Neotectonic evolution of the Serrania Del Interior range and Monagas fold and thrust belt, Eastern Venezuela : Morphotectonics, Seismic Profiles Analyses and Paleomagnetism

par Atiria Fajardo

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre

Sous la direction de Charles Aubourg.

  • Titre traduit

    Evolution Néotectonique de la Serranía Del Interior et de la ceinture plissée de Monagas, Nord-Est du Venezuela : Morphotectonique, Interprétation Sismique et Paléomagnétisme


  • Résumé

    La convergence oblique entre les plaques Caraïbes et Amérique du Sud à partir de l'Oligocène a conduit à la formation de la cordillère « Serranía del Interior » (SDI) et de son avant pays au sud (bassin de Maturín) et la ceinture plissée de Monagas. D’abord transpressif (direction NW-SE), le déplacement entre les deux plaques devient à compter de ~12 Ma principalement une translation O-E qui s’accommode principalement sur la faille d’El Pilar. Cependant, des indices de compression active ont été identifiés à la terminaison de la faille d'Urica dans la chaine plissée de Monagas. Pour discuter des mécanismes de cette déformation compressive actuelle, nous avons mis en œuvre une interprétation sismique (2D et 3D), une étude géomorphologique et une étude paléomagnétique. Depuis le front sud de la SDI dans la chaîne plissée de Monagas, l'interprétation sismique et l’analyse géomorphologique se sont concentrées sur les chevauchements de San Félix, Tarragona, Punta de Mata, Jusepín et Amarilis. Deux discordances miocènes (Mid-Miocene Unconformity (MMU) de ~10 Ma et Late Miocene Unconformity (LMU) de ~5,3 Ma) ont été cartographiées sur la sismique. En s’appuyant sur la LMU, il a été calculé à l’aplomb de ces accidents un taux de soulèvement plio-pléistocène de ~0,4 mm/a. Invisibles sur la sismique, des déformations ont aussi été observées en surface sur ces accidents (des terrasses fluviatiles basculées, plissées et faillées et des anomalies de drainage). Datées par des méthodes cosmonucléides (10Be et 26Al), l’âge des terrasses alluviales déformées sont compris entre ~90 ka sur le chevauchement de Tarragona et ~15 ka dans la zone de Punta de Mata. Un taux minimal de soulèvement pléistocène terminal à l’aplomb des chevauchements a été calculé entre 0,1 et 0,6 mm/a. Cette gamme de vitesse recouvre celle renvoyée par la LMU et montre que la déformation n'a pas varié significativement pendant les derniers 5,3 Ma. Ces observations montrent que les chevauchements de Tarragona, Pirital El Furrial et d’autres plus jeunes développés dans la formation Carapita restent actifs. Cette déformation superficielle s’estompe rapidement vers l’est près de la ville Maturín. Nous interprétons cette déformation comme liée au jeu récent de la faille d'Urica qui se termine au sud en queue de cheval. La faille d’Urica accommoderait donc une partie du déplacement entre plaques Caraïbe et Amérique du Sud. Une étude paléomagnétique a été réalisée dans les blocs de Caripe et Bergatín au sein de la SDI où 27 localités ont été échantillonnées dans les sédiments du Crétacé au Paléocène. Une observation clé de cette étude a été la mise en évidence d'une composante paléomagnétique stable déviée vers le Nord Est avec des polarités normale et inverse. Les analyses statistiques de ces composantes indiquent une acquisition postérieure au plissement de la SDI (< ~12 Ma). La déclinaison moyenne dans les blocs de Caripe et de Bergatín indique une rotation horaire de R=37º±4 º autour d’un axe vertical. Le taux de rotation post-Miocene moyen avoisine ~3.7º/Ma et reste probablement actif. Nous proposons de rattacher cette rotation horaire à un système de failles type "Riedel" (Urica et San Francisco) en relation avec la faille d’El Pilar.


  • Résumé

    In Northeastern Venezuela, the tectonic provinces of the Serranía Del Interior thrust belt (high hills), the Monagas Thrust belt (foothills) and the Maturín foreland basin formed as a result of the oblique convergence between the Caribbean and South American plates since the Oligocene. GPS data show that post 12 My wrenching component between the plates is accommodated predominantly by the E-W strike-slip El Pilar Fault. However, evidence of active compression has been identified in the southern limit of the NW-SE dextral Urica Fault, specifically, in the Monagas Fold and Thrust Belt. In order to constrain the neotectonics of this area, this thesis presents a combined approach, which includes geomorphological study, seismic and paleomagnetism. In the Monagas Fold and Thrust Belt, the geomorphological study and the seismic interpretation were focused on five zones. From the foothills to the deformation front, these zones are: San Felix, Tarragona, Punta de Mata, Jusepín and Amarilis. These areas show surface deformations such as topographic uplifts, tilted terraces, folded terraces, faulted terraces, and drainage anomalies. The dating of the river terraces through 10Be and 26Al methods indicates that these terraces formed in the Late Pleistocene. The oldest terrace located in the Tarragona zone has a maximum exposure age of ~90 ky and the youngest located in the Punta de Mata zone of ~15 ky. From this dating, a minimum vertical deformation rate between ~0.6-0.1 mm/y was calculated for this area. Using the seismic interpretation of a 3D block, the surfaces of two unconformities (MMU and LMU) have been mapped. The age obtained for the LMU (~5.3 My), yield a Plio-Pleistocene uplift rate between ~0.3-0.4 mm/y, which is close to the vertical deformation rate calculated from the terraces dated. These similar rates seem to indicate that the deformation rate in the MFTB has not changed significantly for the last 5.3 My. The deformed surfaces observed in the field and in DEM images coincide vertically with the deep structures interpreted in the seismic lines. I propose that the deformation on the surface is linked to the Tarragona, Pirital, Furrial thrusts and the Amarilis Backthrust activity and to the youngest thrusts developed in the Carapita Formation. However, this surface deformation dies out near the city of Maturín, therefore, the neotectonic deformation is inferred to be caused by local tectonics. I propose that this local compressive deformation could have been generated by a horsetail termination in the southern limit of the Urica Fault which reactivated the oldest thrusts (Tarragona and Pirital thrusts) and deformed the post-Middle Miocene units until reaching the surface. In the zones where the El Pilar Fault mainly accommodates the wrenching component, block rotation is likely. For that reason, a paleomagnetic study was conducted in the Caripe and Bergatín blocks of the Serranía Del Interior where 27 sites were sampled in Cretaceous to Paleocene sediments. Statistics analyses of the components yield a negative bedding-tilt test, indicating that this component was acquired post ~12 My after the folding process in the Serranía del interior. The average declination indicates a clockwise block rotation of R = 37º ± 4º and a post-Middle Miocene rotation rate of ~3.7º/My in both the Caripe and Bergatín blocks. This rotation rate is probably still active. I propose to relate the regional clockwise rotation to the development of a synthetic Riedel shear system formed by the El Pilar Fault (master regional fault) and by the Urica and San Francisco synthetic Riedel shears.


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