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Jean-François MOYEN Dept of Geology University of Stellenbosch Private Bag X1 7

Jean-François MOYEN Dept of Geology University of Stellenbosch Private Bag X1 7602 Matieland - South Africa http://jfmoyen.free.fr Jean-Yves JOLIVEL META ODOS EURL AJ Conseil 88 rue du Grand Domaine 35510 - CESSON-SEVIGNE - France http://www.metaodos.com La Terre précambrienne Quelques terrains précambriens en Afrique du Sud Litages de chromitite et anorthosite. Dwars River, complexe du Bushveld A la découverte des terrains précambriens d’Afrique du Sud Ce document est une annexe, ou un complément, au livret-guide écrit pour une excursion géologique en Afrique du Sud, organisée en Février 2007 à l’initiative de Jean-Yves Jolivel, de Meta-Odos. Cette excursion visite une partie des terrains précambriens dans ou autour du craton du Kaapvaal, en Afrique du Sud : région de Barberton, ceinture du Limpopo, complexe du Bushveld. La géologie du Précambien est inhabituelle pour des géologues français, habitués à des roches jeunes et à une géologie ou les bassins sédimentaires (et leurs dé- formations) représentent le type dominant de géologie. Ce texte vise donc à don- ner quelques informations, d’une part d’ordre général sur la Terre précambrienne, d’autre part d’ordre local sur la géologie Sud-Africaine. Si ce document a été conçu en vue d’une excursion particulière, il a ﬁni par prendre une certaine ampleur, et constitue maintenant un texte autonome (surtout la pre- mière partie), qu’on peut lire par lui même. Bonne lecture ! Jean-François Moyen Janvier 2007 ii Table des matières Avant-propos ii Table des matières iii Première partie: Contexte général : la Terre Précambrienne 1 1 Dates et lieux 2 1.1 Retour sur l’échelle des temps géologiques . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Les terrains archéens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.1 Répartition géographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.2 Présentation de la géologie de l’Archéen . . . . . . . . . . . 6 1.3 Les terrains protérozoïques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.1 Les ceintures mobiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2 Le magmatisme basique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Quelques repères chronologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 Quelques roches précambriennes typiques 10 2.1 Les orthogneiss TTG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.1 Caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.2 Pétrogenèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.3 Site géodynamique de formation . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.4 Complexité des TTG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 Les komatiites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.1 Caractéristiques de terrain et textures . . . . . . . . . . . . 21 2.2.2 Composition et origine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.3 Implications sur les conditions mantelliques . . . . . . . . . 26 2.3 Les sédiments chimiques riches en fer . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.1 Caractéristiques générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.2 Diﬀérents faciès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.3 Types et associations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.4 Modèles de formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table des matières 3 Les origines de la tectonique des plaques 36 3.1 Tectonique des plaques et chaleur terrestre : pourquoi la tectonique des plaques ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.1 Tectonique des plaques et convection . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.2 Depuis quand ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2 Comment reconnaître la tectonique des plaques ? . . . . . . . . . . 38 3.2.1 Un problème de déﬁnitions ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.2 Des blocs rigides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.3 Des mouvements relatifs horizontaux . . . . . . . . . . . . . 39 3.2.4 Des limites de plaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3 “La” ou “les” tectonique des plaques ? . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.3.1 Diﬀérents styles tectoniques au cours du temps . . . . . . . 48 3.3.2 Les limites entre diﬀérents styles tectoniques . . . . . . . . . 49 4 L’évolution de l’atmosphère 52 4.1 L’atmosphère primitive : date et durée de sa formation . . . . . . . 53 4.2 Quelques contraintes sur l’atmosphère et les environnements passés 54 4.2.1 Les sources d’informations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2.2 L’eau et les températures de surface . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2.3 Concentrations des principaux gaz dans l’atmosphère . . . . 57 4.2.4 L’atmosphère terrestre du passé à l’actuel . . . . . . . . . . 63 4.3 De l’atmosphère primitive à l’atmosphère Archéenne . . . . . . . . . 65 4.3.1 Précipitation et recyclage de carbonates . . . . . . . . . . . 65 4.3.2 Dissolution dans un “océan magmatique” . . . . . . . . . . . 66 4.4 De l’atmosphère Archéenne à l’atmosphère moderne . . . . . . . . . 67 4.4.1 Le retard de croissance d’O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.4.2 Un changement de style tectonique ? . . . . . . . . . . . . . 70 4.4.3 Stable ou instable ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.5 Les ﬂuctuations de l’atmosphère actuelle . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.5.1 Les cycles orogéniques/rupture des continents . . . . . . . . 74 4.5.2 D’autres changements tectoniques . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.5.3 Les évolutions de la biosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 4.5.4 Paramètres non liés à la composition de l’atmosphère . . . . 76 4.5.5 Des rétroactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Deuxième partie: Géologie régionale 79 5 Le bloc archéen de la région de Barberton 80 5.1 Stratigraphie et unités uploads/Geographie/ geolregio-1-40.pdf