Evolution oligo-miocène de l'Altiplano occidental ( arc et avant arc du nord du Chili, Arica ) : tectonique , volcanisme, sédimentation, géomorphologie et bilan érosion-sédimentation. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Evolution oligo-miocène de l'Altiplano occidental ( arc et avant arc du nord du Chili, Arica ) : tectonique , volcanisme, sédimentation, géomorphologie et bilan érosion-sédimentation.

Résumé

The oligo-neogene geodynamic evolution of Altiplano, at the latitude od "Codo de Arica", is characterised by an important compressive defonnation and volcanism. In the eastern part of the chain (Bolivia), the shortening is weIl documented (190-280 km), and it explain a very thick crust (65 km). However, in the western part, the geological history is not weIl known and in part controversial. The study of the Arica region, on three regional transects (to scale 1:50.000), permit to propose a representative model for the geodynamic evolution of the western Altiplano. The Oligocene (-35-26 Ma) is characterised by fluvial sedimentation, recorded in the deeper part of the Central Depression. The deposits, up to 500 m thickness, cover a topographically smooth regional unconformity. They are polymictic and provene from the East, from the erosion of a proto-Cordillera Occidental. They are cut by subvertical west-vergent faults. The Late Oligocene-Early Miocene (26-19 Ma) is a period of intense effusive and explosive volcanism. To the East (Cordillera Occidental), the volcanic arc is represented by a maximum of 2.500 m of andesites, dacites and rhyolitic ignimbrites, with alluvial and Iacustrine intercalations. This arc, very actif, was asociated to formation of collapse calderas. To the West (Precordillera and Central Depression), the fore-arc deposits are represented by up to 1.000m of rhyolitic ignimbrites (extra-caldera), with fluvial and lacustrine intercalations. In the Coastal Cordillera, oligo-miocene alluvial sedimentation is recorded in restricted bassins (<200 m thickness). Throughout this cycle, no evidence has been found for important tectonic compressive activity, except in a gentle folding in the Cordillera Occidental. The Neogene (--18-0Ma) is characterised by a andesite-dacitic volcanism, mainly effusif, developed in the Cordillera Occidental with a modest volume respect to the previous period. This volcanism was coeval of restricted fluvial syntectonic sedimentation. The deformation is represented by a west-vergent thrusts and folds system, involving the basement, and with a minimum shortening estimate to he 7 km. This deformation developed essentially in the west part of the Cordillera Occidental, between 18 and 5 Ma with Plio-Quaternary little reactivations. This implies a velocity of horizontal shortening, during Neogene, close to 0,54 km/Ma. In the Central Depression, during Miocene, fluvial and lacustrine sedimentation is represented by a maximum of 350 m of volcanoclastic deposits, which provene from the East. Close 12 Ma, the fluvial sedimentation ceased and a regional pedimentation surface developed. Afetr it, the fore-arc was afected by strong incision (down to 1.000 m) concentrated in a few valleys. The event would he associated to a regional climatic change, which have induced the desiccation of Atacama, coeval with an eustatic descent (maximum of 200 m). During Late Miocene-Quaternary, however, the incision is not only explain by exogene phenoma. Therefore, un major uplift (--800 m) of the fore-arc is infered. The uplift and marine abrasion have generated an abrupt coastal cliff, and in the incised valleys produced important ground-mass collapses. The coeval deformation ofthe fore-arc is located at the fault and gentle tlexure-folds associated to the blind propagation of the subvertical faults, which induce important vertical displacement (up to 850 m) and negligeable shortening (up to 100 m). The uplift of the Precordillera produced between 12 and 10 Ma, and it has been followed by a giant gravitational collapse. The Oligo-Neogene volcanic rocks ofArica are high-potassium calc-alkaline, and its composition do not vary significantly with time. However, we note an increasing enrichment of lithophiles elements, a more important participation of gamet as residual phase in the lower crust, and a relative decreasing ofthe partial fusion rate in the mantle source. On the other hand, the structural evolution and the erosion-sedimentation balance show that the Cordillera Occidental of Arica region bas been uplif and exposed to erosion since Eocene. In the considered period (Oligo-Neogene), the crustal thickning of the western Altiplano was slow respect to the eastern Altiplano and not only associated to the tectonic processus.
L'évolution géodynamique oligo-néogène de l' Altiplano au niveau du "Coude d'Arica", est caractérisée par déformation compressive et volcanisme importants. Dans la partie orientale de la chaîne (Bolivie), le raccourcissement est bien documentée (190-280 km), et il explique une croûte très épaisse (65 km). Dans la partie occidentale (Nord du Chili), cependant, l'histoire géologique n'est pas bien connue et est en partie controversée. L'étude de la région d'Arica, sur trois transects régionaux (au 1:50.000), permet de proposer un model représentatif d'évolution géodynamique pour l'Altiplano occidental. L'Oligocène (-35-26 Ma) est caractérisé par une sédimentation fluviatile, enregistrée dans la partie la plus profonde de la Dépression Centrale. Les dépôts, atteignant 500m d'épaisseur, recouvrent en discordance angulaire une surface d'érosion régionale peu accidentée. Ils sont poligéniques et proviennent de l'Est, de l'érosion d'une proto-Cordillère Occidentale. Ils sont affectés par des chevauchements subverticaux à vergence Ouest. L'Oligocène terminal-Miocène précoce (26-19 Ma) est une période intensive de volcanisme effusif et explosif. A l'Est (Cordillère Occidentale), l'arc volcanique est représenté par au maximum de 2.500 m d'andésites, dacites et ignimbrites rhyolitiques, intercalées de niveaux alluviales et lacustres. Cet arc, très actif, a été associé à la formation des caldeiras d'effondrement. A l'Ouest (Précordillère et Dépression Centrale), les dépôts d'avant-arc sont représentés par jusqu'à 1.000 m d'ignimbrites rhyolitiques (extra-caldeira), avec intercalations fluviatiles et lacustres. Dans la Cordillère de la Côte, une sédimentation alluviale oligo-miocène est enregistrée dans des bassins restreints (<200 fi d'épaisseur). Au cours de ce cycle, on ne note pas d'indices d'une activité tectonique importante, sauf un plissement faible dans la Cordillère Occidentale. Le Néogène (,...,18-0Ma) est caractérisé par un volcanisme andésito-dacitique, principalement effusif, développé dans la Cordillère Occidental avec un volume modeste par rapport à la période antèrieur. Ce volcanisme est accompagné d'une tectonique compressive importante associé à sédimentation fluviatile syntectonique relativement restreinte. La déformation est représentée par un système de plis et de chevauchements à vergence Ouest impliquant le socle, dont le raccourcissement minimum est estimé à 7 km. Cette déformation s'est développée surtout dans la partie ouest de la Cordillère Occidentale, entre 18 et 5 Ma avec des réactivations mineures pendant le Plio-Quaternaire. Ceci implique une vitesse de racourcissement horizontal, pendant le Néogene, de l'ordre de O,54km/Ma. Au niveau de la Dépression Centrale, pendant le Miocène, une sédimentation fluviatile et lacustre est représentée par au maximum de 350 m de dépôts volcanogéniques provenant de l'Est. Vers 12 Ma, la sédimentation fluviatile s'est arrêté et une surface de pédimentation régionale s'est mis en place. Postérieurement l'avant-arc a été affectée par une forte incision (atteignant 1.000 m) concentrée sur un petit nombre de vallées. L'événement coincide avec un important changement climatique qui a induit la désertification d'Atacama, accompagné d'une baisse eustatique (au maximum de 200 m). Pendant le Miocène supérieur-Quaternaire, cependant, la forte incision n'est pas expliquée seulement par effects exogènes. Un soulèvement majeur (-800 m) de l'avant-arc s'est donc produit. Le soulèvement et l'abrasion marine ont généré un abrupt côtier, tandis que dans les vallées incisées se sont déclenché d'importants glissements de terrain. La déformation contemporaine de l'avant-arc est localisée au niveau de failles et de plis flexures larges, associés à la propagation aveugle de chevauchements subverticaux avec des déplacements verticaux importants (jusqu'à 850 m) et des raccourcissements négligeables (jusqu'à 100 m). Le soulèvement de la Précordillère s'est produit entre 12 et 10 Ma, et il a été suivi d'un mega-glissement gravitaire. Les roches volcaniques oligo-néogènes d'Arica sont calco-alcalines fortement potassique, et leur composition varie peu au cours du temps. Cependant, on note un enrichissement croissant en éléments lithophiles, une participation de plus en plus importante du grenat comme phase résiduelle dans la croute inférieure, et une diminution relative du taux de fusion partiel dans la source mantélique. Par ailleurs, l'évolution structurale et le bilan érosion-sédimentation montrent que la Cordillère Occidentale d'Arica a été soulévée et soumise à l'érosion depuis l'Eocène. Au cours de la période considérée (Olîgo-Néogène), l'épaississement crustal de l'AltipIano occidental a donc été relativement lent par rapport à l'Altiplano oriental et non seulement liée à des processus tectoniques.
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tel-00546057 , version 1 (13-12-2010)

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  • HAL Id : tel-00546057 , version 1

Citer

Marcelo Garcia. Evolution oligo-miocène de l'Altiplano occidental ( arc et avant arc du nord du Chili, Arica ) : tectonique , volcanisme, sédimentation, géomorphologie et bilan érosion-sédimentation.. Géologie appliquée. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00546057⟩
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