Institut Universitaire Européen de la Mer Licence Sciences et Techniques, mention Bio-STU s.6 Les Pyrénées ARNAUD AGRANIER I.U.E.M. [email protected] 02 98 49 87 07 PLAN Introduction 1. Morphologie, présentation générale 2. La structure 3. Les formations anté-mésozoïque 4. Les formation post-Hercyniennes 5. Histoire géodynamique En substance : Les Pyrénées constituent un fragment de chaîne de montagne s’étendant de la côte Atlantique de l’Espagne à la Provence. Chaîne « Pyrénéo-Provençale ». Résultat de déformation et mouvements du Trias à l’Oligocène. Mouvements surtout décrochants, parfois extensifs et compressifs. Des subsidences locales accompagnent les mouvements extensifs (avec sédimentation) Des bassins flexuraux (tectonisés à présent) se trouvent à l’avant de la chaîne au début de sa formation. La tectonique compressive (structures les plus visibles) affecte le substratum antétriasique comme les sédiments postérieurs. La chaîne est à présent disloquée par les mouvements oligo-miocènes ayant entrainé l’ouverture de l’Atlantique. 1. Morphologie, présentation générale 400 km E-W relativement symétrique Versant N étroit et abrupte au dessus du bassin d’Aquitaine Versant S en paliers progressifs vers le bassin de l’Ebre Structure en éventail Faisceau montagneux ! contact entre le bloc ibérique et le bloc ouest-Europe Particularité : Série sédimentaires plissées / grande quantité de terrains paléozoïques et précambriens Particularité : Série sédimentaires plissées / grande quantité de terrains paléozoïques et précambriens 2. La structure Vaste affleurements de matériel ancien correspondant aux zones frontalières les plus élevées flanquées de régions où prédominent les terrains secondaires plissés Trois grands domaines : zone primaire axiale zone N. Pyrénéenne zone S. Pyrénéenne Chaque zone possède ses caractéristiques paléogéographiques, sédimentaires et tectoniques, magmatiques et métamorphiques propres. Trois grands domaines : zone primaire axiale zone N. Pyrénéenne zone S. Pyrénéenne La haute chaîne (3404m) = zone axiale chevauche au nord (FNP) la zone Nord pyrénéenne qui chevauche elle-même la zone sous-pyrénéenne (CFNP). Tectoniquement la zone la plus active = la zone N. On a un AXE TECTONIQUE au N le long du front N. Pyrénéen On a un AXE TECTONIQUE au N le long du front N. Pyrénéen déversement en EVENTAIL organisation lithologique ! organisation tectonique Au N de la faille N. Pyrénéenne ! mésozoïque, cénozoïque, rares terrains primaires Dissymétrie E-W en profondeur Histoire tectonique polyphasée complexe débutée au précambrien Déformation varisque ! plis redressés N110 Déformation alpine ! écailles déplacement vers le S Les éléments paléozoïques au N du front pyrénéen correspondent à des blocs provenant de la zone centrale Double chevauchement : FNP z. Axiale z. N.Pyrénenne CFNP z. Sous Pyrénenne Structuralement les Pyrénées se prolongent à l’Est dans les Maures Le profil ECORS !Reconstitutions Mais ce sera pour le prochain chapitre 3. Les formations anté-mésozoïque a. Cycle précambrien Revêtements de sédiments métamorphisés : Marbres anciennes arkoses séries détritiques de plateforme Anciennes roches volcaniques acides Zone axiale : parties Catalane et Ariégeoise (Carigu, Hpspitalet, Aston, Roc de France) Zone N Pyrénéenne : Agly, St Barthélémy, Castillon, Ursaya Etude difficile Orthogneiss oeillés pour l’essentiel (ancien granitoïdes porphyriques d’affinité calcoalcaline) Carigu = 535 Ma (Cadomien) b. Cycle Varisque Cambrien: Série épizonale pélitique Ordovicien: Grésopélitique Carbonates conglomérats volcanisme acide phase orogénique calédonienne pour certains ! phases taconique et éohercynienne Silurien: ampélites pyriteuses (schistes bitumineux) ! réducteur diversification des facies sédimentaires Fin Dévonien: détritisme = signe de du début de l’orogenèse varisque temps Tectonique Varisque polyphasée Variable d’un secteur à l’autre Plis droits N110 et E-W Métamorphisme épi-catazonal assez BP. Granitoïdes en association avec quelques laves basiques Batholites (surtout granodioritiques) entre 340 et 330 Ma. Fin de la phase ! molasses (Trias) = démantèlement de la chaîne et présence de grands bassins au front. 4. Les formations post-Hercyniennes Grande variabilité latérale dans les sédiments a. Le Trias a. Le Trias Plissement et sédimentation continentale dans petits bassins discordants associés à de minces couches de charbon. Bundsandtein : sédimentation molassique = grès rouges et conglomérats. Démantèlement Muschelkalk : Calcaires à passées marneuses et dolomie. Contexte marin. Keuper : Evaportites = sel, gypse et anhydrite. Milieu lagunaire. + magmatisme filonien basique On a donc un cycle marin complet transgression, régression. b. Le cycle pré aptien début de la phase pyrénéenne b. Le cycle pré aptien Au jurassique inférieur ! nouvelle transgression Jusqu’au crétacé inférieur On rencontre dans cette période : calcaires bioclastiques calcaires oolithiques passées marneuses discontinuités et lacunes locales Rq: le passage au crétacé inf. se fait de façon discontinue avec bauxite C’est le début de l’ouverture de l’Atlantique . c. Le cycle Aptien-Albien Ouverture du Golf de Gascogne (Atl. N.) Flyshes au N de la zone Axiale (subsidence). Sur la marge S. dépôt + grossiers (poudingues de Mendibelza) Les flyshes sont enfouis par subsidence ++ ! Métamorphisme : flyshes ardoisiers en parallèle des roches magmatiques se mettent en place + roches ultrabasiques (voir plus loin) Activité crustale distensive à cette époque d. Crétacé sup. : Au cénomanien, transgression généralisée : Calcaires néritiques dans les zones paléozoïques. Dans le sillon N. les flysches continuent à se déposer ! épaisseurs importantes. d. Crétacé sup. : Au cénomanien, transgression généralisée : Calcaires néritiques dans les zones paléozoïques. Dans le sillon N. les flysches continuent à se déposer ! épaisseurs importantes. Régression à la fin du Crétacé : partie orientale émergée au Maestrichien Nouvelle transgression surtout dans le sillon N ! sédiments marins sur les flysches. + épais complexe détritique = poudingues de Palassou jusqu’au début éocène. d. Crétacé sup. : Au cénomanien, transgression généralisée : Calcaires néritiques dans les zones paléozoïques. Dans le sillon N. les flysches continuent à se déposer ! épaisseurs importantes. Régression à la fin du Crétacé : partie orientale émergée au Maestrichien Nouvelle transgression surtout dans le sillon N ! sédiments marins sur les flysches. + épais complexe détritique = poudingues de Palassou jusqu’au début éocène. Démantèlement de la chaîne N = phase pyrénéenne à proprement parler. Phase paroxysmale de l’orogenèse au Bartonien (fin Eocène = 40-37 Ma) Quelques dépôt Néogènes dans la bordure du bassin d’Aquitaine. e. Le crétacé du point de vu tectonique : Parfois en contexte HT = « métamorphisme pyrénéen » Décrochements Sénestres E-W et raccourcissement N-S Nombreuses et importantes failles normales (Ces failles seront souvent reprises en compression à l’éocène) Elles limitent des bassins subsidants d’orientations variables 5. Reconstitution géodynamique Au Permien-Trias, l’ensemble France – Espagne est inclus dans la chaîne Hercynienne en voie d’effondrement gravitaire. La géographie est très différente de l’actuelle : L’Espagne et tout se qui se situe au sud du FNP était au NW de la position actuelle. A l’emplacement actuel de Perpignan se trouvait le bloc Corso-Sarde alors membre de l’Ibérie (pas sur la figure). Au Permien-Trias, l’ensemble France – Espagne est inclus dans la chaîne Hercynienne en voie d’effondrement gravitaire. La géographie est très différente de l’actuelle : L’Espagne et tout se qui se situe au sud du FNP était au NW de la position actuelle. A l’emplacement actuel de Perpignan se trouvait le bloc Corso-Sarde alors membre de l’Ibérie (pas sur la figure). La Méditerranée n’existe pas, l’Atlantique non plus. Puis l’ensemble Ibérico-Corso-Sarde se détache de la France et se met à Coulisser vers l’Est en créant une faille transformante (futur FNP). Au Permien-Trias, l’ensemble France – Espagne est inclus dans la chaîne Hercynienne en voie d’effondrement gravitaire. La géographie est très différente de l’actuelle : L’Espagne et tout se qui se situe au sud du FNP était au NW de la position actuelle. A l’emplacement actuel de Perpignan se trouvait le bloc Corso-Sarde alors membre de l’Ibérie (pas sur la figure). La Méditerranée n’existe pas, l’Atlantique non plus. Puis l’ensemble Ibérico-Corso-Sarde se détache de la France et se met à Coulisser vers l’Est en créant une faille transformante (futur FNP). Ce mouvement a lieu essentiellement au Crétacé moyen et supérieur. Il accompagne l’ouverture de la Atlantique Central puis du Golf de Gascogne. Ce mouvement de coulissage/rotation n’est pas parfait. !Composante extensive + décrochement ! pull apparts locaux. A l’ouest ce déplacement entraîne l’ouverture duy golf de Gascogne (lithosphère océanique). Cette extension a plusieurs conséquences dans le Pyrénées : -Phénomènes extensifs variables dans le temps et l’espace ! paléogéographie très instable et donc sédimentation variable (voir chapitre précédent). -L’amincissement (dissymétrique) de la lithosphère induit une remonté en surface de croute inf. et de manteau + resserrement des isothermes, fait remonter de l’asthénosphère sur une bande étroite le long de la zone de coulissement. Cette extension a plusieurs conséquences dans le Pyrénées : -Phénomènes extensifs variables dans le temps et l’espace ! paléogéographie très instable et donc sédimentation variable (voir chapitre précédent). -L’amincissement (dissymétrique) de la lithosphère induit une remonté en surface de croute inf. et de manteau + resserrement des isothermes, fait remonter de l’asthénosphère sur une bande étroite le long de la zone de coulissement. !très fort gradient thermique au mésozoïque ! le « métamorphisme pyrénéen » + baisse de ma pression dans l’asthénosphère ! fusion partielle avec magmatisme tholéïtique et alcalin. A la fin du crétacé sup, le coulissage ne s’accompagne plus d’extension mais de serrage. La croûte précédemment amincie est comprimée, tectonisée et vient se ficher dans l’Espagne. Les morceaux de croute inf et de manteau sont expulsés vers le haut et forment les massifs de granulite et de lherzolite (voir plus loin). Cette compression ! formation des chevauchements et de reliefs locaux. A l’avant des chevauchement s’installent des bassins subsidents (bassins flexuraux). La forte subsidence des sédiments détritiques grossiers (érosion des reliefs voisins) explique la grande épaisseur des des terrains crétacé sup./paléocène inf. A la fin du Crétacé sup. le serrage est très intense. Il n’y a plus de de mouvements décrochants mais seulement de la convergence N-S. Développement de structures compressives visibles en France et en Espagne. Cette compression dure tout l’éocène mais le paroxysme est d’âge variable dans l’espace. A partir de l’Oligocène, les mouvements intenses cessent. La chaîne devient la proie de l’érosion, son piedmont est recouvert en discordance par ses produits de démantèlement. L’ouverture du bassin Algéroi-provençal (et du golf du Lyon) sépare finalement la chaîne en deux (Pyrénées et Provence) et donne au sud de la France son visage actuel. 6. Un concernant le massif de Lherz FIN