Évolution sédimentaire, structurale et thermique d'un rift hyper-aminci : de l'héritage post-hercynien à l'inversion alpine : exemple du bassin de Mauléon (Pyrénées)

Abstract

Localisé dans les Pyrénées occidentales, l’étude du bassin de Mauléon, permet d’appréhender l’évolution tectono-sédimentaire et thermique d’un rift hyper-aminci de son héritage pré-extensif à son inversion (cycle complet de Wilson). L’épisode permien reflète le passage de la convergence N-S enregistrée dans la Zone Axiale (310 à 290 Ma) à une phase d’extension E-W (290 et 275 Ma), conférant un héritage thermique, structural et rhéologique complexe à la lithosphère des Pyrénées occidentales. La préservation des traits paléogéographiques permo-triasiques rend impossible la réalisation d’un mouvement décrochant sénestre E-W au Mésozoïque entre l’Ibérie et l’Europe, dans cette partie des Pyrénées, questionnant les modalités d’ouverture des bassins nord-pyrénéens au Crétacé. Au cours de l’orogenèse alpine, le bassin hyper-étiré de Mauléon est inversé. La réactivation des structures crétacées conduit à la formation d’un pop-up lithosphérique dont les bordures présentent des styles de réactivation différents, localisé (Ibérie) vs distribué (Europe). La protubérance mantélique héritée de la phase de rifting crétacée empêche l’inversion complète du rift en jouant le rôle de buttoir. En 3D, les systèmes de chevauchement sont composés de plusieurs segments délimités par les zones de transferts N20° héritées du Permien conférant un caractère non-cylindrique au structures orogéniques pyrénéennes. L’héritage permien et crétacé contrôle à la fois l’évolution thermique synrift et post-collisionnelle du bassin de Mauléon. Les paléo-gradients géothermiques synrifts augmentent de manière graduelle des marges (~ 34°C/km) vers le bassin (~ 60°C/km). La température maximale est alors contrôlée par l’enfouissement et le flux thermique mantélique (100 mW.m-2). La différence de réponse thermique observées sur les bordures du bassin de Mauléon est liée au style de déformation compressive : diminution du gradient dans le domaine hyper-étiré et la marge européenne ~ 25.0 ± 2.7°C/km vs augmentation du gradient sur la marge ibérique < 30°C/km). L’étude tectono-sédimentaire des bassins mésozoïques adjacents d’Arzacq et de Tartas, couplée à un travail de synthèse sur les bassins péri-ibériques souligne les nombreuses différences existant entre ces bassins et ceux des marges hyper-étirées atlantiques. L’évolution de ces « bassins extensifs à pente douce » comprend trois grands stades de déformation : (1) un amincissement ductile de la croûte inférieure, sans déformation cassante significative dans la croûte supérieure, formant un rift symétrique (sag) ; (2) un glissement de la couverture prerift sur les évaporites du Trias; (3) une phase d’hyper-extension avec déformation fragile des marges proximales et amincissement ductile du domaine distal hyper-étiré (métamorphisme HT/BP).