Histoire géodynamique et magmatique des Vosges septentrionales

Etape a

Au Dévonien moyen, la subduction vers le sud de l’océan rhénohercynien sous le domaine saxothuringien est à l'origine d'un magmatisme (Ride cristalline de l'Allemagne moyenne / en rouge) et s’accompagne de l’ouverture d’un bassin de type arrière-arc alimenté par le volcanisme  (vallée de la Bruche et du Rabodeau / figuré noir). Ce phénomène est favorisé par le retrait du plan de plongée (roll-back).

Etape b

A la fin du Dévonien, les domaines continentaux nord et sud se rapprochent : début de collision. La croûte continentale rhénohercynienne va entrer en subduction, ce qui entraine une diminution d’angle du plan de plongée. Le front magmatique migre. A l'emplacement du futur Val de Bruche-Rabodeau, les fluides issus de la plaque subduite favorisent la fusion du manteau sus-jacent. Le volcanisme calco-alcalin se met en place au niveau du bassin d’arrière-arc précédent : massif du Rabodeau suivi de celui de la Bande médiane.

Etape c

La croûte rhénohercynienne avance dans la zone de subduction sous la croûte saxothuringienne (phénomène de sous-charriage). Dans ce contexte de compression, le bassin arrière-arc se referme. La rupture de la lithosphère océanique va se réaliser ( break-off). Le volcanisme de la Bande médiane est suivi par la mise en place des diorites et granodiorites dans la partie sud du massif du Champ du Feu (Hohwald).

Etape d

Lorsque la croûte continentale arrive dans la zone de fusion, la rupture de la lithosphère océanique permet la remontée du manteau asthénosphérique. En même temps, les éléments (fluides) issus de la croûte subduite favorisent la fusion du manteau. Ainsi prennent naissance divers magmas calco-alcalins riches en potassium à l’origine des granites anciens dans la partie nord du massif du Champ du Feu.

Etape e

La croûte continentale légère rhénohercynienne est sous-plaquée au niveau du Moho sous la zone saxothuringienne . Elle participe activement à la fusion. Ainsi prennent naissance les  magmas calco-alcalins riches en magnésium et potassium. Ces derniers se mettent en place à la faveur de failles de décrochement. Ce sont les granites récents en massifs circonscrits (Natzwiller, Senones, Andlau).

Etape f

Vers la fin du Carbonifère et au début du Permien s’amorce une relaxation des forces à l’échelle de la chaine (collapse). Un contexte d’extension favorise une remontée asthénosphérique. Cette remontée thermique combinée à l’apport de chaleur déjà occasionné par le sur-épaississement crustal (éléments radiogéniques) et le magmatisme Mg-K va entrainer la fusion partielle de la croûte saxothuringienne. Des magmas acides se mettent en  place sous forme de granites (Kagenfels) et de volcanisme (Nideck-Donon...).

Le magmatisme et les marqueurs tectoniques de l’orogenèse hercynienne dans les Vosges septentrionales.

Seule une faible partie du bâti hercynien est à l’affleurement dans le domaine s'étendant au nord des Vosges (estimée à environ 10%). L’analyse des données géophysiques combinée aux observations de terrain et de forages ainsi qu'à celles réalisées dans le prolongement des structures vers l’est de la chaîne (Bohême, Sudètes) a remis en cause certains des modèles antérieurs et permis des développements sur l’histoire tectonique de ce segment. Ils ne seront pas traités dans le cadre de cette fiche.(voir  références dans la bibliographie / Annexe). Cependant, certains résultats peuvent constituer une base de réflexion pour illustrer des notions du programme.

Quelques remarques
doc a) L'exploitation des données géophysiques (anomalies gravimétriques et magnétiques) permet de corréler les zones lourdes et légères à des structures profondes correspondant respectivement à des zones de suture et des rides cristallines (intrusions magmatiques).
doc b) les profils sismiques réalisés dans ce secteur ( en particulier le tracé Dekorp entre Morhange et la bordure est du massif du Champ du Feu) permettent de préciser la géométrie de ces structures. Les rides cristallines sont pour l'essentiel du Saxothuringien granito-gneissique en partie intrudé par les granites et volcanites Carbonifères, voire limite Carbonifère-Permien pour les formations du Nideck. Les intrusions se sont faites le long des failles listriques pendant les phases de transpression viséenne et transtensives plus tardives. On notera également l'emplacement de la zone de sédimentation et de volcanisme associé de la vallée de la Bruche, le contact entre socle et couverture.
doc c) Sur la coupe synthétique réalisée selon un tracé nord-ouest (Hunsrück) / sud-est (Vosges septentrionales), le Carbonifère supérieur- Permien a été enlevé. Le domaine saxothuringien auquel appartiennent les Vosges septentrionales apparait comme étant le résultat de subductions et collisions d'unités progressivement intégrées au Gondwana. Le socle vosgien enregistre initialement l'influence des subductions du bassin saxothuringien avant de subir les effets de la fermeture du système rhénohercynien. Aux déformations liées au raccourcissement s'ajoutent les effets du magmatisme.

Remerciements

L'auteur remercie Madame Anne-Sophie Tabaud, post-doctorante et Monsieur Jean Bernard Edel, Maître de conférences retraité à l'EOST pour leur attention, leurs contributions (documents et renseignements fournis à l'occasion de l'élaboration de cette fiche-circuit).

BIBLIOGRAPHIE / REFERENCES

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TABAUD A-S, WHITECHURCH H, ROSSI P, SCHULMANN K, GUERROT C, COCHERIE A. (Mars 2014). Devonian-Permian magmatic pulses in the northern Vosges mountains (NE France) : result of continuous subduction of Rhenohercynien ocean and Avalonian passive margin. Publications spéciales de la Société géologique de Londres.  

Skrzypek, E., Schulmann, K., Tabaud, A.-S. & Edel, J.-B., 2014. Palaeozoic evolution of the Variscan Vosges Mountains.  Publications spéciales de la Société géologique de Londres.