Petrology and Ar-Ar dating of granulites from the Galicia Bank (Spain): African craton relics in Western Europe

Abstract

Intermediate orthogranulites were collected on the western flank of the Galicia bank during the Galinaute II cruise in 1995. The petrography of these rocks reveals two types of granulites. The first type is hydrous granulites with K-feldspar + plagioclase + quartz + orthopyroxene + hornblende + garnet + biotite + opaque + zircon + apatite assemblage. Both hornblende and orthopyroxene define a weak foliation plane. A late deformation event is expressed by some fractures cross-cutting the foliation. The second is anhydrous granulites with K-feldspar + plagioclase + quartz + orthopyroxene + clinopyroxene + opaque + zircon + apatite assemblage. The rocks display a granoblastic texture and are affected by brittle deformation as testified by the development of numerous microfractures. The P-T conditions (7 ± 1 Kbar, 750 ± 50 °C) calculated from two representative samples demonstrate that the rocks equilibrated under granulite facies conditions. Ar-Ar dating gives Precambrian ages ranging between ca. 2500–2000 Ma for the amphibole from the hydrous granulite and 1600–1500 Ma for the core of the K-feldspar from the anhydrous and hydrous granulites. A younger age of 900 Ma is obtained from the recrystallized rims of the K-feldspar from the two samples. These data indicate that the granulitic rocks in the Galicia Bank had already been exhumed and cooled below ca. 140–400 °C (blocking T° for K-feldspar) in Precambrian times (900 Ma). Given the very well preserved granulitic minerals assemblage of the rocks, the granulites behaved as competent and metastable boudins during their exhumation. The granulitic samples were previously interpreted as fragments of the lower continental crust sampled by the main detachment fault during Cretaceous rifting, but they were part of an upper continental crust from the Precambrian. Geochronological data and petrological assemblages suggest that the granulite blocks in the Galicia Bank probably were derived from the North Armorican Domain (northern part of France) where a Precambrian terrain outcrops. The opening of the Bay of Biscay could be responsible for the scattering of the Precambrian terrain and may explain the presence of the granulitic blocks on both sides of the Bay of Biscay. During the subduction of Europe below the Iberian peninsula the granulite blocks were transported southward and incorporated into a Cretaceous conglomerate forming the accrecionary prism on the Northern Iberia Margin. The granulite facies blocks found on the Galicia Bank represent another example of Gondwanian relics supporting the idea that the West European plate belonged to the West African craton during the Proterozoic. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS

Résumé

Pétrologie et datation Ar-Ar de granulites du banc de Galice (Espagne) : restes du craton africain en Europe occidentale. Des orthogranulites de composition intermédiaire ont été prélevées sur le flanc ouest du banc de Galice au cours de la campagne de plongée Galinaute II en 1995. L’étude pétrographique de ces roches révèle deux types de granulites. Le premier se compose de granulites hydratées qui sont formées d’un assemblage à feldspath potassique + plagioclase + quartz + orthopyroxène + hornblende + grenat + biotite + opaque + zircon + apatite. Dans ces roches l’amphibole et l’orthopyroxène soulignent le plan de foliation, sur cette déformation ductile se surimpose une déformation fragile qui s’exprime par le développement de microfractures recoupant le plan de foliation. Le deuxième type se compose de granulites anhydres qui sont formées d’un assemblage à feldspath potassique + plagioclase + quartz + orthopyroxène + clinopyroxène + opaque + zircon + apatite. Ces roches se caractérisent par une texture granoblastique, on ne note aucune orientation préférentielle des minéraux, en revanche, une déformation froide s’exprime par l’apparition de microfractures qui recoupent les roches. Deux échantillons représentatifs de ces deux types de granulites ont été datés et étudiés du point de vue pétrographique. Les conditions pression température calculées pour les deux échantillons (7 ± 1 kbar et 750 ± 50 °C pour la granulite hydratée et, 5 ± 1 kbar et 800 ± 50 °C pour la granulite anhydre) attestent que ces roches ont été équilibrées dans les conditions du faciès des granulites. Des datations Ar-Ar sur minéraux donnent un âge précambrien compris entre 2 500–2 000 Ma pour l’amphibole de la granulite hydratée et 1 6001 500 Ma pour le cœur du feldspath potassique pour les granulites hydratée et anhydre. Un âge plus récent de 900 Ma a été obtenu à partir de la bordure recristallisée du feldspath potassique des deux échantillons. Ces données montrent que les blocs de granulites prélevés sur le banc de Galice étaient déjà refroidis en dessous de 140— 400°C (T° de fermeture de l’Ar pour le feldspath potassique) et exhumés au Précambrien (900 Ma). Le bon degré de préservation de la paragenèse granulitique des roches suggèrent une exhumation rapide, après leur mise en place en position structurale haute dans la croûte continentale, les granulites se comportent comme des boudins compétent (non déformés) et métastables (non rétromorphosés). Ces échantillons de granulite étaient initialement interprétés comme des fragments de la partie inférieure de la croûte continentale hercynienne, prélevées en base de croûte par le détachement majeur au cours du rifting Crétacé, les données géochronologiques démontrent que ces blocs faisaient partie de la croûte supérieure dès le Précambrien. Les données géochronologiques et pétrologiques suggèrent que les granulites du banc de Galice dérivent du domaine nord-armoricain où des terrains Précambriens affleurent. L’ouverture du Golf de Gascogne pourrait être responsable du démantèlement et de la dispersion des terrains Précambriens que l’on retrouve sous la forme de pierres volantes de part et d’autre de la baie de Biscaye. Puis au cours de la convergence entre l’Europe et l’Ibérie les granulites ont été transportées vers le sud et certaines ont été incorporées dans les conglomérats Crétacé-Éocène (par exemple sur le banc Le Danois) qui constituent le prisme d’accrétion lié à la subduction sur la marge nord de la Galice. Les granulites du banc de Galice constituent des reliques précambriennes, identiques à celles du banc Le Danois. Ces données renforcent l’hypothèse selon laquelle l’Europe occidentale faisait partie du craton ouest africain au cours du Protérozoïque. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS

• granulites
• lower crust
• Precambrian
• Jurassic rifting

• granulites
• croûte inférieure
• précambrien
• rifting jurassique