First report of an Ediacarian basement in the Western Alps: the Serre Chevalier crystalline unit (Briançonnais domain, France)

Découverte d’un socle édiacarien dans les Alpes occidentales : l’unité cristalline de Serre Chevalier (domaine briançonnais, France)

¹ BRGM, B.P. 6009, 45060 Orléans Cedex, France
² The Njord Centre, Department of Geoscience, University of Oslo, Oslo, Norway

^* Corresponding author: d.thieblemont@brgm.fr

Received: 14 April 2023
Accepted: 11 September 2023

Abstract

We report new LA-ICP-MS U-Pb zircon ages of varied crystalline rocks occurring in the Serre Chevalier crystalline terrain, an allochtonous basement unit located at the top of the Briançonnais nappes stack ∼5 km west of Briançon city. Mapped as an undifferentiated metasedimentary basement on the geological map at 1/50,000 scale, this unit actually displays varied lithologies including alternating micaschist, paragneiss, quartzite, coarse-grained conglomerate and felsic (leptynite) to mafic (amphibolite) gneiss of magmatic origin. All rocks were metamorphosed in response to a dominant pre-Alpine event under amphibolite facies conditions. Partial recrystallization under low-grade amphibolite to greenschist facies conditions was associated with alpine events. Zircon ages were obtained on four types of rocks: (i) a micaceous quartzite from the core of the metasedimentary unit displays a dominant age population around 610 Ma, with a minimal age of 580 Ma, and subordinated age populations at c. 940 Ma, 1825 Ma and 2100-2560 Ma ; (ii) a granite boulder from a coarse-grained conglomerate yields a well-defined age of 582 ± 5 Ma and subordinated inherited ages between 1800 and 2200 Ma. Zircon rims of probable metamorphic origin provide a concordant age of 492 ± 4 Ma ; (iii) a gneissic band in the vicinity of the conglomerate is dated at 597 ± 4 Ma ; (iv) a coarse-grained garnet amphibolite yields an age of 517 ± 3 Ma interpreted as the emplacement age of the protolith, either as intrusive unit cutting accross the sedimentary succession or lava intercalated within the sediments.

The mainly Ediacarian record in the metasediments (quartzite and granite boulder in conglomerate) lead us to conclude that this material resulted from the erosion of a nearby Ediacarian (Cadomian ?) basement. The age of 517 Ma obtained on the amphibolite provides a minimum age for the sedimentary succession which deposition is therefore bracketed between 582 Ma and 517 Ma. This interval is comparable to that of the metasedimentary units of the Brioverian group of the Armorican Massif. Based on their low Th/U ratio, the 492 Ma-old zircon rims in the granite boulder are attributed to an Upper Cambrian metamorphic event.

Résumé

Nous présentons de nouveaux âges U-Pb sur zircon (LA-ICP-MS) sur des roches cristallines variées localisées à Serre Chevalier au sein d’une unité de socle allochtone située au sommet de l’empilement de nappes de la zone briançonnaise ∼ 5 km à l’ouest de la localité de Briançon. Cartographiée comme une unité métasédimentaire indifférenciée sur la carte géologique au 1/50 000^e, cet ensemble présente en fait une grande diversité lithologique, associant des micaschistes, des paragneiss, des quartzites, des conglomérats parfois très grossiers et des gneiss felsiques (leptynites) et mafiques (amphibolites) d’origine magmatique. Toutes les roches sont métamorphisées en lien avec un événement pré-alpin dans les conditions du faciès amphibolite et plus ou moins recristallisées dans les conditions du faciès amphibolite de bas degré à schiste vert lors d’un événement alpin. Les âges U/Pb sur zircon ont été obtenus sur 4 types de roches : (i) un quartzite micacé prélevé au cœur de l’unité métasédimentaire montre une population d’âges dominante vers 610 Ma, avec un âge minimal de 580 Ma, et des âges subordonnés à ∼ 940 Ma, 1825 Ma et 2100-2560 Ma ; (ii) un bloc de granite extrait d’un conglomérat très grossier montre un âge bien défini à 582 ± 5 Ma et des âges subordonnés dans l’intervalle 1800-2200 Ma. Des surcroissances à la périphérie des zircons fournissent des âges à 492 ± 4 Ma ; (iii) une bande gneissique voisine du conglomérat fournit un âge à 597 ± 4 Ma ; (iv) un banc massif d’amphibolite à texture grossière est daté à 517 ± 3 Ma, âge interprété comme celui du protolithe, qui pouvait être un corps intrusif dans la série sédimentaire ou une lave intercalée dans les sédiments.

L’enregistrement essentiellement édiacarien dans les métasédiments (quartzite et bloc de granite dans le conglomérat), sans indice d’âge plus jeune, indique que ce matériel dérive de l’érosion d’un socle d’âge édiacarien (Cadomien ?). L’âge à 517 Ma obtenu sur l’amphibolite permet d’encadrer la mise en place de la série entre 582 Ma et 517 Ma ; cet âge est comparable à celui des séries métasédimentaires du Briovérien armoricain. Du fait de leur faible rapport Th/U, les surcroissances de zircon dans le bloc de granite sont attribuées à un événement métamorphique d’âge cambrien supérieur.