From rifting to current collision, vertical movement and propagation of deformation in the Zagros belt, Iran : insights from section balancing and detrital low-temperature thermochronology

par Jean-Christophe Wrobel-Daveau

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l'univers

Le jury était composé de Philippe Agard, Matthias Bernet.

Les rapporteurs étaient Jaume Vergés, Jean-Paul Callot.

  • Titre traduit

    Du rifting à la collision actuelle, étude des mouvements verticaux et de la propagation de la déformation dans la chaîne du Zagros, Iran : apports des coupes équilibrées et de la thermochronologie détritique basse température


  • Résumé

    Mon travail dans la chaîne du Zagros (Iran) a été double. D'une part, d'après des évidences de terrain dans la "Crush Zone" de Kermanshah, j'ai pu décrire des "Carbonates allochtones" (pré-rift) "Crétacé-moyens" et des sédiments pélagiques liasiques (syn-à post-rift), tous deux exposés sur du manteau serpentinisé. Ceci nous a conduit à proposer l'existence de manteau exhumé le long de failles de détachement dans ce domaine, au moins pendant la phase tardive de rifting, et très probablement un renouvellement de ce processus plusieurs fois au cours de l'histoire de la Téthys. Ceci induit une nouvelle compréhension de la géométrie initiale de la paléo-marge Arabe et des relations structuralles actuelles dans ce domaine. Dans ce schéma, la plate-forme Bisotoun était initialement situé entre le bassin sub-océanique sur manteau exhumé d'Harsin (au sud-ouest) et la Néo-Téthys (au nord-est). D'autre part, j'ai modélisé l'évolution cinématique conduisant à la formation de la ZFTB, à partir de la quantification des mouvements verticaux basée sur la thermochronologie détritiques basse température [AFTA et (U-Th) / He sur apatite et de zircon] et la construction de coupes équilibrées. La construction de deux principaux transects régionaux à l'échelle crustale dans le Lurestan et le Zagros Central, basé sur une description détaillée du style structural, a notamment permis de souligner l'absence probable du décollement basal régional "Hormuz" sous le Lurestan, la présence d'un duplex sédimentaires sous la structure du Mongasht dans le Zagros central et l'existence probable de grabens crustaux inversés à l'avant de la chaîne. La combinaison d'un modèle cinématique forward basé sur des contraintes géométriques et des méthodes thermochronologiques a permis de proposer une propagation vers l'avant de l'exhumation au sein de la marge Arabe entre 14 et 2 Ma. Cette chronologie a finalement été étendu aux régions voisines du Fars et du Kurdistan irakien, sur la base de la modification de deux autres section, apportant ainsi un nouvel aperçu de l'évolution régionale du Zagros.


  • Résumé

    My work in the Zagros belt (Iran) has been twofold. On the one hand, based on field evidence cropping out in the Kermanshah Crush Zone, I described “Mid-Cretaceous” carbonate “extensional allochthons” (pre-rift) and Liassic pelagic sediments (syn- to post-rift), both exposed above serpentinised mantle. This led us to propose the occurrence of mantle exhumation along detachment faults in this area, at least during the late stage of rifting, and most likely a renewal of this process several times during the history of the Tethys. This induced a new understanding of the initial geometry of the Arabian paleo-margin and of the current structural relationships in this area. In this view, the Bisotoun platform was initially located between the Harsin mantlefloored sub-oceanic-basin (to the south-west) and the Neo-Tethys (to the north-east). On the other hand, I modeled the kinematic evolution leading to the formation of the Zagros Fold-Thrust Belt (ZFTB), based on the quantification of the vertical movements with detrital low temperature thermochronology [AFT and (U-Th)/He on apatite and zircon] and section balancing. The construction of two main regional crustal-scale cross-sections in the Lurestan and the Central Zagros, based on a detailed description of the structural style, has notably permitted to emphasize the possible absence of the regional basal Hormuz décollement under the Lurestan, the presence of a sedimentary duplex under the Mongasht structure in the Central Zagros and the probable existence of inverted crustal grabens at the front of the belt. The combination of a geometric forward kinematic model and thermochronological methods has permitted to propose a forward propagation of the exhumation of the Arabian margin from 14 to 2 Ma. This chronology has finally been extended to the neighboring regions of the Fars and of the Iraqi Kurdistan, on the base of the modification of two other cross-sections, thus bringing a new regional overview of the Zagros evolution.

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