Pseudotachylyte in the Monte Maggiore ophiolitic unit (Alpine Corsica): a possible lateral extension of the Cima di Gratera intermediate-depth Wadati-Benioff paleo-seismic zone

Les pseudotachylytes de l’unité ophiolitique du Monte-Maggiore (Corse alpine) : une possible extension latérale de la zone sismique de profondeur intermédiaire du plan de Wadati-Benioff du Cima di Gratera

¹ UMR CNRS 6249 Chrono-environnement, Université Bourgogne Franche-Comté, Besançon, France
² UMR CNRS 7358 CRPG, rue Notre-Dame des Pauvres, Vandoeuvre-les-Nancy, France
³ Sorbonne Université, CNRS-INSU, Institut des Sciences de la Terre Paris, ISTEP UMR 7193, 75005 Paris, France

^* Corresponding author: olivier.fabbri@univ-fcomte.fr

Received: 12 June 2018
Accepted: 3 December 2018

Abstract

At the northern end of the Cap Corse peninsula, several klippes of ultramafic rocks (peridotite and serpentinite), among which the Monte Maggiore klippe is the least serpentinized one, rest upon continental-crust derived rocks (Centuri gneisses) and basic or metasedimentary schists (Schistes Lustrés). The Monte Maggiore ophiolitic klippe shares several characteristics with the Cima di Gratera klippe located 30 km further south. First, the two units are composed of a lherzolitic peridotite. Second, they record the same succession of metamorphic events. Third, in the Cap Corse tectonic pile, the two units occupy the highest structural position. Several differences are also observed. First, mafic rocks are significantly less abundant in the Monte Maggiore unit, where they are restricted to dykes cross-cutting the peridotite, than in the Cima di Gratera unit, where they constitute an entire sub-unit. Second, pyroxenite layers are more common at Monte Maggiore than at Cima di Gratera. Despite these differences, the Monte Maggiore and Cima di Gratera klippes can be considered as possible lateral equivalents of a single ophiolitic unit having covered the entire Cap Corse before subsequent erosion. Pseudotachylyte of seismic origin is newly discovered in the Monte Maggiore klippe. The host rock is a cataclastic serpentinized peridotite affected by a cataclastic foliation that is either flat-lying or steeply dipping. Pseudotachylyte fault veins are parallel to the host rock cataclastic foliation. The small lateral extension and the small thickness of fault veins along with frequent cross-cutting relationships suggest that the exposed pseudotachylyte most likely results from numerous small magnitude seismic events such as swarms or aftershocks rather than from large magnitude shocks. All these characteristics are also observed at the Cima di Gratera klippe where they are interpreted as the testimonies of a fossil intermediate-depth Wadati-Benioff zone at the time of subduction of the Ligurian Tethys oceanic lithosphere. Mineral assemblages that could constrain the depth of formation of the pseudotachylyte lack in the Monte Maggiore area. Despite this uncertainty, and given the similarities with the Cima di Gratera occurrences, the pseudotachylyte veins newly discovered at Monte Maggiore are tentatively related to the seismic activity linked with the subduction of the Piemonte-Ligurian oceanic lithosphere in Eocene times. This interpretation suggests that the fossil Wadati-Benioff zone could be traced further south in Alpine Corsica and further north in the Piemontese zone of the western Alps.

Résumé

Dans la partie nord du Cap Corse, plusieurs klippes formées de roches ultramafiques (péridotites et serpentinites), parmi lesquelles la klippe du Monte Maggiore constituée de péridotites peu serpentinisées, reposent en contact anormal sur des roches d’affinité continentale (gneiss de Centuri) ou océaniques (Schistes Lustrés). La klippe du Monte Maggiore présente des similitudes avec celle du Cima di Gratera située 30 km plus au sud : en premier lieu, la péridotite constituant les deux unités est une lherzolite ; puis, les deux unités ont enregistré la même succession d’événements métamorphiques; ensuite, dans l’empilement tectonique du Cap Corse, les deux unités occupent la position structurale la plus élevée. Des différences sont également observées : les gabbros sont rares au Monte Maggiore, où ils n’affleurent qu’à l’état de dykes, alors qu’ils constituent une écaille d’importance kilométrique au Cima di Gratera ; inversement, les niveaux de pyroxénite sont abondants au Monte Maggiore et rares au Cima di Gratera. Malgré ces différences, les deux klippes du Monte Maggiore et du Cima di Gratera sont considérées comme faisant partie d’une même unité ophiolitique ayant recouvert le Cap Corse, avant d’être partiellement érodée. Des veines de pseudotachylyte d’origine sismique sont décrites pour la première fois dans la klippe du Monte Maggiore. L’encaissant des veines est une péridotite serpentinisée traversée par une foliation cataclastique qui est soit sub-horizontale, soit fortement pentée. Les veines de génération de pseudotachylyte sont parallèles à la foliation cataclastique de l’encaissant. La faible extension latérale, la faible épaisseur des veines de génération ainsi que les fréquentes relations de recoupement entre veines suggèrent que les pseudotachylytes soient vraisemblablement le résultat d’un grand nombre d’événements sismiques de petite magnitude, tels que des essaims ou des nuages de répliques d’événements plus importants. Les veines de pseudotachylytes de la klippe du Monte Maggiore présentent les mêmes caractéristiques que celles de la klippe du Cima di Gratera. Elles sont interprétées comme les reliques d’une zone sismique de profondeur intermédiaire (Wadati-Benioff) active lors de la subduction de la lithosphère océanique de la Téthys ligure à l’Eocène, même si les assemblages minéralogiques qui permettraient d’estimer la profondeur de formation des pseudotachylytes sont inexistants au Monte Maggiore à la différence du Cima di Gratera. En dépit de cette incertitude sur la profondeur de formation, les veines nouvellement découvertes au Monte Maggiore sont considérées comme des reliques de l’activité sismique associée à la subduction de l’océan liguro-piémontais à l’Eocène. Cette interprétation suggère que la zone de Wadati-Benioff de l’océan liguro-piémontais puisse être suivie vers le sud en Corse Alpine ou vers le nord le long de la zone piémontaise des Alpes occidentales.