Abstract

This paper on ophiolites is the first of four that will appear in Geoscience Canada; it reviews a fascinating history dating back to the very first, glorious days of field mapping in the western Alps in the 1800s. Originally used to describe serpentinites, the term ophiolite progressively evolved to designate a field association (rock clan) of peridotites, gabbros, and radiolarites. Early on, the deep ocean origin of this association was recognized. Recognition of the ophiolitic rock clan in North America was late, due to conflicts among field geologists, experimental petrologists, and marine geologists. The advent of plate tectonic theory helped put the ophiolitic rock clan in the right geodynamic context with respect to mountain belts. Also, the clan was expanded to include pillow lavas, sheeted dikes, abyssal sedimentary rocks, and other metamorphic units. Starting in 1957, it was clear that the basal peridotites were partly derived from the upper mantle and some others derived by crystal fractionation processes, as defined by Bowen. This basal peridotite and the rest of the rock clan constituted the so-called Penrose-type stratigraphy as defined in 1972. Since then, countless studies have shown that ophiolites are transported sheets, a concept fitting plate tectonic theory and the Wilson cycle. Still debated is the geodynamic significance of ophiolites. Are they produced in large ocean basins at mid-ocean ridges or in more confined settings like forearcs, arcs or back-arc basins close to continental margins? Decades of research have shown that Penrose-type ophiolitic sequences can be produced in a variety of geodynamic settings and with complex geochemical attributes. This new approach led to the possibility that ophiolites could be present throughout the geological column and particularly in Precambrian terrains. Originally thought to begin in Neoproterozoic time, ophiolite sequences are now thought to be found in the Archean but those older than 1 Ga have different stratigraphy and geo-chemical compositions. However, these differences are currently matters of debate. The new concept of Precambrian ophiolites might shed light on the early mechanisms controlling the mobile parts of the Earth. SOMMAIRE Dans ce premier article de quatre des « Igneous Rock Associations 9 »de Geo-science Canada sur les ophiolites on découvre une histoire fascinante qui remonte aux temps glorieux des premiers levés géologiques dans les Alpes occidentales au XIXème siècle. D’abord utilisé pour décrire principalement les serpentinites, le terme ophiolite a progressivement évolué pour désigner une association géologique de terrain comprenant des péridotites, des gabbros et des radiolarites dont on a perçu très tôt leur origine marine profonde. Le terme ophiolite a mis beau-coup de temps avant d’être introduit dans la littérature nord-américaine pour cause de mésentente idéologique entre les géologues de terrain, les expérimentalistes et les géologues marins. La croissance rapide des données marines qui ont conduit à l’énoncé de la théorie des plaques a permis de replacer géodynamiquement cet ensemble lithologique auquel on a associé depuis les laves en coussins, les complexes filoniens, les sédiments abyssaux et autres lithologies métamorphiques dérivées. Il devenait clair à partir de 1957 que les péridotites basales originaient du manteau. La partie crustale supérieure des ophiolites équivalait à une séquence se formant selon les règles de la cristallisation fractionnée énoncées par Bowen et surmontée de laves sous-marines elles-mêmes coiffées de sédiments abyssaux. C’est la stratigraphie de type Penrose définie en 1972. Depuis, les nombreux travaux de recherche sur les ophiolites ont montré que ces séquences étaient transportées appuyant du même coup la théorie de la tectonique des plaques et le fameux cycle de Wilson. Les ophiolites sont toujours sujettes à controverses quant à leur signification géodynamique. Proviennent-elles de grands bassins océaniques et formées en contexte de dorsales en expansion ou bien, de bassins plus restreints en marge des continents où des dispositifs en expansion comme les avant-arcs, les arcs et les bassins arrière-arcs peuvent générer une stratigraphie de type Penrose et expliquer leur complexe composition géochimique? Cette vision plus large de la formation des ophiolites a permis que les ophiolites soient reconnues dans des ensembles lithologiques de plus en plus anciens du Protérozoïque supérieur puis progressivement jusqu’à l’Archéen. Les séquences plus anciennes que 1 Ga sont distinctes en ce qui a trait à leur stratigraphie interne et leur composition géochimique. La signification de ces différences fait l’objet d’un débat contemporain. Les séries ophiolitiques précambriennes pour-raient nous en apprendre beaucoup sur les mécanismes et le fonctionnement des premières parties mobiles terrestres.