Convergences et soulèvement dans les fronts de chaînes : étude comparée des Rocheuses Canadiennes et du système Tell-Atlas en Algérie

Convergences and uplift in foreland fold-and-thrust belts : comparative study of the Canadian Rockies and the Tell-Atlas system in North Algeria

• Auteur / Autrice : Zahra Narimane Benaouali-Mebarek
• Direction : Dominique Frizon de Lamotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atlas tellien (Algérie)

Rocheuses, Montagnes

Subsidences (géologie)

Météorisation (géomorphologie)

Subduction

Résumé

Mon travail de thèse vise à documenter les interactions qui existent entre les processus de soulèvement et d’érosion de la chaîne et l’évolution des systèmes pétroliers dans deux systèmes orogéniques très distincts de par la dynamique de la lithosphère de leur Avant-pays. Celle-ci est relativement homogène au Canada (peu ou pas d’inversion), mais est largement contrôlée par l’histoire téthysienne antérieure en Algérie (héritage structural et nombreuses inversions précoces, conduisant à une topographie anormale de l’Avant-pays). Dans ce contexte d’alternance d’épisodes de subsidence et de surrection, il devient primordial de reconstituer l’évolution de l’enfouissement et de la thermicité des roches mères potentielles, qui ont sans doute acquis leur maturité actuelle lors d’épisodes variés de l’évolution du bassin. Pour mesurer la quantité d'érosion, du soulèvement vertical et l'histoire de la flexure lithosphérique dans les deux régions, j'ai développé une approche intégrée en établissant des simulations de décompaction et cinématique, avec un calibrage gravimétrique à l'échelle lithosphérique, afin de : contraindre les différents profils topographiques et coupes géologiques au cours du temps, le long de chaque transect (c’est-à-dire pour l'allochtone aussi bien que pour l'Avant-pays autochtone et pour les zones internes), quantifier ces mêmes paramètres et établir des profils d'érosion sur les parties principales de chaque transect en définissant l'architecture initiale des formations sédimentaires et des failles chevauchantes. J'ai reconstitué les sections dans leur configuration pré-orogénique (coupes initiales dépliées). La majorité des unités structurales ont été reconstituées par la méthode dite ''flexural slip''. Ensuite, il m'a fallu déterminer un calendrier précis des événements tectoniques, pour pouvoir définir le calendrier des déplacements de chaque chevauchement. Dans cette étude, l'hypothèse de base faite pour parvenir à l'initiation des chevauchements est celle d'une séquence de chevauchements prograde (de l’intérieur vers l’extérieur de la chaîne). L'objectif final de cette étude est d'établir un scénario de la déformation à une échelle régionale pour les deux zones d'étude, afin de contraindre la géométrie du socle, la profondeur du Moho si possible, ainsi que de la flexuration lithosphérique, et les contrôles appliqués par la lithosphère profonde sur des processus de surface tels que la déformation, l'érosion et la thermicité.

We are interested here about the uplift and erosional history derived from kinematic and thermal modeling for two well known fold and thrust belt transects: the Canadian Rockies between Banff and Calgary and the Saharan Atlas - North Algeria profile crossing the Tell in the north to the Saharan Platform in the south. In this context of alternance of subsidence and uplift episodes, it is very important to reconstruct in detail the burial and thermal evolution of each potential source rocks identified in the basin, and which undoubtedly acquired their current maturity during various basin evolution episodes. To quantify the amount of erosion, vertical uplift and history of the lithosphere flexure in both regions, we have developed an integrated approach using 1D backstripping, 2D kinematic simulations and gravity calibration at the lithospheric scale, in order to : constrain the different sedimentary and topographic profiles through time, for the entire section (i. E. For the autochthon as well as for the foothills and the hinterland). This implies we must estimate the former thickness of eroded layers. For this purpose, we have used both restoration software, which provides results based on geometrical considerations, and a decompaction software, which provides independent estimates and subsidence curves, based on 1D thermal modeling, quantify the same parameters and establish the erosion profiles on key portions of these transects by defining the initial architecture of sedimentary strata and thrust faults. We have restored the section in its pre-orogenic configuration, starting from the present day architecture of the balanced cross-section. The majority of structural units has been restored by a flexural slip method. Then we had to specify the timing of each individual thrust fault motion. The basic assumption made for managing thrust initiation during this study was a forward thrusting sequence that propagates from the hinterland toward the foreland. For each deformation stage, the topography was reconstructed using the critical taper theory The final objective of this study is to establish a representative deformation scenario at a regional scale for both regions, in order to constrain in-depth the basement geometry, the Moho depth, as well as the attitude of the lithospheric flexure, and the controls applied by the deep lithosphere on surface processes such as deformation, erosion and thermicity.