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Burkhard, Martin

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Burkhard, Martin
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Ancien.ne collaborateur.trice
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https://libra.unine.ch/handle/123456789/34638

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    Relations entre dômes de socle et couverture plissée en front de chaîne de montagne : étude géologique structurale de la chaîne hercynienne de l'Anti-Atlas, Maroc
    (Neuchâtel : Université de Neuchâtel, 2004)
    Séverine Caritg
    ;
    Burkhard, Martin 
    La chaîne de montagne de l'Anti-Atlas longe d'est en ouest la bordure sud du Maroc. Cette chaîne intracratonique est issue de la collision entre les cratons ouest-africain et nord-américain lors de l'orogenèse hercynienne. Elle présente un style tectonique de type "pli de fond" (Argand 1924) où le socle précambrien affleure au nord sous forme de "boutonnières" poinçonnant régulièrement la couverture paléozoïque plissée qui s'étale vers le Sud. Au total, 10km de sédiments de type marge passive sont impliqués dans la déformation. Le métamorphisme associé à cette orogenèse étant relativement faible, l'Anti-Atlas a longtemps été considéré comme étant peu déformé. Le but de cette étude était donc de proposer un nouveau modèle tectonique de l'Anti-Atlas essentiellement basé sur l'observation de terrain et sur la création d'une solide base de données et de cartes structurales faisant défaut jusque-là. L'observation de terrain, complétée par l'analyse de cartes topographiques et géologiques ainsi que de photos aériennes, a permis de mettre en évidence le style polyharmonique du plissement. En effet, chaque horizon stratigraphique de la couverture paléozoïque plisse avec sa propre longueur d'onde. Trois niveaux majeurs de disharmonie ont ainsi pu être mis en évidence dans le Cambrien moyen, dans le Silurien et dans le Dévonien moyen. Un niveau de décollement est aussi soupçonné dans la Série Lie-de-Vin pour expliquer la différence de raccourcissement entre le socle et la couverture. Deux importantes bases de données structurales ont été créées concernant les plis et les failles observées dans la couverture paléozoïque. À partir de l'ensemble de ces données, deux cartes structurales détaillées ont pu être réalisées: l'une dans la partie occidentale de l'Anti-Atlas, l'autre dans l'Anti-Atlas central. À l'Ouest, la carte de Foum el Hassane-Assa montre une grande cylindricité dans le train de pli du Jbel Bani (Ordovicien) orienté NE-SW. En effet, les axes de ces plis sont parallèles et subhorizontaux et continus latéralement sur plusieurs dizaines de kilomètres latéralement. L'analyse des paléocontraintes montre que ce train de pli est lié à la formation d'un front de chaîne de montagne plissé lors d'un événement de raccourcissement horizontal majeur que l'on attribue à l'orogenèse hercynienne. Cependant, l'étude structurale de la région centrale de l'Anti-Atlas à Akka-Tata montre qu'une deuxième orientation de plis E-W vient se superposer à celle de la première génération orienté NE-SW, décrite dans l'Anti-Atlas occidental. L'analyse des paléocontraintes confirme l'existence de ces deux générations induite par la superposition d'une deuxième phase de raccourcissement horizontal d'orientation générale N-S. L'analyse des relations entre le plissement de la couverture et les soulèvements de socle montre que les phases de plissement sont toutes deux de type thick-skinned, avec leurs inversions de socle respectives, à l'origine de la géométrie en dôme et bassin typique des interférences de plis. Les "plis de fonds" de l'Anti-Atlas (soulèvements de socle) sont interprétés comme étant dus à des failles héritées du rifting fini-protérozoïque et réactivées en failles inverses, induisant un plissement forcé dans les séries de la couverture sus-jacente. On serait tenté d'associer ce soulèvement des blocs de socle précambrien à l'orogenèse du Haut-Atlas plus au Nord au Miocène supérieur. Cependant, une schistosité pénétrative associée au raccourcissement N-S a pu être observée au contact entre le socle et la couverture, en particulier à proximité de la boutonnière d'Aïgou. Cette ductilité suggère que la totalité de la pile sédimentaire était présente lors de cet événement, ce qui semble difficile à imaginer au Miocène supérieur. On propose donc un âge tardi-varisque aussi pour ce deuxième événement. Suite à ces observations, deux coupes équilibrées ont été réalisées dans la région de Foum el Hassane-Assa et celle d'Akka-Tata. Un raccourcissement total de la couverture de 15 à 20 % a été déterminé pour ces deux régions. Ces coupes ont aussi permis d'interpréter les structures en profondeur, notamment en ce qui concerne la géométrie du socle héritée du rifting fini-protérozoïque. On propose alors un modèle d'inversion tectonique de type thick-skin où le socle précambrien est impliqué dans deux phases de déformation de l'Anti-Atlas bien distinctes. Lors de la première phase de déformation, attribuée à l'orogenèse hercynienne majeure, le raccourcissement horizontal est principalement accommodé dans la couverture par le plissement polyharmonique. En revanche, la deuxième phase de déformation, supposée dater du Carbonifère supérieur ou Permien, se démarque par le soulèvement des blocs de socle induisant un plissement de type "forcé" dans la couverture.
  • Publication
    Accès libre
    Quantifying stresses and strains from the Jura Arc, and their usefulness in choosing a deformation model for the region
    (2000)
    Hindle, David
    ;
    Burkhard, Martin 
    In a study of the Jura arc, focusing on the aspects of finite strain, displacements and differential stresses, we have produced new data and models to explain the formation of the Jura arc and suggest that these models may be applicable as a classification for other arcs around the world. The classification of arcs has been greatly simplified to just three end member models. These end members are defined by the mechanisms of formation of the arcs. The different mechanisms imply different displacement vector and finite strain patterns. Additionally, all models involve some degree of passive rotation of material within the arc. We point out that previous classifications overlap, are contradictory or incorrect. New finite strain data recorded in the Molasse Basin from calcite twinning shows tiny strains (ca. 0.1%). These strains are an order of magnitude (at least) less than those suggested by folding (>1%) across the basin. The orientation data from finite strain analysis shows a divergent pattern of maximum shortening axes across the Swiss Molasse Basin. This mirrors the pattern from within the Jura to some degree. The shortening axes are very often oblique to fold axes trends. The strain data fits very well with a modelled "Primary Arc". Displacements have been estimated relative to a fixed line on the edge of the Internal Jura. This relative displacement field shows a near constant orientation over a small area of the Jura (ca. 50x40km). There is no strong lateral displacement gradient across the region which we take to be due to the small size of the zone studied. Importantly, our results suggest that there is no arc parallel extension (arc parallel strains are very close to 0%). This rules against both "spreading" and classical "orocline" models of formation for the Jura arc. Plan view strain models have been used successfully to show the consequences of different types of transport parallel simple shear on a region. Without some differential transport of a lower boundary of a region (developing strong simple shear) we do not reproduce the arcuate strain trajectories we find from arcuate mountain belts. We suggest that the strain features such as stylolites or twins are formed by the first increments of strain across a region and record a punctual strain state. The full finite deformation of the region, even in plan view, is accommodated by faulting and folding. transport parallel simple shear models remain a subset of "Primary Arcs" and this model is favoured for the formation of the Jura in the light of model results. Differential stresses across the Molasse Basin have been measured using different palaeopiezometric techniques based on calcite twinning. We find a large difference between results for identical samples depending on the technique used and suggest that this is due to the conditions under which the piezometers were originally tested and calibrated. we also suggest that on the basis of mechanical consideration and present day measures, we can favour the lower values over the higher ones.