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Geologische Rundschau

, Volume 81, Issue 2, pp 473–486 | Cite as

Kinematics of large syn-orogenic intrusions: example of the Lower Proterozoic Saraya batholith (Eastern Senegal)

  • J. Pons
  • C. Oudin
  • J. Valero
Article

Abstract

The large Saraya batholith intruded the Lower Proterozoic sequences of Eastern Senegal. Structural analysis indicates that this large granitic batholith corresponds to a composite body consisting of several coalescent plutons and interfering diapirs. Interpretation of the structural fabric patterns in these plutons and in the host-rocks constitutes the basis of a hypothetical model of initiation, ascent and emplacement as follows: (1.) development of a deep N-S granitic ridge controled by a major crustal fracture generated by an earlier extensional phase re-activated by a strike-slip fault which, probably, would facilitate segregation, collection and ascent of magmas; (2.) intrusion and splitting up of the ridge into several diapirs which ascended simultaneously and separately in a setting of a N-S sinistral transcurrent deformation inducing a transverse NW-SE shortening and forceful emplacement of plutons and (3.) final emplacement characterized by interference between regional deformation and pluton ‘ballooning’, the latter leading to the coalescence of intrusions and to the formation of a larger, apparently homogeneous body.

This model could be extended to the other large Birimian batholiths of the Lower Proterozoic in Eastern Senegal.

Keywords

Controled Regional Deformation Hypothetical Model Final Emplacement Forceful Emplacement 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Der große Saraya Batholith intrudierte in die unterproterozoischen Schichten des östlichen Senegals. Die Gefügeanalyse zeigt, daß dieser große, granitische Batholith einem zusammengesetzten Körper entspricht, der aus mehreren zusammengewachsenen Plutonen mit zwischengeschalteten Diapiren besteht. Die Interpretation des strukturellen Gefügemusters in diesen Plutonen und in den umgebenden Gesteinen liefert die Basis für ein hypothetisches Modell für den Beginn, den Aufstieg und die Platznahme des Plutons wie folgt: 1. Entwicklung eines tiefen N-S orientierten Rückens in Abhängigkeit von einer wichtigen Krustenfraktur, welche aus einer früheren Dehnungsphase durch eine Horizontal Verschiebung reaktiviert wurde. Diese hat wahrscheinlich die Absonderung, Ansammlung und den Aufstieg des Magmas erleichtert. 2. Die Intrusion und das Aufsplittern des Rückens in einige Diapire, ermöglichte das simultane und separate Aufsteigen, in einer Anordnung von N-S gerichteten sinistralen Transversalverschiebungen, die eine NW-SE Verengung und eine verstärkte Platznahme der Plutone initiierte. 3. Die endgültige Platznahme wird charakterisiert durch das Wechselspiel zwischen regionaler Deformation und plutonischer »Aufblähung«. Letztere führte zu einem Zusammenwachsen der Intursionen, und zur Bildung eines größeren, scheinbar homogenen Körpers. Dieses Modell kann erweitert werden auf die anderen größeren Birimian Batholithe des Unteren Proterozoikums im östlichen Senegal.

Résumé

Le grand batholite de Saraya (< 2000 km2) fait intrusion dans les séries du Protérozoïque inférieur du Sénégal oriental. L'analyse structurale montre qu'il correspond en fait à un corps composite constitué de plusieurs plutons coalescents. L'interprétation des structures dans les plutons et dans l'encaissant est à la base d'un modèle hypothétique portant sur la formation, l'ascension et la mise en place du batholite: (1) création d'une ride granitique orientée N-S et contrôlée par une fracture crustale résultant d'une phase distensive précoce; cet accident est réactivé par un cisaillement qui pourrait faciliter la ségrégation des magmas, leur collectage et diriger leur ascension; (2) intrusion et subdivision de la ride en plusieurs diapirs qui montent simultanément et séparemment dans un contexte régional transcurrent caractérisé par des décrochements N-S sénestres et un raccourcissement transverse NW-SE; (3) mise en place régie par l'interférence entre la déformation régionale et le «gonflement» des plutons; cette expansion latérale des plutons conduit à leur coalescence et à la formation d'un corps de grande dimension et apparemment homogène. Ce modèle pourrait être élargi aux autres grands batholites birimiens du Sénégal oriental.

Краткое содержание

Большой батолит Сара я залегает в нижнепро терозойских свитах восточного Се негала. С помощью структурно-п етрографического ан ализа установили, что он пре дставляет собой тело, составленное из многочисленных срос шихся плутонов со включенн ыми в них диапирами. Интерпретация резул ьтатов анализа названных плутонов и окружающих их пород создает основу для сл едующей гипотетичес кой модели появления, под нятия и внедрения плу тона:
  1. 1

    Образование глубинн ого хребта, ориентиро ванного на северо-юг, и связанн ого с большим разрывом коры, образо вавшимся при предшевствующей фаз е растяжения и реакти вированного горизонтальным смещ ением. Это, вероятно, облегчило о тделение, скопление и поднятие магмы.

     
  2. 2/

    Интрузия и расщеплен ие хребта на отдельны е диапиры, что способст вовало одновременно му, но все же индивидуаль ному по объему в направлении левост ороннего трансверза льного смещения на северо-юг, вызвавшему сдавление на NW-SE, что и ус илило внедрение плутонов.

     
  3. 3/

    Окончательное внедр ение характеризуетс я взаимодействием рег иональной деформаци и и плутонического »вз дутия«. Последнее привело к срощению ин трузий и образованию большого, на первый вз гляд, гомогенного тела. Эту модель можно переносить и на другие большие бирим инские батолиты, зале гающие в свитах нижнего прот ерозоя восточного Сенегала.

     

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References

  1. Abouchami, W., Boher, M., Michard, A. &Albarede, F. (1990); A major 2.1 event of mafic magmatism in West Africa: an earlier stage of crustal accretion. - J. Geoph. Res.,95, 17605–17629.Google Scholar
  2. Ainsari, A. &Morris, S. (1985): The effect of a strongly temperature-dependant viscosity on Stake's drag law: Experiment and theory. - J. Fluid. Mech.,159, 459–476.Google Scholar
  3. Bassot, J. P. (1966): Etude géologique du Sénégal oriental et de ses confins guinéo-maliens. - Mem. B.R.G.M. Orléans,40, 322 p.Google Scholar
  4. — (1969): Aperçu sur les formations précambriennes et paleozoiques du Sénégal or oriental. - Bull. Soc. Geol. Fr.,XI-7, 160–169.Google Scholar
  5. — (1987): Le complexe volcano-plutonique calco-alcalin de la rivière Dalema (Est Séné gal): discussion de sa signification géodynamique dans le cadre de l'orogénie éburnéenne (Protérozoïque inférieur). - J. African Earth Sci.,6, 4, 505–519.Google Scholar
  6. - &Caen-Vachette, M. (1984); Données géochronologiques et géochimiques nouvelles sur les granitoïdes de l'Est Sénégal: implications sur l'histoire du Birrimien de cette région. - In: »Géologie africaine« Klerkx, J. &Michot, J. (editors), Tervuren, 191–209.Google Scholar
  7. — &Dommanget, A. (1986): Mise en évidence d'un accident majeur affectant le Protérozoique inférieur des confins sénégalo-maliens. - C. r. hebd. Séanc. Acad. Sci., Paris,302, 17, 1101–1106.Google Scholar
  8. Bateman, R. (1984): On the role of diapirism in the segregation, ascent and final emplacement of granitoid magmas. - Tectonophysics,110, 211–232.Google Scholar
  9. — (1985): Aureole deformation by flattening around diapir during in situ ballooning: the Cannibal Creek granite. - J. Geol.,93, 645–662.Google Scholar
  10. Berger, A. R. &Pitcher, W. S. (1971): Structures in granitic rocks: a commentary and a critique on granite tectonics. - Proc. Geol. Ass. London,81, 441–461.Google Scholar
  11. Berner, H., Ramberg, H. &Stephenson, O. (1972): Diapirism in theory and experiment. - Tectonophysics,15, 197–218.Google Scholar
  12. Bessolles, B. (1977): Géologie de l'Afrique. Le craton ouestafricain. - Mém. B.R.G.M. Orléans,88, 403 p.Google Scholar
  13. Berthé, D., Choukroune, P. &Jégouzo, P. (1979): Orthogneiss, mylonite and non coaxial deformation of granites: the example of the South Armorican shear zone. - J. Struct. Geol.,1, 31–42.Google Scholar
  14. Brun, J. P. (1981): Instabilités gravitaires et déformation de la croûte continentale. Application au développement des dômes et des plutons. - Thes. Fac. Sci. Univ. Rennes.Google Scholar
  15. — &Cobbold, P. (1980): Strain heating and thermal softening in continental shear zones: a review. - J. Struct. Geol.,2, 149–158.Google Scholar
  16. —,Gapais, D. &Le Theoff, B. (1981): The mantled gneiss domes of Kuopio (Finland): interfering diapirs. - Tectonophysics,74, 283–304.Google Scholar
  17. —, &Pons, J. (1981): Strain patterns of pluton emplacement in a crust undergoing non-coaxial deformation, Sierra Morena, South Spain. - J. Struct. Geol.,3, 219–229.Google Scholar
  18. Castro, A. (1986): Structural pattern and ascent model in the Central Extremadura batholith, Hercynian belt, Spain. - J. Struct. Geol.,8, 633–645.Google Scholar
  19. Cruden, A. R. (1990): Flow and fabric development during the diapiric rise of magma. - J. Geol.,98, 681–698.Google Scholar
  20. Clifford, P. M. (1972): Behaviour of an Archean granitic batholith. - Can. J. Earth Sci.,9, 71–77.Google Scholar
  21. Daly, S.F. &Raefsky, A. (1985): On the penetration of a hot diapir through a strongly temperature-dependant medium. - Geophys. J. R. Astron. Soc.,83, 657–682.Google Scholar
  22. Dixon, J. M. (1975): Finite strain and progressiv deformation in models of diapiric structures. - Tectonophysics,28, 89–124.Google Scholar
  23. Fleitout, L. &Froidevaux, C. (1980): Thermal and mechanical evolution of shear zones. - J. Struct. Geol.,2, 159–164.Google Scholar
  24. Fyfe, W. S. (1973): The generation of batholiths. - Tectonophysics,17, 273–283.Google Scholar
  25. Grout, F. F. (1932): Petrography and petrology. McGraw-Hill, New-York. 522 p.Google Scholar
  26. Grout, F. F. (1945): Scale models of structures related to batholiths. - Am. J. Sci.,243A, 260.Google Scholar
  27. Holder, M. T. (1979): An emplacement mechanism for posttectonic granites and its implications for their geochemical features.- In: ‘Origin of Granite Batholiths — Geochemical Evidence’. Atherton, M. P. & Tarney, J. (editors). Shiva Publishing Limited, Orpington, U.K., 116–128.Google Scholar
  28. - (1981): Some aspects of intrusion by ballooning: The Ardara pluton (abstract). - In: Coward, M. P. Diapirism and Gravity tectonics: Report of a Tectonic Studies Group Conference held at Leeds University, 25–26 March 1980. J. Struct. Geol.,3, 93.Google Scholar
  29. Hutton, D. H. W. (1988): Granite emplacement mechanisms and tectonic controls: inferences from deformation studies. - Trans. Roy. Soc. Edinburgh Earth Sci.,79, 245–255.Google Scholar
  30. Jeager, J. C. (1969): Elasticity, Fracture and Flow. - Methuen, London.Google Scholar
  31. — &Cook, N. G. W. (1971): Fundamentals of Rock Mechanics. - Chapman & Hall, London.Google Scholar
  32. Jegouzo, P. (1980): The South Armorican Shear Zone. - J. Struct. Geol.,2, 39–47.Google Scholar
  33. Ledru, P. &Brun, J. P. (1977): Utilisation des fronts et des trajectoires de schistosité dans l'étude des relations entre tectonique et intrusion granitique: exemple du granite de Flamanville (Manche). - C. r. Acad. Sci. Paris,258, 1199–1202.Google Scholar
  34. —,Milesi, J. P., Feybesse, J. L., Dommanget, A., Johan, V., Diallo, M. &Vinchon, C. (1989a): Tectonique transcurrente et évolution polycyclique dans le Birrimien, Protérozoïque inférieur, du Sénégal-Mali (Afrique de l'Ouest). - C. R. Acad. Sci. Paris,308, 117–122.Google Scholar
  35. —,N'Dong, J. E., Johan, V., Prian, J.P., Coste, B. &Haccard, D. (1989b): Structural-metamorphic evolution of the Gabon orogenic belt: Collision tectonics in the Lower Proterozoic ?. - Precambr. Res.,44, 227–241.Google Scholar
  36. —,Pons, J., Milesi, J. P., Feybesse, J. L., Johan, V. &Johan, V. (1991): Transcurrent tectonics and polycycled evolution in the Lower Proterozoic of Senegal-Mali. - Precambr. Res.,50, 337–354.Google Scholar
  37. Lemoine, S. (1988): Evolution géologique de la région de Dabakala (NE Côte d'Ivoire) au Protérozoique infé rieur. Possibilités d'extension au reste de la Côte d'Ivoire et au Burkina-Faso. - Thèse Fac. Sci. Univ. Clermont-Ferrand.Google Scholar
  38. Liegeois, J. P., Claessens, W., Camara, D. &Klerkx, J. (1991): A short-lived Eburnean orogeny in southern Mali. Geology, tectonics, U-Pb and Rb-Sr geochronology. - Pr. Research,50, 111–136.Google Scholar
  39. Mahon, K. I., Harrison, J. M. &Drew, D. A. (1988): Ascent of a granitoid diapir in a temperature varying medium. - J. Geophys. Res.,93, 1174–1188.Google Scholar
  40. Marsh, B. D. (1982): On the mechanics of igneous diapirism, sloping and zone melting. - Am. J. Sci.,282, 808–855.Google Scholar
  41. Milesi, J. P., Diallo, M., Dommanget, A., Feybesse, J. L., Keita, F., Ledru, P. &Vinchon, C. (1986): Caractérisation litho-structurale de deux ensembles successifs dans les sé ries birrimiennes de la fenêtre de Kedougou (SénégalMali) et du Niandan (Guinée); implications gitologiques. CIFEG, Paris, Pub. occasionnelle,10, 113–121.Google Scholar
  42. Morgan, J. (1980): Deformation due to the distension of cylindrical igneous contacts: a kinematic model. Tectonophysics,66, 167–178.Google Scholar
  43. Morris, S. (1982): The effect of a strongly temperatur-dependant viscosity on slow flow past a hot sphere. - J. Fluid. Mech.,124, 287–290.Google Scholar
  44. N'Diaye, F. P. (1986): Etude géologique et métallogénique de la partie septentrionale du granite de Saraya (secteur de Missira-Wassangara-Frandi) Sénégal oriental). - Thés. Fac. Sci. Univ. Dakar, 109 p.Google Scholar
  45. —,Robineau, B. &Moreau, C. (1989): Metamorphisme et deformation des formations birrimiennes en relation avec la mise en place du granite éburnéen de Saraya (Sénégal oriental). - Bull. Soc. Geol. Fr.,V-3, 619–625.Google Scholar
  46. Neugebauer, H. J. &Reuther, C. (1987): Intrusion of igneous rocks — Physical aspects - Geol. Rundschau,76, 89–99.Google Scholar
  47. Onstott, T. C. &Hargraves, R. B. (1981): Proterozoic transcurrent tectonics: paleomagnetic evidence from Venezuela and Africa. - Nature,289, 131–136.Google Scholar
  48. Perthuisot, V. (1981): Diapirism in Northern Tunisia. - In: ‘Diapirism and gravity tectonics: report of a Tectonic Studies Group conference held at Leeds University, 25–26 Marsh 1980’ M. P. Coward (editor). - J. Struct. Geol.,3, 89–95.Google Scholar
  49. Pitcher, W. S. (1979): The nature, ascent and emplacement of granitic magmas. - J. Geol. Soc. Lond.,136, 627–662.Google Scholar
  50. Pons, J. (1982): Un modèle d'evolution de complexes plutoniques: gabbros et granitoïdes de la Sierra Morena occidentale (Espagne) Thès. - Fac. Sci. Univ. Toulouse.Google Scholar
  51. — (1983): Interprétation et utilisation des diverses structures et architectures de plutons basiques et acides. Gabbros et granitoides de la Sierra Morena occidentale (Espagne). - Bull. Soc. Gèol. France.,XXV, 3, 349–355.Google Scholar
  52. —,Debat, P., Oudin, C. &Valero, J. (1989): Emplacement and evolution of a synkinematic pluton (Saraya granite, Senegal, W. Africa). - Bull. Soc. Geol. Fr.,162, 1075–1082.Google Scholar
  53. Ramberg, H. (1970): Model studies in relation to intrusion of plutonic bodies. - In: ‘Mechanisms of Igneous Intrusion’. - Newall, G. & Rast, N. (editors). Spec. Iss. Geol. J.,2, 261–285.Google Scholar
  54. — (1975): Superposition of homogeneous strain and progressive deformation in rocks. - Bull. Geol. Inst. Univ. Uppsala,6, 35–67.Google Scholar
  55. — (1981): Gravity, deformation and the Earth's crust in theory, experiments and geological application (2nd ed.); Academic Press, London, 452 p.Google Scholar
  56. Ramsay, J. G. (1980): Shear zone geometry: a review. - J. Struct. Geol.,2, 83–99.Google Scholar
  57. — (1989): Emplacement kinematics of a granite-diapir: the Chindamora Batholith, Zimbabwe. - J. Struct. Geol.,11, 191–209.Google Scholar
  58. Ribe, N. M. (1983): Diapirism in the Earth's mantle: experiments on the motion of a hot sphere in a fluid with temperature-dependant viscosity. - J. Volcano. Geotherm. Res.,16, 221–245.Google Scholar
  59. Schmelling, H., Cruden, A. R. &Marquart, G. (1988): Finite deformation in and around a fluid sphere moving through a viscous medium: implication for diapiric ascent. - Tectonophysics,149, 17–34.Google Scholar
  60. Sorgenfrei, T. (1971): On the granite problem and the similarity of salt and granitic structures. - Geol. Fören. Stockh. Förh.,93, 371–435.Google Scholar
  61. Sylvester, A. G., Oertel, G., Nelson, C. A. &Christie, J. M. (1978): Papoose Flat pluton: A granitic blister in the Inyo Mountains, California. - Bull. Soc. Geol. Am.,89, 1205–1219.Google Scholar
  62. Trusheim, F. (1960): Mechanism of salt migration in Northern Germany. - Bull. Am. Ass. Petrol. Geol.,44, 1519–1540.Google Scholar
  63. Valero, J.,Bouchez, J. L.,Debat, P.,Oudin, C.,N'Diaye, P. M.,Pons, J. &Rollet, M. (1985): Mise en place et é volution du granite de Saraya au sein des formations birrimiennes de Kedougou-kayes. - 13th Coll. Afr. Geol., St.- Andrews, 30–31.Google Scholar
  64. Van Den Eeckout, Grocott, J. &Vissers, R. (1986): On the role of diapirism in the segregation, ascent and emplacement of granitoid magmas — Discussion. - Tectonophysics,127, 161–169.Google Scholar
  65. Withehead, J. A. Jr. &Luther, D.S. (1975): Dynamics of laboratory diapir and plume models. - J. Geophys. Res.,80, 573–580.Google Scholar
  66. Witschard, F. (1965): Contribution à l'étude géologique, pétrographique et métallogénique des massifs granitiques du Sénégal oriental. - Mém. B.R.G.M.,44, 172 p.Google Scholar

Copyright information

© Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1992

Authors and Affiliations

  • J. Pons
    • 1
  • C. Oudin
    • 2
  • J. Valero
    • 2
  1. 1.Laboratoire de Géologie StructuraleUniversité d'Orléans, U.R.A. C.N.R.S. 1366Orléans Cédex 2France
  2. 2.C.O.G.E.M.A., B.U., D.R.M.Velizy-Villacoublay CédexFrance

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