Évolution tectono-magmatique de l'Afar Central depuis 5 Ma et transition océan-continent : nouvelles données structurales, géochronologiques et géochimiques

L'Afar Central (Éthiopie) est un rift magmatique actif depuis 30 Ma. Les séries magmatiques Stratoïdes (5-1 Ma) se sont mises en place dans une grande province volcanique fissurale, suite à un épisode d'amincissement vers 5-6 Ma. La série des Gulf Basalts (1-0,4 Ma) s'est ensuite mise en place dans des zones plus restreintes. La chimie des axes magmatiques actifs (0,4-0 Ma) atteste d'une très faible contamination crustale, ce qui suggère que l'Afar Central est actuellement à un stade syn-rift tardif, proche de la rupture continentale. Il a aussi été suggéré que la Stratoïde est un analogue des Seaward Dipping Reflectors (SDR) documentés en mer (séries volcaniques à pendage vers l'océan et plus épaisses vers celui-ci). Cette étude se propose donc de détailler l'évolution tectono-magmatique des formations magmatiques Stratoide et Gulf Basalts de l'Afar Central afin de mieux comprendre les processus tectono-magmatiques actifs pendant la transition océan-continent dans un rift magmatique et la formation des marges passives volcaniques. Une nouvelle cartographie de l'Afar Central a été réalisée à partir de données de terrain, des images multispectrales satellitaires et de nouvelles datations Ar/Ar des laves échantillonnées (35 datations). Nous avons défini 5 nouvelles sous-unités : la Stratoïde Inférieure (5-2.8 Ma), Intermédiaire (2.8-1.8 Ma) et Supérieure (1.8-1 Ma), les Gulf Basalts Inférieurs (1-0.7 Ma) et Supérieurs (0.7-0.4 Ma). Ces unités sont séparées par des discordances dues à des phases d'érosion et des failles normales à pendage vers le continent avec des espacements de quelques km et des rejets de quelques dizaines de m. Ce nouveau découpage stratigraphique montre aussi que l'unité Stratoïde est caractérisée par des pulses de magmatisme et que ceux-ci se localisent dans l'espace au cours du temps. L'unité Stratoïde la plus jeune est en effet notamment localisée au niveau du graben principal de l'Afar Central, le graben de Tendaho, continuité SE du segment de Manda Harraro. Cela suggère que les processus de localisation ont commencé au cours de la mise en place de la Stratoïde Supérieure (post-1.8 Ma). On observe que le pulse magmatique principal est daté vers 2 Ma (Stratoïde Intermédiaire). Par ailleurs, la série Stratoïde montre un épaississement du SW au NE de l'Afar Central. Ces données nous permettent de proposer une évolution de la région depuis 5 Ma qui peut être discutée en regard des SDR observés en mer. La cartographie détaillée des failles normales est utilisée pour caractériser la fracturation et son évolution dans l'espace et dans le temps. Les résultats montrent que les populations de failles affectant les unités magmatiques <1.8 Ma, suivent les mêmes lois statistiques (distribution de longueur en loi exponentielle et distribution rejet/longueur en loi puissance). Cela confirme que la localisation de la déformation commence à partir de la mise en place de la Stratoide Supérieure. Les failles semblent s'enraciner peu profondément dans la croûte (<2 km) possiblement au sommet de dykes ou sur des niveaux qui ont pu être des zones d'accumulation de magma intracrustaux. Durant la mise en place de la Stratoïde Supérieure (1.8-1 Ma), se produit un nouvel épisode d'amincissement crustal important, illustré par une population de failles à plus fort rejet et longueur, (avec une distribution de longueur loi puissance). Cet épisode est à l'origine de la formation des grabens de l'Afar Central. Enfin, une étude géochimique sur ces mêmes formations magmatiques a été réalisée. Nous montrons que les taux de fusion partielle sont compris entre 2 et 8% et que la source diffère entre les différentes Stratoïdes et les Gulf Basalts. Nous montrons aussi que plusieurs sources sont actives pendant une même sous-unité. Cela suggère que plusieurs systèmes magmatiques sont actifs, ce qui influence probablement la segmentation du rift.