Neogene tectonics and erosion in the landscape evolution of the Central Chile Andes

Tectonique, érosion et évolution du relief dans les Andes du Chili Central au cours du Néogène

• Auteur / Autrice : Marcelo Farias
• Direction : Joseph Martinod, Reynaldo Charrier González
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Santiago, Universidad de Chile

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géomorphologie

Néogène

Andes

Chili

Tectonique

Mots clés libres

Tectonique

Evolution du relief

Andes

Chili Central

Néogène

Résumé

Les structures tectoniques responsables du soulèvement de la Cordillère des Andes à la latitude de Santiago du Chili sont bien connues sur le versant argentin de la chaîne, où s'est développé au cours du Néogène un système chevauchant à vergence Est. Sur le flanc Pacifique de la Cordillère, par contre, les structures tectoniques sont mal connues, et il n'y a pas de consensus pour expliquer le soulèvement de la Cordillère Principale et la formation de la Dépression Centrale dans laquelle s'est installée la ville de Santiago et la majeure partie de la population du Chili. Nous montrons que le raccourcissement dans les Andes du Chili Central a débuté par une inversion tectonique à l'ouest de la chaîne qui a accommodé 16 km de raccourcissement entre 22 et 16 Ma. Ce raccourcissement fait suite à l'extension oligocène, responsable de la formation du bassin extensif de Abanico, lequel a été comblé par de plus de 6 km de roches volcano-sédimentaires. Cette quantité de raccourcissement reste modeste par rapport à celle accommodée sur le flanc oriental de la chaîne, principalement coté argentin, où la tectonique compressive est responsable de ~70 km de raccourcissement survenus entre 16 et 4 Ma. Tectonique compressive et soulèvement des Andes chiliennes n'ont pas été synchrones. Le soulèvement a eu lieu principalement entre 8 et 4 Ma, c'est-à-dire plusieurs millions d'années après l'épisode compressif majeur survenu sur le versant chilien des Andes centrales. En effet, le soulèvement des Andes du Chili central résulte essentiellement du fonctionnement d'un chevauchement majeur à vergence Est, qui émerge en surface en Argentine, et qui est issu du plan de Bénioff à 60 km de profondeur. Cette structure est articulée en plats et rampes, et sa géométrie est contrôlée par la stratification rhéologique de la lithosphère continentale. Cette structure joue un rôle fondamental pendant le développement andin car elle contrôle le transfert des déformations et des contraintes depuis la zone de subduction vers le continent. On observe que l'épisode majeur de soulèvement de la chaîne est corrélé avec la mise en place des porphyres cuprifères géants (gisement de El Teniente) du Chili central. La réponse érosive au soulèvement de la chaîne a été très lente. Nous montrons à l'aide d'âges d'exhumation obtenus par traces de fission sur apatites, et à l'aide de la datation de niveaux volcaniques déposés dans les vallées au cours de leur formation, que l'incision des vallées dans la Cordillère Principale a eu lieu plusieurs millions d'années après le soulèvement de la chaîne. . .

The structural evolution related to the uplift of the Andean Cordillera between 33 and 35ºS is well known in the eastern Argentinean flank of the belt, in which it has been developed an east vergent thrust system. In turn, deformation in the Chilean flank of the chain has not been very well constrained and several discrepancies exist in order to explain uplift and Central Depression development. This study shows that in the Andes of Central Chile, compressive deformation consisted in a tectonic inversion accommodating ca. 16 km shortening between 22 and 16 Ma. This shortening is much lesser than that accumulated in the eastern flank of the chain (1/5 of total shortening), in which more than 70 km of shortening has been accommodated between 16 and 4 Ma. Compressive tectonics and Andean uplift in Central Chile were diachronic. Surface uplift mainly occurred between 8 and 4 Ma, that is, several million years after deformation occurred in the Chilean flank of the belt. In fact, surface uplift essentially was the result of deep thickening because of an east-vergent detachment fault located at 10 km depth beneath the Principal Cordillera, which connects to the Benioff zone at 60 km depth through a ramp. This “ramp-flat” structure and its geometry are both controlled by lithospheric rheology. Moreover, this structure would have been essential during Andean evolution because it controls strain and stress transference from the subduction zone toward the continent, and because the flat segment facilitates shortening transfer at deep from higher deformed zones at surface. Therefore, this deformation mode in “simple-shear” would be the responsible for forearc uplift not only in Central Chile, but also along most of the Andean margin. . .