Permo-Carboniferous volcanism in Europe and northwest Africa: a superplume exhaust valve in the centre of Pangaea?

Abstract

Abstract: The Permo-Carboniferous transition in the European-northwest African province was characterised by widespread volcanism (calc-alkaline with crustal and/or mantle lithospheric characteristics followed by alkaline/subalkaline with HIMU-type signature) with a maximum in the Stephanian-Autunian (Late Pennsylvannian to Early Permian). Extrusion of volcanics was accompanied by massive S-type synextensional granitic intrusions and hydrothermal mineralisation. The geotectonic framework involved the gravitational collapse of the Variscan Belt by extensional detachment tectonics, and its final disruption by wrench faulting. The characteristics of this volcanism are explained within progressively evolving extensional processes. It is suggested that this Permo-Carboniferous Pangaean volcanic province might be interpreted in terms of a superplume impinging on the base of the lithosphere. This model envisages that magmatism acted as an exhaust valve releasing the heat accumulated beneath the Pangaean supercontinent by insulation and blanketing processes which triggered large-scale mantle-wide upward convection and general instability of the supercontinent.

Résumé: La transition permo-carbonifère dans la province d'Europe-Afrique du nordouest est caractérisée par un volcanisme répandu, calco-alcalin avec des caractères crustaux et/ou mantéliques lithosphériques, puis alcalin/subalcalin à signature HIMU, avec un maximum au cours du Stéphano-Autunien (Pennsylvanien tardif à Permien précoce). L'extrusion des volcanites s'est accompagnée par des intrusions massives de granites de type S syn-extension et des minéralisations hydrothermales. Le cadre géotectonique implique I'effondrement gravitaire de la chaîne varisque par tectonique extensive de détachement et sa rupture finale par fracturation. Les caractères du volcanisme s'expliquent par un processes d'extension évoluant progressivement. Nous suggérons d'interpréter cette province volcanique permo-carbonifere de la Pangée en termes de super-panache poinçonnant la base de la lithosphère. Ce modèle envisage que le magmatisme a servi de soupape pour libérer la chaleur accumulée sous le super-continent de la Pangée par effets d'isolement et de couverture qui ont déclenché une convection mantélique de grande ampleur vers le haut et une instabilité générale du super-continent.