Rôle de l’hyper-extension lors de la formation de systèmes de rift et implication pour les processus de réactivation et de formation des orogènes : l’exemple du Golfe de Gascogne et des Pyrénées

Role of hyperextension for the formation of rift systems and its implication for reactivation processes and orogen formation : the example of the Bay of Biscay and Pyrenees

• Auteur / Autrice : Julie Tugend
• Direction : Gianreto Manatschal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance le 28/11/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique du globe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Yves Lagabrielle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas J. Kusznir, Philippe Werner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Per Terje Osmundsen, Josep Anton Muñoz de la Fuente

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géophysique marine

Lithosphère

Pyrénées

Gascogne, Golfe de

Rifts

Mots clés libres

Amincissement crustal

Rifting

Réactivation

Formation des orogènes

Héritage

Pyrénées

Golfe de Gascogne

Crustal thinning

Rifting

Reactivation

Orogen formation

Inheritance

Pyrenees

Bay of Biscay

Résumé

Les études couplant des observations provenant des marges passives actuelles et d’analogues fossiles ont permis de mieux appréhender les mécanismes d’extension de la lithosphère. Néanmoins, l’évolution spatiale et temporelle des processus de rupture continentale et de formation de croûte océanique reste mal contrainte. Le Golfe de Gascogne et les Pyrénées sont utilisés dans ce travail comme laboratoire naturel pour étudier la formation et la réactivation des systèmes de rift. Le développement et l’application d’une approche terre-mer a permis d’identifier, caractériser et cartographier les domaines de rift formés lors de l’ouverture du Golfe de Gascogne et partiellement intégrés à l’orogène Pyrénéenne. Cette cartographie révèle l’architecture complexe de la limite de plaque Ibérie-Europe résultant d’une évolution fortement polyphasée. Plusieurs systèmes de rift spatialement distincts sont préservés à des stades d’évolution différents. Une segmentation importante partiellement héritée de la structuration prérift contrôle la formation des systèmes de rift ce qui a des implications pour la cinématique régionale. Plusieurs étapes de la déformation compressive ont pu être distinguées et mises en relation avec l’architecture héritée du rift. La réactivation est initiée dans le domaine de manteau exhumé. Après lasubduction de croûte hyper-amincie, la collision continentale est contrôlée par les domaines proximaux et de necking qui jouent le rôle de buttoirs. Ces résultats soulignent l’interaction étroite entre l’héritage pré-rift et l’évolution spatiale des systèmes de rift ainsi que l’importance de l’architecture du rift pour comprendre la formation des orogènes.

Knowledge on lithosphere extensional mechanisms has greatly benefited from studies made both at presentday rifted margins and onshore fossil analogues. Nevertheless, the spatial and temporal evolution of the processes leading to continental break-up and oceanic crust formation remains poorly constrained. The Bay of Biscay and Pyrenees is used in this study as a natural laboratory to investigate the formation and reactivation of rift systems. A new offshore-onshore approach is developed and applied to identify, characterize and map the rift domains inherited from the Bay of Biscay opening and partly integrated into the Pyrenean orogen. This mapping reveals the complex architecture of European-Iberian plate boundary resulting from a strongly polyphased evolution. Several rift systems spatially distinct are preserved at different evolutionary stages. An important segmentation partially inherited from the pre-rift structuration controls the formation of the rift systems, an observation that has important implications for regional kinematic restorations. Several steps in compressional deformation can be distinguished and related to the rift inherited architecture. Reactivation is initiated in the exhumed mantle domain. Following the subduction of hyperthinned crust, continental collision processes are controlled by the proximal and necking domains acting as buttresses. These results emphasize the role of pre-rift inheritance for the spatial evolution of rift systems and the importance of the rift-related architecture to unravel the formation of collisional orogen.