La chaîne de Lengguru : évolution et structure d’un prisme jeune dans le contexte tectonique rapide de Papouasie occidentale

The Lengguru fold-and-thrust belt : evolution and structure of a young prism in the rapid tectonic context of West Papua

• Auteur / Autrice : Vivien Bailly
• Direction : Manuel Pubellier, Jean-Claude Ringenbach
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Prisme orogénique

Chaîne plissée

Tectonique rapide

Papouasie occidentale

Chaîne de Lengguru

Résumé

La chaîne plissée de Lengguru, en Papouasie occidentale (Indonésie) a toutes les caractéristiques d’un jeune prisme engagé dans un cadre tectonique variant rapidement. Son étude montre pourtant que le raccourcissement s’est arrêté récemment, et qu’il est actuellement dans un contexte extensif prononcé. Les données récentes de topographie, de forages ainsi que les lignes sismiques et nos données de terrain nous ont permis de dresser une nouvelle carte structurale et des coupes. On distingue dans la chaîne deux prismes superposés formés de sédiments marins de la marge australienne et écailles vers le SW contre un butoir crustal. La construction de ces deux prismes a commencée il y a moins de 11 Ma. Dans la zone externe du prisme de Lengguru, les structures sont scellées par un niveau érosif et une série clastique indiquant que la construction de la chaîne s’est arrêtée soudainement et que la convergence entre les plaques Pacifique et Australie s’accomode différemment. Au même moment, des unités métamorphique ont commencé à être exhumées dans les zone internes alors que le régime devenait extensif. Aujourd’hui, la chaîne est toujours sous l’effet d’une intense extension E-W. Nous pensons que l’extension observée coincide avec le changement de régime de la Chaîne Centrale de Papouasie d’un mouvement purement compressif à décrochant et à l’amorce des failles senestres de Paniai et Tarera-Aiduna. La structure actuelle de la chaîne de Lengguru résulte donc d’événements s’étant déroulés pendant un très court laps de temps; une première compression Nord-Est Sud-Ouest fin Miocène liée à un processus de subduction, une seconde du milieu du Miocène au début de Pliocène puis une extension généralisée à l’ensemble de la chaîne de la fin du Pliocène à aujourd’hui. Cette évolution, reliée à l’histoire de la ride de Misool-Onin-Kumawa et à celle du prisme de Céram, montre la mise en place de chaque unité à tour de rôle. Cette évolution montre donc les changements rapides d’accomodation de la convergence oblique de plaques provoquant, après sa mise en place, l’effondrement de la chaîne de Lengguru. Cet exemple illustre comment se termine une subduction durable. A l’échelle lithosphérique, la déformation reste enracinée à la zone de suture mais en surface, le raccourcissement est brutalement étendu à une large région pendant un court laps de temps (mise en place de la chaîne de Lengguru) avant d’être transféré à une autre limite de plaque

The Lengguru fold-and-thrust Belt in West Papua (Indonesia) has all the characteristics of a young orogen involved in a rapidly changing tectonic setting. The analysis of the young wedge shows however that its internal shortening has ceased recently, and that it is nowadays suffering severe extension. Recent topographic data, marine industrial seismic lines and drilling, were used with field observations and measurements to create detailed cross-sections and a new structural map. The study allows us to distinguish two superimposed prisms composed of stacked Mesozoic marine sediments of the Australian margin against a crustal buttress. The construction of these two wedges is younger than 11 m. Y. The structures of the Lengguru belt external zones are sealed by an unconformable clastic series, indicating that the construction of the Lengguru prism had aborted suddenly due to a change in the way the Australian and Pacific plate convergence was accommodated. At that time, the internal zones probably started to exhume metamorphic rocks and the tectonic regime became extensional. Nowadays the internal part of the Lengguru fold-and-thrust belt is undergoing an active east-west extension. We believe that the extension observed in the Lengguru wedge is coeval with a transition from a compressive to a transtensional regime illustrated in the Central Range of Papua, and the onset of the Tarera-Aiduna and Paniai left-lateral faults. The structure of the Lengguru belt therefore results from events occurring over a very short time span; a previous Late Miocene northeast-southwest compression linked to the subduction process, a second from Middle Miocene to Early Pliocene and a Late Pliocene-Quaternary global extension in the whole range. The evolution is compared with that of the Seram wedge and the Misool-Onin-Kumawa continental ridge to the west; where deformation is accommodated at a localized zone which jumps as convergence between Australian and Pacific plate proceeds. This evolution of the belt reflects rapid changes in the accommodation oblique shortening, with the isolated orogenic wedge of Lengguru foldand- thrust belt left to collapse. This example illustrates the way a long-lasting subduction terminates. At the lithospheric scale, the deformation remains rooted at the suture zone. However at the surface, the shortening is suddenly widespread over a large area during a very short time span (formation of the Lengguru belt) prior to being transferred to another plate boundary