Influence de l’obduction sur les dépôts Crétacé supérieur de la province de Fars et de l’offshore du sud du Golfe Persique (Zagros-Iran)

Influence of obduction on the Upper Cretaceous deposits in Fars Province and southern Offshore (Persian gulf, Zagros-Iran)

• Auteur / Autrice : Alireza Piryaei
• Direction : John J.G. Reijmer, Jean Borgomano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre. Géologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marges continentales

Crétacé

Fārs (Iran)

Zāgros (Iran ; massif)

Plates-formes carbonatées

Résumé

La subduction de la marge nord-est de la plaque arabique sous la plaque Iranienne a débuté au début du Crétacé. Pendant le Crétacé terminal, ce processus a influencé les successions sédimentaires sur la marge continentale NE de Zagros (Zone de Fars). Une série d'événements tectono-sédimentaires enregistrés dans le bassin montre le passage d'une marge passive à une marge active. Les faciès sédimentaires, les figures de sédimentation, l'accommodation et la migration des centres de dépôts montrent des variations significatives. Les données disponibles pour cette étude sont constituées de quatorze coupes levées « banc par banc » au NW (près de Shiraz) et au SE de la zone de Fars (près de Bandar Abbas) intégrées à de nombreuses coupes d'affleurements et de sub-surface archivées par la National Iranian Oil Company et qui ont été re-interprétées au cours de cette étude. Les méthodes de datation utilisées dans cette étude sont basées sur des techniques de biozonation de foraminifères et des nouvelles techniques de biozonation de nannoplanctons, radiolaires et ammonites. Quelques mesures isotopiques du strontium ont été nécessaires pour des intervalles plus problématiques. Les données sont organisées selon 9 coupes régionales parallèles ou perpendiculaires à la chaîne de Zagros. Huit séquences sédimentaires ont été identifiées et organisées en 3 phases tectono-sédimentaires: Phase I (de l'Albien Terminal au Turonien), Phase II (du Coniacien au Campanian terminal) et Phase III (du Campanian terminal au Maastrichtien). La première phase (Séquences 1 à 4) est caractérisée par des carbonates peu profonds de plate-forme en bordure d'un basin ''intra-shelf''. Les faciès de plate-forme sont constitués de rudistes et de faciès benthiques à foraminifères, le bassin ''intra-shelf'' contient des ‘oligosteginidés’ et d'autres faciès pélagiques. Les variations eustatiques sont en général le processus principal de création de l'espace d’accommodation, alors qu'au sud-est de la zone le rôle de la tectonique régionale et salifère est prépondérant. La phase II (Séquences 5 to 7) est marquée par des modifications majeures dans les environnements de dépôts et les faciès sédimentaires dues à l'obduction et la formation d'un bassin d'avant-pays. Cette phase débute avec des carbonates de plate-forme isolée au Santonien évoluant latéralement et verticalement à des marnes pélagiques du Santonien au Campanien. Au NW de la Zone de Fars, ces marnes pélagiques portent de grands volumes d'écoulements gravitaires et de sédiments à radiolarites et ophiolites déplacées depuis loin, ainsi que des lames de charriage de carbonates plus anciens. Au SE de Fars, les écoulements gravitaires deviennent plus rares et localisés. Pendant cette phase, la tectonique régionale et la tectonique salifère locale sont les processus contrôlant le système sédimentaire. La phase III (Séquence 8) est dominée par des faciès pélagiques. Ceux–ci sont, au NW, largement interstratifiés par des faciès à Omphalocyclus et Loftusia (formation de Tarbur). Au SE, la partie supérieure de cette phase est associée à des unités « slumpées » de conglomérats et de brèches venant de carbonates de plate-forme sous-jacents.

The northeastern margin of the Arabian plate started subducting beneath the Iranian plate in the Early Cretaceous. During the Late Cretaceous this process influenced the sedimentary successions of the NE continental margin in the Zagros (Fars area). A series of events recorded in the area shows this evolution from a passive to a tectonically active margin. This process is well documented by significant variations in sedimentary facies and sedimentation patterns, changes in accommodation space and shifting depocentres. The dataset used in this study consists of fourteen outcrop sections measured bed by bed. They are located in the NW (around Shiraz) and SE Fars area (Bandar Abbas and offshore). This dataset was combined with numerous, re-interpreted in this study, surfaces and subsurface sections from the NIOC archive. The dating methods applied in this study are based on the routine biozonation of foraminifera, but also on new age dating based on nannoplankton, radiolaria and ammonites. Strontium isotope stratigraphy provided additional information for a few intervals. The datasets are organised in the nine regional transects parallel and perpendicular to the Zagros trend. Eight sedimentary sequences are recognised which are organised in three tectono-sedimentary phases: Phase I (Late Albian to Turonian), Phase II (Coniacian to Late Campanian) and Phase III (Late Campanian to Maastrichtian). Phase I (Sequence 1 to 4) is characterised by shallow-water carbonate platforms bordering intrashelf basins. The platform facies consist of a rudist and benthic foraminifera-bearing facies, while the intrashelf basins contain the ‘oligosteginid’ and other pelagic facies. Eustatic sea-level variations can be the main factor for the creation of the accommodation space in parts of the area, whereas to the southeast the role of the regional and salt tectonic are more dominant. Phase II (Sequence 5 to 7) is marked by major changes in the depositional environments and sedimentary facies, as a result of obduction and foreland basin formation. This phase started with the deposition of sediments in an isolated platform carbonate setting (Santonian) that grade laterally and vertically to pelagic marls of the Santonian and Campanian. In the NW Fars the pelagic marls host large volumes of gravity flows and radiolarite/ophiolitic fartravelled sediments as well as thrust slices of older carbonates. In the SE Fars, Phase II contains far less gravity flows, which are only present at a few localities. Proposed as controlling factor on the sedimentary system are regional tectonic processes associated with local salt tectonic processes. Phase III, (Sequence 8) is dominated by pelagic facies that, in the NW Fars, interfingers with autochthonous shallow-water Omphalocyclus and Loftusia-bearing facies (Tarbur Formation). In the SE Fars, at the top of the sequence, Phase III occurs associated with slumped conglomeratic/brecciated units with clasts of the underlying carbonate platform.