Evolution morphotectonique post-compressive de la chaîne des Pyrénées : altération et démantèlement d'une surface d'aplanissement en cours de soulèvement

by Jessica Uzel

Doctoral thesis in Sciences de la Terre et de l'Environnement

Under the supervision of Yves Lagabrielle and Robert Wyns.

defended on 25-10-2019

in Rennes 1 , under the authority of École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022) , in a partnership with Université Bretagne Loire (2016-2019) (ComuE) and Géosciences (Rennes) (laboratoire) .

  • Alternative Title

    Morphotectonic evolution of the Pyrenean range during the post-compressive period : weathering and dismantling of an uplifting planation surface


  • Abstract

    The late to post-compressive evolution of the Pyrenees is characterized by the formation of a planation surface whose relics are observed today on top of the range. This surface is the subject of an abundant literature, where authors focused on the characterization of its geometry, extent and on the age and mechanism of its formation. The most recent studies showed that the planation surface probably formed at high elevation during the Oligocene - Upper Miocene interval. However, this elevation remains unconstrained. Our work brings a new qualifying element of the relics of the Pyrenean planation surface, which is the description of subtractive weathering profiles developed on these surfaces. Weathering in samples collected below surface remnants was dated by the 40Ar/39Ar applied to potassic manganese oxides. A Cretaceous age, consistent with the timing of the Pyrenean rifting during which the top of tilted blocs surfaced, and a Quaternary age were obtained. The lack of geochronological information between those two ages isinterpreted as a result of the reactivation of weathering profiles due to uplift during the post-compressive period. These results show that weathering continued until Quaternary times in the Pyrenees. The geomorphological analysis of the dismantling of the planation surface, based on miocene to present-day fluvial incisions analysis in the Western Pyrenees reveals the occurrence of an uplift of the range, which started during middle Miocene times. This uplift is confirmed for present-day by the analysis of a new InSAR dataset. The forcing mechanism of this uplift is discussed ar the African and Eurasian plates-scale. The middle Miocene to present-day uplift of the Pyrenees which provokes the dismantling of the planation surface may be explained by a propagation of the deformation from active plates boundaries toward intraplate areas caused by a reorganization of African - Eurasian plate motion.


  • Abstract

    L’histoire tardi- à post-compressive des Pyrénées est caractérisée par la formation d’une surface d’aplanissement dont les reliques sont aujourd’hui retrouvées au sommet de la chaîne. Cette surface a fait l’objet d’une littérature abondante dans laquelle les auteurs se sont appliqués à en caractériser la géométrie, l’extension ainsi que le mécanisme et l’âge de sa formation. Les études les plus récentes ont montré que la surface d’aplanissement s’était probablement formée en altitude au cours de l’intervalle Oligocène - Miocène supérieur. Cependant, cette altitude reste indéterminée. Ces travaux de thèse apportent un nouvel élément de caractérisation des reliques de la surface d’aplanissement en décrivant des profils d’altération soustractive préservés au niveau de ces surfaces. L‘altération d’échantillons collectés sous les surfaces reliques d’altitude a été datée par la méthode 40Ar/39Ar appliquée à des oxydes de manganèse potassiques. Un âge crétacé, cohérent avec l’âge du rifting pyrénéen au cours duquel les sommets de blocs basculés ont été émergés, ainsi qu’un âge quaternaire ont été obtenus. La lacune d’enregistrement de l’information géochronologique entre ces deux périodes est interprétée comme le résultat de la réactivation des profils d’altération liée au soulèvement de la chaîne au cours de la période post-compressive. Ces résultats montrent que l’altération a continué dans les Pyrénées jusqu’au Quaternaire. L’analyse géomorphologique du démantèlement de la surface, basée sur l’étude morphométrique des incision fluviales miocènes à actuelles des Pyrénées occidentales révèle l’implication d’un soulèvement de la chaîne, intervenu à partir du Miocène moyen. Ce soulèvement est confirmé pour la période actuelle par l’analyse d’un jeu de données InSAR. L’origine de ce soulèvement est discutée à l’échelle des plaques Afrique et Eurasie. Le soulèvement Miocène moyen à actuel des Pyrénées à l’origine du démantèlement de la surface d’aplanissement peut être expliqué par une propagation de la déformation engendrée au niveau des limites de plaques actives suite à une modification de la direction de convergence Afrique - Eurasie.


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