Évolution du relief le long des marges actives : étude de la déformation Plio-Quaternaire de la cordillère côtière d'Équateur

par Pedro Reyes

Thèse de doctorat en Sciences de la terre

Sous la direction de François Michaud et de Olivier Dauteuil.

Soutenue le 15-04-2013

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) , en partenariat avec Laboratoire Géoazur (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) .


  • Résumé

    La marge d’Équateur est caractérisée par un bassin avant-arc formé par un socle crétacé et une couverture de sédiments marins d’âge Crétacé à Quaternaire. Le relief de cette zone comprend d’une part la cordillère Côtière proprement dite et la plaine Côtière, située entre la cordillère Côtière et les Andes. Ce travail porte sur l’évolution et le soulèvement de la cordillère Côtière durant le Néogène. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude géologique régionale de la cordillère côtière. À partir de l’analyse stratigraphique et structurale des formations géologiques, nous avons réalisé une carte géologique de la cordillère côtière au 1/500 000 qui nous a permis d’effectuer pour la première fois des corrélations stratigraphique et un schéma structural à l’échelle complète de la cordillère. Dans un deuxième temps nous avons réalisé une étude géomorphologique de la zone. À partir de l’analyse de MNT, d’images satellites et aériennes nous avons défini les principales caractéristiques morphologiques de la zone d’étude. En particulier, le travail a porté principalement sur l’analyse de la géométrie du réseau hydrographique, la mesure de la géométrie des vallées et du profil en long des rivières à l’échelle de la cordillère Côtière. En complément nous avons mesuré le profil longitudinal des terrasses alluviales le long du rio Jama et analysé la morphologie des cônes alluviaux qui se déposent au pied des Andes sur la plaine Côtière. Les résultats ont permis de proposer une évolution du soulèvement de la cordillère Côtière. Les mesures des incisions relatives des rivières suggèrent que le soulèvement de la cordillère Côtière n’est pas homogène et que la cordillère est segmentée en plusieurs blocs dont les taux de soulèvement relatif sont variables: les blocs du Nord présentant les incisions les plus importantes. L’analyse des profils longitudinaux des terrasses alluviales du rio Jama montre une activité néotectonique le long des failles du système de Jama. Le taux de soulèvement estimé à partir de cette analyse est de 0.9 à 1.2 mm/ an pour le segment central de la cordillère Côtière. L’analyse du cône de Santo Domingo, situé aux pieds des Andes, révèle une importante interaction entre le soulèvement de la cordillère Côtière et le remplissage sédimentaire de la plaine côtière dont le résultat est la réorganisation du réseau hydrographique en deux grands bassins hydrographiques: Guayas au Sud et Esmeraldas au Nord. A plus long termes, la géologie et la stratigraphie montrent que la partie du Sud a subis une plus forte érosion (soulèvement ?) qu'au Nord. La mise en évidence de plusieurs discordances à l’échelle régionale montre que la cordillère Côtière s’est soulevée de façon hétérogène depuis le Plio-Pléistocène formant un grand antiforme segmenté et contrôlé par des failles régionales qui présentent une direction proche de la direction du mouvement vers le NE-NNE du bloc Nord-Andin.

  • Titre traduit

    Relief evolution along the active margins : study of the Plio-Quaternary Deformation in the coastal Cordillera of Ecuador


  • Résumé

    The Ecuadorian margin is characterized by a forearc basin composed of a Cretaceous basement covered by marine sediments of the Cretaceous to Quaternary age. The topography of this area displays two main morphological domains: the Coastal cordillera in the west and the Coastal plain in the east at the foothills of Andes cordillera. This work focuses on the genesis of the Coastal cordillera during the Neogene. Firstly, we carried out a geological fieldwork throughout the Coastal cordillera. From stratigraphy and structural studies, we produced a regional geological map of the Coastal cordillera at 1:500000 scale, which have allowed for the first time to realize a regional stratigraphy correlation and determine the structural pattern across the Coastal cordillera. In a second step, we carried out a geomorphologic study of the area. From DEM analysis and satellite and aerial imagery processing, we characterized the main landforms features of the study area. In particular, we focused on the geometry of the drainage network and on the river profiles crossing the Coastal cordillera. In addition, we measured the longitudinal profile of the alluvial terrace treads along the Jama River and analyzed the morphology of alluvial fans that are deposited on the Coastal Plain at the foothills of the Andes cordillera. From the different results obtained, we proposed an evolution scheme of the uplift of the coastal cordillera. The measurements of incisions along river valleys suggest that the uplift of the Costal cordillera is heterogeneous: the cordillera is segmented into several blocks with own uplift rates. The incisions of the northern blocks are the highest. The analysis of the longitudinal profiles along the alluvial terrace treads of the Jama River indicates a recent activity along the faults of the system Jama. The uplift rates estimated from this analysis ranges from 0.9 to 1.2 mm/yr for the central segment of the Coastal cordillera. The analysis of Santo Domingo alluvial fan situated at the foothills of the Andes cordillera reveals a large interaction between the sedimentary filling of the Coastal plain and the contemporaneous uplift of the Andes and the Coastal cordilleras. This interaction results into the reorganization of two major drainage basins: Guayas in the south and Esmeraldas in the north. At long timescales, the geology and stratigraphy of the Neogene formations shows that domains in the southern Coastal cordillera were subject to intense erosion (rising?) with respect to the northern domains. The analysis of the several unconformities evidences that the Coastal cordillera was raised in a heterogeneous way since the Plio-Pleistocene as a large and elongated antiform segmented and controlled by regional faults which have a trend between NE and NNE, which is close to that of the movement to the North Andean block.


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