Tectonics of the Western Betics: From mantle extensional exhumation to westward thrusting - INSU - Institut national des sciences de l'Univers Access content directly
Theses Year : 2015

Tectonics of the Western Betics: From mantle extensional exhumation to westward thrusting

Tectonique de l'Ouest des Bétiques : de l'exhumation du manteau en contexte extensif au chevauchement vers l'ouest

Abstract

The thesis focuses on the Western Betics, which is characterized by two major thrusts: 1/ the Internal/External Zone Boundary limits the internal metamorphic domain (Alboran Domain) from the fold-and-thrust belts inthe External Zone, and 2/ the Ronda Peridotites Thrust allows the juxtaposition of a hyperstretched lithosphere with large bodies of sub-continental mantle rocks on top of upper crustal rocks. First part: New structural data are presented and used to argue for two Lower Miocene E-W-trending strike-slip corridors played a major role in the deformation pattern of the Alboran Domain, in which E-W dextral strike-slip faults, N60°-trending thrusts and N140°-trending normal faults developed simultaneously during dextral strike-slip simple shear. The inferred continuous westward translation of the Alboran Domain is accommodated by a major E-W-trending lateral ramp (strike-slip) and a N60°-trending frontal thrust. At lithosphere-scale, we interpret the observed deformation pattern as the upper-plate expression of a lateral slab tear and of its westward propagation since Lower Miocene. The crustal emplacement of the Ronda Peridotites occurred at the onset of this westward motion. Second part: New structural data together with Ar-Ar ages serve to document the changes in deformation processes that accommodate the progressive necking of a continental lithosphere. We identify three main successive steps. First, a mid-crustal shear zone and a crust-mantle shear zone accommodate ductile crust thinning and ascent of the sub-continental mantle. The shear zones act synchronously but with opposite senses of shear, top-to-W and top-to-E respectively in the crust-mantle extensional shear zone, and at the brittle-ductile transition in the crust. Second, hyper-stretching localizes in the neck, leading to an almost disappearance of the ductile crust and to crustal stretching values larger than 2000%, and bringing the upper crust into contact with the subcontinental mantle, each of them with theiralready acquired opposite senses of shear. Finally, high-angle normal faulting, dated by 40Ar-39Ar step-heating method on muscovite at ca. 21 Ma, cut through the Moho, where the ductile crust almost disappear and related block tilting ends the full exhumation of mantle in the zone of localized stretching. Third part: New geochronological data precisely constrain the transition from rifting to thrusting. Using U-Pb LA-ICP-MS dating, we identify two distinct episodes of crustal melting associated with two large-scale tectonic contacts that bound the Ronda Peridotites. The first episode of partial melting within the HT foliation at ca. 22.5 Ma is related to the extreme thinning of the continental crust and to mantle exhumation. The second episode of crustal melting at ca. 20 Ma, marked by leucocratic granite dikes, is related to the thrust emplacement of the section of thinned and hot continental lithosphere on top of crustal rocks.
Cette thèse se concentre sur les Bétiques occidentaux, qui se caractérisent par deux axes principaux: 1 / la limite de la zone interne / externe limite le domaine métamorphique interne (domaine alboran) des ceintures pliables et de poussée dans la zone externe, et 2 / la Ronda La poussée des péridotites permet la juxtaposition d'une lithosphère hypersétirée avec de grands corps de roches sous-continentales du manteau au sommet des roches crustales supérieures. Première partie: de nouvelles données structurelles sont présentées et utilisées pour plaider en faveur de deux couloirs de glissement de direction EW du Miocène inférieur ont joué un rôle majeur dans le schéma de déformation du domaine d'Alboran, dans lequel les failles de glissement dextre EW, les poussées de tendance N60 ° et des failles normales à tendance N140 ° se sont développées simultanément pendant le cisaillement simple dextre à glissement de frappe. La translation inférente continue vers l'ouest du domaine d'Alboran est compensée par une rampe latérale principale orientée E-W (glissement) et une poussée frontale orientée N60 °. À l'échelle de la lithosphère, nous interprétons le modèle de déformation observé comme l'expression de la plaque supérieure d'une déchirure de dalle latérale et de sa propagation vers l'ouest depuis le Miocène inférieur. La mise en place crustale des péridotites de Ronda s'est produite au début de ce mouvement vers l'ouest. Deuxième partie: De nouvelles données structurelles ainsi que des âges Ar-Ar servent à documenter les changements dans les processus de déformation qui s'accommodent du rétrécissement progressif d'une lithosphère continentale. Nous identifions trois étapes successives principales. Premièrement, une zone de cisaillement à mi-croûte et une zone de cisaillement à manteau de croûte permettent l'amincissement de la croûte ductile et l'ascension du manteau sous-continental. Les zones de cisaillement agissent de manière synchrone mais avec des sens de cisaillement opposés, de haut vers l'ouest W et de haut vers l'est respectivement dans la zone de cisaillement extensionnel du manteau de croûte et au niveau de la transition ductile-fragile dans la croûte. Deuxièmement, l'hyperétirement se localise dans le cou, conduisant à une quasi-disparition de la croûte ductile et à des valeurs d'étirement crustal supérieures à 2000%, et mettant la croûte supérieure en contact avec le manteau sous-continental, chacun d'eux avec ses sens opposés déjà acquis de tondre. Enfin, la faille normale à angle élevé, datée par la méthode de chauffage par étapes 40Ar-39Ar sur muscovite à env. 21 Ma, coupé à travers le Moho, où la croûte ductile disparaît presque et l'inclinaison du bloc connexe met fin à l'exhumation complète du manteau dans la zone d'étirement localisé. Troisième partie: Les nouvelles données géochronologiques contraignent précisément la transition du rifting au thrusting. En utilisant la datation U-Pb LA-ICP-MS, nous identifions deux épisodes distincts de fusion crustale associés à deux contacts tectoniques à grande échelle qui ont lié les péridotites de Ronda. Le premier épisode de fusion partielle au sein de la foliation HT à env. 22,5 Ma est liée à l'extrême amincissement de la croûte continentale et à l'exhumation du manteau. Le deuxième épisode de fonte crustale à env. 20 Ma, marquée par des digues de granit leucocratique, est liée à la mise en place de la poussée de la section de la lithosphère continentale amincie et chaude au sommet des roches crustales.
Fichier principal
Vignette du fichier
FRASCAGianluca.pdf (85.39 Mo) Télécharger le fichier
Origin Files produced by the author(s)
Loading...

Dates and versions

tel-02404302 , version 1 (11-12-2019)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02404302 , version 1

Cite

Gianluca Frasca. Tectonics of the Western Betics: From mantle extensional exhumation to westward thrusting. Tectonics. Université de Rennes 1, 2015. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02404302⟩
57 View
17 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More