Tectonique en extension et changement d'états de contraintes cénozoïque en domaine intra-continental : exemples des bassins intra-cordillérains des Hautes Andes (Nord Pérou) et du graben de la Wei He (Chine du Nord)

par Olivier Bellier

Thèse de doctorat en Tectonique et géophysique

Sous la direction de Jacques Mercier.

Soutenue en 1989

à Paris 11 .


  • Résumé

    Ce travail présente l'évolution géodynamique au cours du Cénozoïque, dans la Cordillère Occidentale des Andes Nord Péruviennes et dans les systèmes de bassins de la Chine du Nord. 1) L'évolution géodynamique dans les Andes Nord péruviennes : Après la phase majeure de déformation de la chaîne Andine d'âge éocène, des bassins intra-cordillérains s'installent dans les méga-structures de la Cordillère Occidentale du Nord Pérou. Ces bassins (Cajabamba, San Marcos et Namora) s'organisent parallèlement aux accidents majeurs de la chaîne. Ces bassins sont des demi-grabens où s'accumulent durant le Miocène des dépôts fluvio-lacustres. Durant cette période, l'état de contrainte correspond à une extension dont la direction est essentiellement ENE-WSW. Les bassins miocènes sont caractérisés par une subsidence modérée de 0,1 mm/an en moyenne. A la fin du Néogène et (ou) au début du Quaternaire la Cordillère occidentale est affectée par deux épisodes tectoniques compressifs-décrochants dont les directions de compression sont N105° puis N-S. Au cours du Quaternaire une extension de direction N-S s'instaure. La faille de Chaquilbamba, réactivée en 1937, et celle du Quiches, réactivée en 1946, témoignent de la permanence de cette phase tectonique. Les régimes tectoniques néogènes et quaternaires sont les conséquences géodynamiques des forces de volume dues à la haute topographie et des forces de bordure liées au couplage des plaques Nazca-Amérique au niveau de la zone de subduction. D'autre part, des orientations particulières des contraintes transmises dans la chaîne (σHmax orienté N-S) pourraient correspondre à des instabilités liées à la géométrie de la bordure de plaque ou de la Cordillère. 2) L'évolution géodynamique de la Chine du Nord : L'évolution géodynamique de cette région de la Chine a été établie grâce à l'étude du bassin de la Wei He. Ce bassin est un graben dissymétrique bordé au Sud par le système de failles des Qinling qui sépare les blocs Nord et Sud Chinois. La subsidence du bassin débute a l'Éocène (moyen) et se maintient jusqu'à nos jours, avec une lacune de dépôt à l'Oligocène supèrieur-Miocène moyen. Nous avons mis en évidence trois phases de subsidence dont les taux sont de l'ordre de 0. 1 mm/an au cours du Paléogène, de 0. 15 à 0. 30 mm/an au Néogène et atteint 1. 0 mm/an du Pliocène terminal à l'Actuel. L'analyse cinématique des failles montre que : (1) du Pliocène terminal à l'Actuel, le mouvement sur les failles majeures, d'orientation E-W à WNW-ESE, est normal-sénestre et la direction d'extension NW-SE, (2) au cours du Néogène le mouvement sur les failles majeures est normal-dextre et la direction d'extension NE-SW. Dans ces deux cas les régimes tectoniques sont extensifs. (3) Des mouvements décrochants-extensifs ont été observés sur les grands accidents. Ils correspondent probablement, à un régime décrochant-extensif d'âge paléogène dont la direction de traction est proche de E-W. Les régimes tectoniques étudiés dans le graben de la Wei He résultent de l'effet combiné de la collision Inde-Asie (au SW) et des subductions Pacifiques (à l'Est). La collision Indienne provoque l'expulsion vers l'Est du bloc Sud Chinois tandis que les subductions pacifiques induisent des grands rouleaux convectifs mantelliques et des remontés asthénosphériques au droit des fossés de la Chine du Nord où la croute est amincie.

  • Titre traduit

    Extensional tectonic and Cenozoic state of stress change in intra-continental domains : examples of the high Andes intra-cordilleran basins (Northern Peru) and of the Wei He graben (North China)


  • Résumé

    This work aims to study the Cenozoic geodynamic evolution of the Northern Peru intra-cordilleran basins and active faults and, of the Northern China rift systems. 1) The Cenozoic geodynamic evolution of the Northern Peru Western Cordillera : After the main Eocene shortening (Incaic phase) that affects the High Andes, several basins have been initiated along major faults in the Western Cordillera of the Northern Peru : the Cajabamba, San Marcos, and Namora basins. . . These one were half-grabens infilled by Miocene fluvio-lacustrine deposits. We exposed Miocene synsedimentary extensional tectonics having a ENE-WSW and NE-SW trending extensional direction. The mean subsidence rate of these half-grabens is moderate : 0. 1 mm/y. Two Late Neogene and Early Pleistocene compressional tectonics characterised by N105° and N-S trending shortening post-date the Miocene extension and pre-date a N-S trending extensional tectonics. This one was taking place during the Quaternary. The 1946 Quiches and, 1937 Chaquilbamba normal fault reactivations testify that this N-S trending extension is the present-day tectonic regime. The states of stress in the High Andes were produced by a combination of edge and, body forces. The edge forces are the effect of the convergence force on the South American plate limit and the body forces are the gravity forces due to the Andean high topography. We also showed that the intra-cordilleran states of stress can be modificated by instabilities produced by the plate edges or (and) montains belt geometry. 2) The Northern China geodynamic evolution : The Northern China geodynamic evolution was mainly exposed by the Wei He graben study (Shaanxi Province). This one is located along the EW-ESE striking fault system of the Qinling Shan which separates the Northern China Block (NCB) from the Southern China Block (SCB). The subsidence began, in the Wei He graben, during the Middle (or Early) Eocene time and continued up to present day with only one sedimentary gap observed during the Late Oligocene and Early Miocene times. During the Paleogene, the subsidence rate was in the order of 0. 1 mm/y. It increased during the Miocene (0. 15 to 0. 30 mm/y) to reach more than 1 mm/y at the present-day. The kinematic analyses of the main fault planes of the Wei He graben show that : (1) The Late Pliocene to Quaternary and present-day tectonic regime is extensional and characterized by NW-SE trending extensional direction which induced a normal movement with a little sinistral component on the main faults striking E-W to WNW-ESE. (2) During the Neogene times the tectonic regime was extensional with a NE-SW trending extensional direction which induced a normal movement with small dextral strike-slip component on the main faults. (3) An oldest tectonic regime produced strike-slip-normal motions on the main faults. This may be due to a Paleogene transtensional regime characterised by E-W trending extensional direction. These Cenozoic tectonic regimes were combined consequences of the India-Asia collision and of the Eastern Eurasia subductions. The collision produces the Southern China Block extrusion and the subductions produce convections and astenospheric upwelling.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (296 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 285-296

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  • Cote : 0g ORSAY(1989)99
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  • Cote : T PAR11 1989 BEL
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-035376
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