Rates and processes of active folding in the central Zagros, Iran

par Behnam Oveisi

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'univers et de l'environnement

Sous la direction de Peter Van der Beek et de Jérôme Lavé.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La chaîne de montagnes du Zagros (Iran) résulte de la collision active de la plaque Arabe avec l'Iran central. Bien que la géologie et la structure du Zagros aient été étudiées de façon intensive, la distribution de la déformation active à travers la chaîne et son comportement séismo-tectonique demeurent mal contraints. Nous avons cartographié des terrasses fluviales déformées le long des rivières Dalaki et Mand dans le Zagros central, ainsi que des terrasses marines le long du golfe Persique afin d’élucider la distribution spatiale des déplacements verticaux et d’analyser la déformation active et ses implications pour la séismicité. Les terrasses fluviales permettent d’établir les vitesses d’incision des rivières, que nous supposons égaler en première approximation la vitesse de soulèvement, même si cette hypothèse est discutée plus en détail dans le cas notamment de la partie amont de la Dalaki. En utilisant des modèles de pli fondés sur les données structurales existantes ou collectées sur le terrain, nous estimons le raccourcissement horizontal nécessaire pour générer les soulèvements observés au travers des différentes structures traversées par les rivières. L’obtention de taux de déformation dépend évidemment d’une datation bien contrainte des marqueurs. Nous avons mis en œuvre différentes méthodes de datation, notamment des datations de temps d’exposition des surfaces par isotopes cosmogéniques (Be-10 et Cl-36) et des datations C-14 de matériel organique inclus dans les terrasses. Bien que ces méthodes fournissent des résultats de qualité variable, nous avons pu proposer une série d’âges relativement cohérents. Cette démarche nous permet d’estimer les taux de raccourcissement absorbés par différentes structures dans le Zagros central à des échelles de temps tardi-Pléistocène (de 10. 000 à 1. 000. 000 ans). Nos résultats montrent que le raccourcissement du Zagros s’est concentré durant cette période dans la partie frontale de la chaîne, en conformité avec des données GPS récentes qui montrent la même répartition de la déformation active. Trois ou quatre structures frontales semblent absorber pratiquement tout le raccourcissement actif à travers le Zagros, suggérant que la déformation s’est propagé vers l’avant-pays dans un régime tectonique superficiel pendant au moins le tardi-Pléistocène, avec migration vers le sud-ouest du front du prisme et une évolution prévisible de la structure et la cinématique des plis au cours du temps. Une comparaison des taux et de la direction de raccourcissement à travers les différentes structures avec la distribution de la sismicité suggère que la couverture sédimentaire du Zagros frontal est découplée du socle, le plus probablement au niveau du sel de Hormuz. Ce niveau de détachement basal, en combinaison avec plusieurs niveaux de décollement intermédiaires, serait responsable de la déformation en grande partie asismique de la couverture sédimentaire du Zagros


  • Résumé

    The Zagros fold belt (Iran) results from active collision of the Arabian plate with central Iran. Although the geology and the structure of the Zagros have been studied extensively, the distribution of active deformation and seismotectonic behaviour across the belt remain poorly constrained. We have mapped deformed fluvial terraces along the Dalaki and Mand rivers in the central Zagros, as well as marine terraces along the Persian Gulf, in order to unravel the spatial pattern of vertical displacements and to analyze active deformation and its implications for seismicity. Using appropriate fold models based on structural data allows to efficiently estimate horizontal shortening from tectonic uplift recorded by marine and fluvial terraces. Obtaining well-constrained rates of deformation depends on reliably dating deformed geomorphic markers; by combining different dating techniques (cosmogenic isotopes Be-10 and Cl-36, and C-14 dating of organic material) and making sensible correlations to the regional climate and sea-level history, we propose an internally consistent set of ages, which allow the first geomorphic estimates of shortening rates absorbed by individual structures in the central Zagros. This approach enables us to consider rates of shortening absorbed by various structures in the central Zagros on Late Pleistocene timescales (10,000 to 1,000,000 years). Our results show that shortening on these timescales is concentrated in the frontal part of the belt, consistent with recent GPS data. Three or four frontal structures appear to absorb practically all of the active shortening across the Zagros, suggesting a normal forward-propagating deformation sequence in a thin-skinned tectonic regime during at least the Late Pleistocene, with south-westward migration of the front of the wedge and a predictable evolution of fold structure and kinematics. In addition, comparing the rate and direction of shortening across individual structures with the distribution of seismicity suggests that the sedimentary cover of the frontal Zagros is decoupled from the basement, most probably at the level of the Hormuz Salt. This weak basal detachment level, together with several intermediate weak décollement levels, appears to be responsible for the overwhelmingly aseismic deformation of the Zagros sedimentary cover

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Informations

  • Détails : 1 vol. (216 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-215

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  • Cote : TS07/GRE1/0060/D
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