisme affecte d'Ouest en Est les formations sédimentaires. A l'ouest, les
séries sont peu plissées, monoclinales, pentées de 5 à 15° à l'ouest. A l'est, au
contact des massifs gneissiques, elles sont intensément plissées, verticalisées et
affectées par une linéation d'étirement subhorizontale. Verticalement, il existe
également une variation importante de déformation.
Le bassin Hadiyah est constitué par une vaste
cuvette synclinale replissée et déversée à l'est (figure 9b). Son remplissage est
assuré par trois mégaséquences élémentaires. La première (Siqam formation) est
principalement volcanique. Les suivantes (Tura'ah et Aghrad formations) sont entièrement
sédimentaires. Elles présentent de puissants conglomérats de base et d'importantes
variations d'épaisseur. L'épaisseur maximale de l'ensemble des trois formations est
d'environ 7 000 m.
Comme le bassin Thalbah, il montre d'importantes
variations dans le style de la déformation et l'intensité du métamorphisme. A l'ouest,
il présente des plis droits, assez serrés, alors qu'à l'est ils sont moins denses et
déversés à l'est. De même, du sud au nord, on passe de sédiments non déformés avec
des figures sédimentaires parfaitement conservées à des sédiments intensément
déformés en condition schiste vert. Dans cette dernière zone, ils sont affectés par
une intense linéation d'étirement sub-horizontale, identique à celle du massif
gneissique voisin.
Ces bassins ont un degré de déformation très
variable. A l'ouest, ils ne sont affectés par aucune déformation importante et n'ont
jamais été enfouis (pas de schistosité verticale ni d'enfouissement, lithification
parfois incomplète). A l'est, ils sont métamorphisés (faciès schiste vert ou plus),
intensément déformés et présentent la même linéation horizontale intense que leur
substratum et les dômes de gneiss voisins.
Ainsi, ces bassins semblent post-tectoniques à
l'ouest et anté-tectoniques à l'est. Cette constatation, étayée par l'analyse de la
géométrie de leur remplissage sédimentaire, nous conduit à considérer ces bassins
syntectoniques, témoins des variations topographiques qui accompagnent cette phase de
déformation.
La partie SW du bouclier est caractérisée par
des formations sédimentaires molassiques du bassin Ablah. Ce dernier est tectonisé entre
les granites du pluton de Shwas et ceux du batholithe du Thurat. Dans sa partie nord, le
bassin est globalement monoclinal à pendage est et affecté par un train de plis
parallèles à son axe. Il est peu déformé et non métamorphique. Sa base est
constituée à l'est par un conglomérat grossier épais de plusieurs centaines de
mètres, parfois verticalisé le long d'une faille bordière subverticale. A l'ouest, la
série basale est constituée de tufs et laves basiques, peu penté et discordant sur le
pluton du Thurat.
La dissymétrie marquée par la différence de
faciès des formations de base à l'Est et à l'Ouest traduit le mode de formation du
bassin, induit par un basculement de son substratum vers l'est. Au-dessus des formations
de base, le remplissage est assuré par des silts, grès et conglomérats, avec coulées
volcaniques interstratifiées. La série plissée est globalement pentée à l'est et
souligne le basculement progressif du bassin pendant sa formation. Cette configuration est
semblable à celle du bassin Thalbah qui s'est développé dans le NW du bouclier arabe,
le long d'une faille décrochante sénestre du système Najd au cours de la tectonique
panafricaine.
Dans le bassin Ablah, la déformation
s'intensifie vers le Sud où le bassin s'épaissit. Des formations carbonatées occupent
le haut de la série. Une schistosité verticale apparaît dans les charnières de plis,
tout d'abord dans les niveaux carbonatés au Nord, puis dans l'ensemble de la série en
allant vers le Sud. De même, les plis sont de plus en plus serrés et leurs axes
deviennent sigmoïdes. Plus au sud encore, la déformation s'intensifie et le
métamorphisme atteint le faciès amphibolite. Il est alors difficile de reconnaître
l'organisation initiale des faciès sédimentaires.
Le remplissage du bassin est daté à 641 +
1 Ma (U/Pb, Genna et al. Sous presse). Il est contemporain des bassins Murdama du
nord du bouclier, et repose en discordance sur le Jiddah Group qui était affecté par une
schistosité subverticale avant le dépôt de l'Ablah.
Selon Donzeau et Béziat (1989), le bassin a subi
deux phases de déformation. La première est un cisaillement dextre, la seconde un
cisaillement sénestre.
La formation Junaynah (figure 9e) qui affleure
dans la partie sud du bouclier est particulièrement intéressante car, très érodée
elle expose clairement les modalités de la déformation en fond d'un bassin molassique,
dans l'axe des failles qui sont à son origine. On peut ainsi constater qu'il ne s'agit
pas d'un bassin à fond plat mais d'un sillon tectonique où la déformation est de type
transpressif, associée à une schistosité verticale. Ces observations sont
complémentaires avec celles réalisées dans les bassins développés plus au nord et
moins érodés. Elles ont constitué, dans l'avancement de nos travaux, une validation du
modèle proposé à la suite de l'étude des bassins Thalbah et Hadiyah.
4.4.
L'extension post-panafricaine
Il existe dans le bouclier arabe un ensemble de
structures fini-protérozoïques qui expriment un processus d'amincissement crustal
(figure 10)(Genna et al. (b).

Figure 10 : L'extension tardive. a : schéma
structural général, T : bassin de Tabuk, W : bassin Widyan, R.K. : bassin Rub al Khali,
b : modèle synthétique de l'amincissement crustal, c : exemple du polyphasage des
déformations dans les schistes d'Abt (S3 correspond à l'extension tardive), d :
mécanisme de la déformation dans une faille normale (exemple de la faille du Jabal
Farassan), e : mécanisme de déformation dans une faille normale (exemple de la faille
normale du Wadi Fatima).
Cet amincissement est marqué par divers types de
structures dont les cinématiques élémentaires sont cohérentes au sein d'un même
événement distensif tardif (530-590 Ma) sur la tectonique compressive panafricaine. Il
s'agit d'un magmatisme bimodal constitué par des intrusifs et des réseaux de dykes et
sills associés. Diverses formations éruptives lui sont associées. Nous les avons
regroupées sous le nom de Shammar. Des failles décrochantes s'inscrivent en failles
transformantes dans ce mécanisme d'amincissement (figure 10a) et contrôlent la formation
des bassins Jibalah. Des failles normales sont associées à la formation de bassins à
remplissage conglomératique, comme les formations Ar Rayyan et Jurdhawiyah. Elles
contrôlent également la mise en place des plates-formes carbonatées des formations
Fatima et Jibalah. Une tectonique tangentielle en blocs basculés exprime les phénomènes
gravitaires induits par cet étirement crustal.
4.4.1. Le magmatisme (intrusifs
post-panafricains)
Les complexes intrusifs post-panafricains sont
très variés, par leur nature et leur géométrie. Il s'agit d'intrusifs acides
circulaires, allongés ou en forme de goutte d'eau. Les intrusifs basiques sont plutôt en
position de sills. L'existence de batholithes cachés est également attestée par les
réseaux de dykes et de ring-dikes qui en sont issus et qui en soulignent la géométrie
générale. Des ring-complex et des caldeiras leur sont fréquemment associés.
Des sills tardifs sont également présents et se
développent plus particulièrement dans la partie nord du bouclier et près de la
couverture. Ce magmatisme est bimodal car il est essentiellement représenté par des
granites et des gabbros pour les formations intrusives, des rhyolites et des basaltes pour
les formations effusives du Shammar.
Il existe dans le bouclier arabe diverses
générations de dykes post-panafricains généralement subverticaux de nature et
d'orientation très diverses (figure 11). Souvent rhyolitiques, ils sont aussi en réseaux
de composition bimodale.

Figure 11 : carte de répartition des dykes du
bouclier arabe (majoritairement tardifs et liés à l'amincissement crustal). 1 :
formations récentes, 2 : basaltes tertiaires, 3 : intrusif tardif, 4 : faille tardive, 5
: réseau de dykes.
Ces dykes ont des dimensions variables qui vont
de quelque centimètres à plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur pour quelques
mètres à plusieurs dizaines de kilomètres de longueur. Ils sont généralement
organisés en réseaux linéaires ou courbes. Ils recoupent indifféremment la
structuration panafricaine et sont organisés en réseaux unidirectionnels ou
perpendiculaires. Leur répartition n'est pas aléatoire par rapport aux réseaux de
failles.
On constate ainsi qu'ils se parallélisent
généralement aux accidents tardifs et qu'ils expriment parfois des phénomènes de
déviations de contraintes dans des bifurcations ou des relais de failles. Ils expriment
aussi les directions d'ouverture dans des réseaux de failles organisées en queue de
cheval. Ils sont organisés de manière circulaire autour des intrusifs tardifs, des
caldeiras et des bassins Shammar du nord du bouclier.
Des sills importants ont été décrits dans la
partie nord du bouclier et dans la partie centrale. Il est possible qu'ils soient à
l'origine de glissements gravitaires au cours de l'évolution de la déformation.
Ainsi, l'injection de dykes multiples, acides ou
basiques, dans la partie supérieure de la croûte est probablement à l'origine de
niveaux de détachements, empruntés préférentiellement par les intrusifs basiques qui
se mettent en place à partir de failles crustales majeures.
Diverses cartes géologiques présentent des
formations éruptives attribuées au magmatisme post-panafricain ou considérées d'âge
compris entre 530 et 590 Ma. Il s'agit généralement des formations Shammar. Elles sont
réparties, ponctuellement sur l'ensemble de bouclier, plus particulièrement au voisinage
de la couverture paléozoïque.
4.4.2. Les failles contemporaines de
l'amincissement crustal
Divers réseaux de failles post-panafricaines
sont contemporaines de l'amincissement crustal. Il s'agit de failles normales ou de
décrochements. Les failles Najd, de direction NW-SE, s'intègrent dans ce modèle en
failles transformantes (figure 10a). Elles réutilisent les bordures des structures
panafricaines ou les recoupent. Ces accidents contrôlent également la formation des
bassins Jibalah (Delfour, 1970) dont le début du remplissage est souvent assuré par les
rhyolites du Shammar. Les failles bordières de ces bassins sont parfois injectées par
des dykes qui ont alimenté les coulées rhyolitiques du Shammar, dans les bassins ou à
l'extérieur.
Ce réseau de direction NW-SE est conjugué à un
autre réseau de direction NE-SW beaucoup moins exprimé mais qui contrôle également le
dépôt de formations Shammar et Jibalah.
L'analyse comparée de la géométrie des
réseaux de dykes, des failles tardives et des formations Shammar (intérieur et
extérieur des bassins Jibalah) met en évidence leur contemporanéité.
Des failles normales ont été décrites dans le
bouclier arabe. Des observations de terrain réalisées sur des linéaments mis en
évidence par une cartographie aéromagnétique (Asfirane et al., 1999) permettent leur
localisation et leur description. Deux failles de ce réseau tardif ont ainsi été
décrites:
- la première limite au nord le Jabal Farassan
(figure 10d) et se prolonge vers le NE sur environ 200 km. Elle est exprimée par un
couloir de largeur plurihectométrique où la schistosité préexistante est replissée.
Les plans axiaux de ces structures sont horizontaux. Des plans de cisaillement,
développés en milieu cassant, ont un pendage faible (environ 30°) vers le SE et
présentent des stries d'azimut N 160.
-La faille du Wadi Fatima (figure 10e) est
également de direction NE-SW. Elle est à pendage NW d'environ 50° à l'affleurement.
Des plis d'entraînement et des fentes de tension perpendiculaires aux stries mettent en
évidence le sens du mouvement.
Diverses failles à faible pendage, normales ou
inverses, recoupent l'ensemble des déformations panafricaines et les molasses du Murdama.
Elles peuvent être interprétées en glissements gravitaires. Il s'agit principalement de
failles soulignées par des filons de quartz reconnues dans le grand bassin Murdama au
cours de prospections minières (Récoché et al., 1998 et 1999). D'autres accidents du
même type ont été observées dans des terrains plus anciens mais sont toujours tardifs
et présentent les mêmes caractéristiques structurales. La cinématique de ces accidents
a été comparée à la répartition des failles Najd et des réseaux de dykes.
Dans la formation Jurdhawiyah qui est
postérieure aux formations molassiques du Murdama. Il s'agit des failles Raha, Ata-Shara
et Shuban. Des intrusions basiques soulignent les plans de faille (métagabbros et
listvénites). Ces structures sont classiquement interprétées en accidents latéraux du
système de failles décrochantes Najd, l'ensemble constituant une structure en fleur
positive au sens de Lowell (1972). Toutefois, les accidents Najd ne présentent pas une
géométrie de faille transpressive et l'enracinement des failles tangentielles dans les
décrochements n'ont jamais été observés. En revanche, la géométrie des dykes
associés aux complexes tardifs, indique une direction d'extension NE-SW. Pour cela, les
failles plates à faible pendage, sont interprétées en accidents frontaux de loupes de
glissements gravitaires ou en failles normales de détachement, basculées tardivement par
des rééquilibrages isostatiques selon le modèle proposé par Lister et Davies (1989).
Cette dernière interprétation est étayée par le fait que la formation sédimentaire
détritique la plus récente (Jurdhawiyah) se situe à l'arrière du détachement supposé
et peut correspondre au "half-graben complex" de ces derniers auteurs.
Les glissements s'effectuent vers le N et le NE,
conformément aux structures d'échelle cartographique.
4.4.3. Les formations sédimentaires
Dans le cadre de cet amincissement crustal
post-orogénique, trois formations sédimentaires principales peuvent être prises en
compte. La formation Shammar (et formations associées) représente le volcanisme effusif
des intrusifs tardifs. La formation Jibalah (et formations associées) souligne le
fonctionnement des failles de transfert Najd et témoigne, par ses plates-formes
carbonatées, de la transgression marine induite par l'amincissement. La formation
Jurdhawiyah remplit une dépression probablement occasionnée par un glissement
gravitaire.
4.4.4. Modèle proposé
L'événement distensif post-panafricain est
généralement observé dans un niveau structural superficiel, au-dessus du front de
schistosité. Toutefois, certains faciès sédimentaires argileux expriment parfois une
schistosité fruste et sub-horizontale, imputable à cette phase extensive car elle est
postérieure à l'ensemble des événements structuraux. La formation des schistes d'Abt
en est un exemple explicite car ce bassin ancien marque clairement les trois grandes
étapes du bouclier. La figure 10c présente la chronologie de ces événements. La phase
1 de déformation (S0-S1, L1) qui marque probablement la collision et la fermeture du
domaine océanique, est antérieure à l'orogenèse Nabitah (L2, P2) qui est
caractérisée dans ce bassin par des plis d'entraînement à axes sub-horizontaux ou
plongeant au NW. Une dernière phase (S3) développe une schistosité sub-horizontale
observée très localement dans le bassin. Elle représente, selon notre interprétation,
la phase d'amincissement crustal.
Ces observations réalisées dans le bouclier
arabe sont à rapprocher des études réalisées sur l'évolution de la déformation et
des conditions métamorphiques des formations protérozoïques du Sinaï (Blasband,
1999 ; Brooijmans, 1999), qui constituent le prolongement nord du bouclier
arabo-nubien. Ces travaux mettent en évidence une extension NW-SE (Blasband, 1999)
associé à des granites et des dykes (590-530 Ma) et un métamorphisme HT, BP
(Brooijmans, 1999) entre 600 et 530 Ma. Plus au sud, dans le désert égyptien de la
région de Marsa Alam (Renno and Stanek, 1999), des complexes intrusifs circulaires
post-orogéniques présentent des compositions bimodales dans un compartiment structural
limité par deux failles Najd.
Il est possible de concevoir un modèle simple
d'évolution géologique qui tienne compte de l'ensemble des éléments structuraux
décrits plus haut. Il est résumé par la figure 10b.
Dans ce modèle, l'amincissement crustal est
pénétratif à l'échelle de la croûte. Il est accompagné par un magmatisme bimodal
induit par une fusion crustale et des venues mantelliques guidées par des accidents
majeurs. Il en résulte la mise en place de cortèges d'intrusifs complexes et des
réseaux de dykes associés. Il est guidé par des failles transformantes subverticales.
Ces dernières sont également injectées de dykes et induisent la formation de bassins
étroits et profonds. Les dykes alimentent des coulées qui se mettent en place en fond de
bassin. Des dykes et des sills basiques se positionnent à divers niveaux de l'édifice et
initient localement des glissements gravitaires ou s'injectent dans ces derniers.
Notons enfin que ces phénomènes dont les
datations arrivent jusqu'à 530 Ma nous conduisent jusque dans le Paléozoïque et sont à
l'origine de la transgression marine Jibalah. Ces plate-formes préfigurent certainement
la géométrie initiale des bassins de la couverture (figure 10a). Trois grandes
structures persistent à travers le Paléozoïque et peuvent constituer la prolongation de
ce phénomène distensif. Il s'agit au nord des bassins de Tabuk et Widyan avec les grès
de la formation Saq à la base et au sud, le bassin du Rub al Khali qui présente des
formations gréseuses (Wajid sandstone) et salifères infracambriennes (Faqira and
Al-Hauwaj 1998). Le "bassin de Jeddah" (figure 10) constitue probablement une
autre unité de cet assemblage. Son prolongement s'effectue sur le continent africain.
5.
Relations tectonique minéralisations
5.1. Historique des idées concernant les
relations tectonique-minéralisations
Divers concepts concernant les relations entre
gîtes minéraux et contexte géotectonique ont été proposés pour expliquer la mise en
place des minéralisations dans les formations du Protérozoïque supérieur d'Arabie. En
1971, J. Delfour propose un premier modèle de mise en place des minéralisations
sulfurées de Nuqrah et de Jabal Sayid (Delfour, 1971). Ces gisements stratiformes sont
inclus dans la formation volcanique de Halaban. Cette formation est considérée
interstratifiée dans une série géosynclinale, entre le flysch (Abt) et la molasse
(Murdama), avant l'orogenèse Najd. Puis il présente une synthèse à l'échelle du
bouclier arabo-nubien (Delfour, 1976) où il individualise trois types de gîtes minéraux
associées aux roches volcaniques du Protérozoïque supérieur (Groupe Hulayfah) : les
amas sulfurés massifs, les couches lenticulaires et les filons. Un volcanisme
andésitique est associé à ces minéralisations. Il propose ensuite, pour la partie nord
du bouclier (Delfour, 1980), un modèle géologique de mise en place des minéralisations
en rapport avec le cycle orogénique Najd de cratonisation du bouclier, entre 800 et 500
Ma. Dans la partie sud du bouclier, Johnson et Vranas (Johnson et Vranas, 1984) proposent
un modèle de mise en place des minéralisations en accord avec ce même contexte
structural.
Le contexte géotectonique des minéralisations
du bouclier est rediscuté en 1988 par Bokhari et Forster qui présentent une évolution
plus complexe (Bokhari et Forster, 1988). Ils proposent l'existence d'une croûte
océanique pré-panafricaine (plus de 950 Ma). Entre 950 et 720 Ma, des arcs volcaniques
évoluent en contexte océanique, dans un milieu pré-cratonique. Cette période est
caractérisée par un plutonisme gabbroïque puis calco-alcalin. La cratonisation par
accrétion de micro-plaques s'effectue entre 720 et 640 Ma. Une tectonique en extension
suit la formation du craton arabo-nubien (700-740 Ma) et induit une sédimentation
molassique. Un volcanisme andésitique marque cette période. Un parallèle est établi
avec l'extension tertiaire du Basin and Range des USA.
En 1989, H. Sabir présente une
classification générale des minéralisations du bouclier qu'il considère appartenir à
deux grands environnements géologiques, les successions volcano-sédimentaires et les
complexes plutoniques (Sabir 1989).
Au NW du bouclier, le district aurifère d'Al
Wajh est interprété en système mésothermal de veines à quartz par LeAnderson et al.
(LeAnderson et al., 1995). Cette minéralisation s'est mise en place dans des
chevauchements et décrochements sénestres de la phase panafricaine de structuration du
bouclier.
5.2. Les grands événements tectoniques
minéralisateurs
Dans la présente synthèse, les minéralisations
du bouclier ont été reclassées en fonction des nouvelles interprétations
géodynamiques d'évolution du bouclier. Selon ces résultats, quatre grands événements
minéralisateurs peuvent être individualisés dans l'histoire du bouclier.
- Le premier est constitué par l'évolution des
arcs volcaniques et bassins précratoniques d'affinité océanique (900-690 Ma).
-Le second est représenté par la collision et
la fermeture du domaine océanique (690 Ma).
- Le troisième est constitué par l'orogenèse
panafricaine avec et les bassins Murdama (690-590).
-Le quatrième est l'amincissement crustal tardi-
à post-orogénique (590-530).
5.3. Les minéralisations initiales
Les formations volcano-sédimentaires anciennes,
d'affinité océanique, contiennent des amas sulfurés (VMS) dont l'origine syngénétique
est attestée par des figures sédimentaires, identifiées sur différents prospects.
La ceinture de Wadi Bidah (Béziat et Donzeau,
1989) a fait l'objet de diverses campagnes de prospection (Coumoul et al., 1989 ;
Koch-Mathian et al., 1994) qui ont mis en évidence ce type de minéralisations (VMS,
figure 12a). Elles ont subi au cours des déformations tardives, des effets additifs,
favorables pour l'exploitation de ces corps (bourrages en charnières de plis) ou des
effets soustractifs (étirements). Ces phases tardives développent des failles en domaine
fragile de déformation et des bandes de kinks.

Figure 12 : Exemples de relations tectonique
minéralisations. a : minéralisation sulfurée exhalative du prospect de Rabathan (Wadi
Bidah Belt), b : minéralisation aurifère mise en place dans une faille panafricaine
(Shayban prospect, Samran Belt), c : minéralisation aurifère mise en place au cours de
l'extension tardive (Al Mohsiniyah prospect, Silsilah District).
Dans la ceinture de Wadi Shwass, les
minéralisations stratiformes ont également subi des déformations tardives aux effets
additifs et soustractifs. Ainsi, sur le Jadmah Prospect (Vadala et al., 1989), le corps
minéralisé est subvertical, sur une direction NS. Il a subi deux phases de déformation
tardives et cisaillantes sur des accidents de direction NE-SW. La première, plus souple,
dextre, a un effet soustractif. La seconde, sénestre, a un effet additif. Cette
chronologie est compatible avec la cinématique proposée par Donzeau et Béziat pour
l'ensemble de le ceinture (Donzeau et Béziat, 1989).
Le prospect de Marasia, qui se situe sur la
ceinture de Samran, est également caractéristique des minéralisations volcanogéniques
anciennes. Il a récemment fait l'objet d'une synthèse (Bellivier et al., 1998).
5.4. Les minéralisations associées à la
collision
Un seul site minéralisé (Zn-Cu) peut
actuellement être associé à la phase de collision dans l'état actuel de nos travaux.
Il s'agit de Khnaiguiyah (figure 13). La minéralisation, contemporaine de la
déformation, s'est mise en place dans une shear-zone dont les modalités de formation
sont conformes aux caractéristiques cinématiques de la phase initiale de déformation
observée sur les limites principales de terranes.

Figure 13 : Prospect de Khnaiguiyah. a : schéma
structural général (zone minéralisée en noir), b : stéréogramme de la linéation
d'étirement (schmidt hémisphère inf.), c : cinématique de la déformation.
5.5. Les minéralisations de l'orogenèse Nabitah
Ces minéralisations se sont mises en place dans
les failles décrochantes générées lors de cette phase tectonique. La ceinture de
Samran présente, entre autres, des exemples de ce type de minéralisation.
Trois prospects ont fait l'objet d'études
détaillées (Marasia, Shayban et Baydan). La structuration propre à chaque prospect a
fait l'objet de levés de détail (Belivier et al., 1998 et 1999).
La tectonique panafricaine est à l'origine de la
mise en place de minéralisations aurifères dans les couloirs de cisaillement sur les
prospects de Shayban (figure 12b) et Baydan. Cette déformation est conforme à la
cinématique générale de la chaîne.
Sur le prospect de Baydan, une linéation
d'étirement horizontale apparaît au coeur de la shear-zone en un seul point du prospect.
Cette observation associée au fait que le prospect est peu schistosé en lui-même montre
que nous sommes ici en transition ductile-fragile, au sommet des structures en dôme
décrites plus haut.
Nous notons donc que pour ces deux prospects
(Shayban et Baydan), les phénomènes de silicification intense se produisent à la base
de la zone fragile, donc au sommet du niveau structural ductile avec un faible
développement de schistosité et un plissement intense. Il est possible d'établir des
relations entre les circulations de fluides, leur piégeage et les différents niveaux
structuraux. En effet, les ellipsoïdes de déformation et les états de contrainte
respectifs peuvent aider à comprendre ces phénomènes. Les fluides seraient expulsés
des dômes (linéation horizontale et schistosité intense) et seraient piégés dans la
zone des plis (mécanisme cassant de failles inverses assistées par les fluides et
silicification pervasive). Ainsi, la phase panafricaine de déformation assure le lien
entre minéralisations stratiformes et sécantes.
5.6. Le disthène de Jabal Kirsh
Le disthène, minéral issu d'un métamorphisme
de haute pression, a également fait l'objet de prospections en Arabie Saoudite. Il a
été étudié sur le prospect de Jabal Kirsh. Notre étude met en évidence la position
particulière de cette occurrence, au coeur d'un dôme de gneiss de la phase panafricaine
de déformation. Nous proposons comme interprétation de cet indice, la conséquence d'un
serrage maximum au coeur du dôme et l'expression de l'exhumation de faciès
métamorphiques profonds, par un processus de transpression.
5.7. Les minéralisations associées à
l'amincissement crustal
Les relations génétiques entre minéralisations
aurifères et amincissement crustal sont particulièrement évidentes dans les bassins
Murdama. Leur âge est en effet nécessairement postérieur à la chaîne panafricaine.
Elles se sont mises en place dans des failles tangentielles ou dans des décrochements.
Les minéralisations aurifères de la partie nord du bassin Murdama sont associées à une
tectonique tangentielle de direction NS à NE-SW (Récoché et al., 1998) (figure 12c). La
vergence des mouvements s'effectue vers le nord et le nord-est.
Ces failles plates, observées à l'échelle des
prospects, font probablement partie du même réseau d'accidents que les failles
tangentielles cartographiées dans ce secteur (Béziat et Bache, 1995). Toutefois, les
failles régionales sont considérées comme des chevauchements. Il est possible qu'il
s'agisse de failles normales de détachement au sens de Lister et Davis (1989).
Dans la partie sud du bassin, les
minéralisations aurifères sont spatialement associées à des intrusifs tardifs de
géométrie subcirculaire. Ils semblent localisés dans une ride anticlinale qui divise en
deux le bassin Murdama dans le sens de la longueur.
Dans le district d'Ad Dawadimi, une analyse
géométrique des réseaux de dykes tardifs, en relation avec les failles dextres et
sénestres du système Najd tardif, met en évidence des relations simples entre ces
différents éléments. Il existe une courbure locale des dykes au niveau du district
minéralisé. Cette zone correspond aussi à une recrudescence des décrochements dextres.
Une gouttière distensive s'est probablement développée dans cette zone.
Il existe dans la ceinture de Samran des veines
de quartz aurifères (Bellivier et al., 1998). Ces indices s'alignent sur une direction
NE-SW, parallèlement à la partie nord du Wadi Huwarah. Ces fentes à quartz sont parfois
très larges et ouvertes (géodes) en leur centre. Leur direction est oblique sur la
direction de la shear-zone panafricaine de Samran. Elle est parallèle à des intrusifs
tardifs qui sont eux-mêmes parallèles aux failles normales de l'ouest du bouclier arabe.
La gouttière tardive ainsi déterminée pouvait contenir les formations de plate-forme de
la formation Fatima (Basahel et al., 1984).
6.
Conclusions et Perspectives
Cette synthèse structurale, réalisée à
l'échelle de l'ensemble des terrains d'âge protérozoïque, donne une vision globale de
l'évolution géodynamique du bouclier arabe. Elle tient compte de l'ensemble des
événements géologiques, dans le temps et dans l'espace. Elle a permis de séparer plus
clairement les structures du bouclier pour les attribuer à des phases distinctes de
déformation. Ainsi, de nouveaux concepts de structuration ont été proposés, propres à
chaque événement tectonique. Les principaux apports de notre étude sur la
compréhension de la géologie du Protérozoïque sont :
la mise en évidence d'une structuration
développée en condition de faciès amphibolite, à linéation fortement redressée qui
caractérise le premier événement tectonique du craton, probablement la collision (ou
sagduction),
la caractérisation de la tectonique
panafricaine par la mise en évidence des relations entre les dômes de gneiss et les
bassins molassiques,
la détermination du mode génétique des
dômes de gneiss et l'exhumation de faciès métamorphiques profonds,
la mise en évidence d'un amincissement crustal
tardi- à post-orogénique,
les relations entre les minéralisations
tardives et l'amincissement crustal.
Cette nouvelle approche de la tectonique du
bouclier permet de jeter un regard critique sur les modèles géologiques anciennement
proposés. Nous constatons en effet que les modèles anciens tendaient à confondre, au
sein d'un même événement de cratonisation, des structures qui appartiennent à des
phases tectoniques distinctes. En particulier, la séparation entre les premières
déformations à linéation très redressée et les déformations transcurrentes de
l'orogène Nabitah, permet une meilleure approche du phénomène de collision initiale qui
est à différentier de la chaîne plus tardive. Il est probable qu'un intervalle de temps
important sépare ces deux événements car les conditions métamorphiques contemporaines
des ces deux événements sont distinctes et témoignent d'un important uplift entre ces
deux périodes de déformation.
Il en découle une meilleure individualisation
des structures issues de l'orogène Nabitah qui se révèlent être très homogènes sur
l'ensemble du bouclier avec une structuration transcurrente dextre ou sénestre. Cette
individualisation a permis une nouvelle classification des formations sédimentaires. Elle
a révélé l'importance des bassins molassiques issus du démantèlement de la chaîne et
l'indépendance des formations Shammar et Jibalah par rapport à l'orogène.
Dans ce même ordre d'idée, la reconnaissance
d'un événement tardif d'amincissement crustal a permis la mise en évidence d'un nouveau
cycle tectono-sédimentaire. Les structures liées à cet événement étaient
traditionnellement considérées comme représentatives de la fin du cycle orogénique et
non le début d'un nouveau cycle.
L'apport de notre étude est fondamental dans la
compréhension de l'évolution des phénomènes magmatiques du bouclier, qu'il s'agisse
des formations intrusives ou effusives. En effet, qu'il soit basique, acide ou
intermédiaire, le magmatisme du bouclier a souvent été associé à des événements
généraux de subduction, collision et à la formation de chaînes de type andin. Notre
étude démontre, en accord avec certains auteurs anciens, l'individualisation de divers
événements magmatiques liés à une évolution géodynamique complexe. Parmi eux, le
plus tardif est lié à un événement tardif d'amincissement crustal encore non décrit.
Notons enfin l'apport de notre analyse
structurale dans le domaine de la métallogénie. Cette synthèse permet une
individualisation plus claire de la phase Nabitah de déformation. Elle implique ainsi une
meilleure séparation des événements minéralisateurs en quatre phases. La première
génère les minéralisations initiales, liées au domaine océanique. La seconde est la
phase de collision, clairement séparée de la phase orogénique Nabitah. Les
minéralisations tardives sont individualisées au sein d'un événement d'amincissement
crustal dont l'ampleur est révélée par la présente étude.
Ces résultats sont toutefois préliminaires. Il
est nécessaire, à partir de maintenant, de répertorier dans le détail les structures
et les formations géologiques qui caractérisent chacune des phases de déformation
proposées ici. Cette démarche est à réaliser dans divers domaines. Il s'agit tout
d'abord des formations sédimentaires qui caractérisent les milieux de dépôts liés aux
différents événements tectoniques. L'appartenance géodynamique des formations
magmatiques peut être éclaircie. Une nouvelle classification des minéralisations peut
être réalisée en fonction de leur caractéristiques géochimiques et pétrographiques.
7. BIBLIOGRAPHIE
Asfirane F., Nehlig P., Bernard Ph., Miehe J.M.
et Showail A., 1999 - An aeromagnetic synthesis of the Arabian Shield: Geological
implications. Eug 10, J. Conf. Abs. 4, p. 154.
Bellivier F., Saleh Y., Koch-Mathian J.Y., Abu
Safiah M., Khalil I., Siddiqui A.A., Al-Jahdali N. and Al-Jehani A., 1998 - Results of
precious- and base-metal exploration in the Al Marasia, Al Marasia South, Abu Shiaab, Wadi
Al Shatban and Hamar prospects (Samran Belt West). Technical Report, BRGM-TR-97-4,
Ministry of Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources,
Jiddah, Kingdom of Saudi Arabia.
Bellivier F., Abu Safiyah M. and Peyrol L., 1999
- Mineral exploration in the Baydan area. Technical Report, BRGM-TR-97-6, Ministry of
Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jiddah, Kingdom
of Saudi Arabia.
Béziat P. and Donzeau M., 1989 - The
Mamilah-Wadi Bidah mineral belt: geology and mineral exploration. Ministry of Petroleum
and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jeddah, Kingdom of Saudi
Arabia. Open-file report BRGM-OF-09-5.
Béziat P., Bache J.J., (1995) - Metallic mineral
deposits map of the Arabian Shield. Kingdom of Saudi Arabia. BRGM, Deputy Ministry For
Mineral Resources, scale 1:1 000 000.
Blasband B. (1999) - From compression to
extension in the Wadi Kid aréa, Sinaï Egypt: Pan-african extensional collapse in The
ANS. EUG 10, Strasbourg, J. Conf. Abs. 4, p. 104.
Bokhari, K.Y., Forster, H (1988) - Structural
development and ore deposits of the Arabian Shield. In: Seventh quadrennial IAGOD
symposium, Zachrisson, E.(ed.), Lulea, Sweden. Aug. 18-22, 1986. p. 83-92.
Brooijmans P. (1999) - Metamorphic conditions in
the Wadi Kid area, Sinai, Egypt; evidence for orogenic. EUG 10, Strasbourg, J. Conf. Abs.
4, p. 112.
Coumoul A., Abdulhay G. and Roubichou P., 1989 -
Result of gold exploration in the Wadi Bidah district: Shaib At Tair Prospect. Ministry of
Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jeddah, Kingdom
of Saudi Arabia. Open-File Report BRGM-OF-09-9.
Delfour J., 1970 - Le groupe J'Balah, une
nouvelle unité du Bouclier arabe. Bull. B.R.G.M. (2), sect. IV, n° 4, pp. 19-32.
Delfour J., 1976 - Volcanisme et gîtes minéraux
du Bouclier arabo-nubien. Mém. h. sér. Soc. géol. France, n° 7, pp. 137-142.
Delfour J., 1980 - Geologic, tectonic and
metallogenic evolution of the northern part of the Precambrian Arabian Shield (Kingdom of
Saudi Arabia). Bull. B.R.G.M. (2), II, n° 1 - 2, pp. 1-19.
Donzeau M. and Béziat M., 1989 - The Ablah-Wadi
Shwas mineral belt, geology and mineral exploration. Ministry of Petroleum and Mineral
Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jeddah, Kingdom of Saudi Arabia.
Open-file report BRGM-OF-09-1.
Genna A., Guerrot C., Deschamps Y., Nehlig P. et
Shanti M. - (sous presse). Les formations Ablah dArabie Saoudite (datation et
implication géologique). C.R.A.S.
Genna A., Nehlig P., Le Goff E., Guerrot C. et
Shanti M. - (a), soumis à Precambrian Research. La tectonique proterozoïque du bouclier
arabe.
Genna A., Nehlig P., Salpeteur I. et Shanti M. -
(b), soumis à Journal of Structural Geology. Processus damincissement crustal
tardi-proterozoïque dans le bouclier arabe (conséquences géologiques et
métallogéniques).
Greiling R. and Kroner A. (1984) - Stuctural
interference patterns and their origin in the Pan-African basement of the southeastern
Desert of Egypt. Precambrian Tectonics Illustrated, Edited by A. Kroner and R. Greiling,
E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, Germany, Stuttgart, pp 401-412.
Johnson P.R. (1983) - A preliminary lithofacies
map of the Saudi Arabian Shield. An interpretation of the lithofacies and
lithostratigraphy of the late Proterozoic layered rocks of Saudi Arabia. Technical Record
RF-TR-03-2, Saudi Arabian Deputy Ministry For Mineral Resources.
Johnson P.R. (1996) - Geochronologic and isotopic
data for rocks in the east-central part of the Arabian Shield: statigraphic and tectonic
implications. Open-File report USGS-OF-96-3, Saudi Arabian Deputy Ministry For Mineral
Resources.
Johnson P. R. (1997) - Tectonic map of Saudi
Arabia and adjacents areas (scale: 1/4 000 000). Open-File Report USGS-OF-97-3.
Saudi Arabian Deputy Ministry For Mineral Resources.
Johnson P.R. and Vranas G.J., 1984 - The
geotectonic environments of late proterozoic mineralisation in the southern Arabian
Shield. Precambrian Research, 25, pp. 329-348.
Johnson P. R., Carten R. B. and Jastaniah A.
(1993) - Tabulation of previously published U-Pb, Rb-Sr, and Sm-Nd numerical age data for
the Precambrian of northeast Africa and Arabia. Open-file report USGS-of 93-1. Ministry of
Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jiddah, Kingdom
of Saudi Arabia.
Koch-Mathian J.Y., Tayeb S., Siddiqui A.A., 1994
- Results of copper-gold exploration in the Rabathan prospect (Wadi Bidah Belt). Technical
Report BRGM-TR- 14-2, Ministry of Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of
Mineral Resources, Jiddah, Kingdom of Saudi Arabia.
LeAnderson P.J., Johnson P.R. and Offield T.W.,
1995 - Structure, Vein Paragenesis, and Alteration in the Al Wajh Gold District, Saudi
Arabia. Economic Geology, vol. 90, pp. 2262-2273.
Lister G.S. and Davis G.A., 1989 - The origin of
metamorphic core complexes and detachment faults formed during Tertiary continental
extension in the northern Colorado River region, U.S.A. Journal of Structural Geology,
vol. 11, N° 1/2, pp. 65-94.
Lowell J.D., 1972 - Spitsberg Tertiary Orogenic
Belt and the Spitsbergen Fracture Zone: Geological Society of America Bulletin, v. 83, p.
3091-3102.
Quick, J.E., (1991) - Late Proterozoic
transpression on the Nabitah fault system - implications for the assembly of the Arabian
Shield. Precambrian Research, vol. 53, pp.119-147.
Récoché G., Al-Jehani A. and Shanti M. 1998 -
Geology and exploration of the Al Mohsiniyah gold-antimony prospect, sheet 26/42D, Kingdom
of Saudi Arabia. Technical Report BRGM-TR-96-16, Ministry of Petroleum and Mineral
Resources, Deputy Ministry for Mineral Resources, Jiddah, Kingdom of Saudi Arabia.
Récoché G., Eberlé J.M., Jameel N. and Al
Jehani A. 1999 - Geology and exploration of the Ruwaydat north and south gold prospects,
Silsilah district, sheet 26/42D, Kingdom of Saudi Arabia. Technical Report BRGM-TR-96-17,
Ministry of Petroleum and Mineral Resources, Deputy Ministry for Mineral Resources,
Jiddah, Kingdom of Saudi Arabia.
Reichelt R. (1972) - Géologie du Gourma (Afrique
occidentale), un "seuil" et un bassin du Précambrien supérieur. Mémoires du
B.R.G.M. N° 53, 213 p.
Renno A.D. and Stanek K.P. (1999) - Magmatic Core
Complexes - Structural and petrological features of a new type of extensional structures.
A typical aspect of the evolution of the panafrican crust ? EUG 10, J. Conf. Abs. 4, p.
104.
Sabir H., 1989 - The Metallogeny of Gold Deposits
in Saudi Arabia and Its Significance in Gold Exploration and Exploitation. Journal of King
Abdulaziz University, Earth Sci., vol. 3, Special Issue: 1st Saudi Symp. on Earth Sci.,
Jeddah, pp. 145-155.
Shanti M. and Roobol M.J. (1979) - A late
Proterozoic ophiolite complex at Jabal Ess in northern Saudi Arabia. Nature, Vol. 279, N°
5713, pp. 488-491.
Stoesser D.B. and Camp V.E. (1985) - Pan African
microplate accretion of the Arabian Shield. Geol. Soc. of America Bull., 36, pp. 817-826.
Vadala P., Abdulhay G. and Roubichou P. 1989 -
Exploration for precious metals in the Jadmah Prospect, Wadi Shwas district. Ministry of
Petroleum and Mineral Resources, Directorate General of Mineral Resources, Jiddah, Kingdom
of Saudi Arabia, Open-File report BRGM-OF-09-12.
|