Geometry and kinematics of the SE Zagros Mountains (Iran) : structural geology and geophysical modelling in a young collisional fold-thrust belt

par Matteo Molinaro

Thèse de doctorat en Sciences de la terre - Géologie

Sous la direction de Dominique Frizon de Lamotte et de Jean-Claude Guezou.

Soutenue en 2004

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Héritage structural
• Pli de décollement
• Accident de socle
• Mobilité du sel
• Lithosphère
• Tectonique -- Iran -- Zāgros (Iran ; massif)
• Cinématique -- Iran -- Zāgros (Iran ; massif)
• Modèles en géologie -- Iran -- Zāgros (Iran ; massif)

Titre traduit

Géométrie et cinématique du Zagros oriental (Iran) : géologie structurale et modélisation géophysique dans une chaîne récente de chevauchement-plissement

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'étude de la structure et la cinématique du Zagros oriental (Iran) et de la zone de transition avec le prisme du Makran appelée syntaxe de Bandar Abbas. Une étude structurale de terrain a permis de mettre en évidence le contrôle exercé par la stratigraphie mécanique - et donc les conditions paleogéographiques - sur le style structural d'un côté à l'autre de la syntaxe. La restauration de la première coupe équilibrée à travers le sud-est de la ceinture du Zagros permet de montrer que le Zagros plissé a subi deux phases téctoniques majeures, une première impliquant uniquement la couverture suivie par une deuxième impliquant le socle. Le raccourcissement accommodé dans la section depuis le Miocène moyen est d'au moins 45 km. La présence d'une puissante série évaporitique à la base de la couverture a favorisé le developpement de grands plis de décollement. L'analyse d'exemples de terrain dans la région d'étude ainsi que de profils sismiques dans le Zagros Central permet de discuter la cinématique de ces plis ainsi que les facteurs contrôlant leur style, notamment la mobilité du sel, l'existence de multiples décollements et le rôle tardif des failles de socle. Enfin, une modélisation géophysique de la structure lithosphérique du Zagros permet de discuter les facteurs fondamentaux qui ont guidé l'évolution récente de l'orogène. On met en évidence une amincissement lithosphérique qui pourrait être lié à un détachement récent du slab plongeant. Ce processus pourrait expliquer la transition récente d'une tectonique de couverture à une tectonique de socle.

Résumé

This thesis focuses on the structure and kinematics of the south-eastern Zagros Mountains (Iran) and the transitional structures with the adjacent Makran accretionary prism, known as the Bandar Abbas syntaxis. The structural style, as evidenced by a field-based structural study, is strongly controlled by changing mechanical stratigraphy and therefore paleogeographic conditions from one side to the other of the syntaxis. Restoration of the first complete balanced cross-section through the south-eastern Zagros fold-thrust belt shows that the external part of the orogen (a) underwent two main phases of deformation, i. E. A thin-skinned phase of deformation followed and partly overprinted by a thick-skinned phase, and (b) absorbed at least 45 km of shortening since middle Miocene times. The presence of an exceptionally thick layer of salt at the base of the cover allowed the development of huge detachment anticlines. Field examples from our study area and seismic profiles from Central Zagros allow us to discuss the still poorly understood kinematics of these folds as well as examine the various factors controlling the style of folding, essentially salt mobility, multiple decollement levels and late basement faulting. Finally, geophysical modelling of the deep lithospheric structure of Zagros brings new insight on the fundamental factors controlling the recent orogenic kinematics. In particular, a previously undocumented thinning of the lithosphere beneath Zagros could be attributed to recent slab break-off and is thought to have controlled the recent switch from thin-skinned to thick-skinned tectonics.