Academic literature on the topic 'Bassins sédimentaires – Andes (Équateur)'

L'évolution géodynamique néogène des Andes équatoriennes a été enregistrée dans les séquences sédimentaires syn-orogéniques qui se sont déposées dans les bassins d'avant-arc, sur la façade pacifique, dans les bassins intra-montagneux, a l'axe de la chaine, et dans le bassin d'avant-pays, sur le versant amazonien. Nous avons réalisé une analyse stratigraphique et structurale ainsi qu'une évaluation de la masse sédimentaire accumulée dans ces bassins, a partir de données de sismique, de forages et de campagnes de terrain. L'évolution néogène peut ainsi être divisée en quatre périodes : 1) au miocène inferieur (23-21 a 14-12 ma), les flux sédimentaires a dominante argileuse alimentent les bassins avant-arc de Manabi et Progreso. Leur activité tectonique et leur géométrie sont contrôlées par des décrochements dextres associes a l'obliquité de la subduction a la marge équatorienne. Aucun bassin n'existe a l'axe de la chaine. Le bassin flexural amazonien est le réceptacle de dépots importants provenant du craton guayanais et de la cordillère orientale. 2) au miocène moyen terminal (14-12 a 10-9 ma) les bassins intramontagneux s'ouvrent en transtension dextre. Dans l'ensemble de l'avant-arc, les flux sédimentaires diminuent et le matériel dépose devient greseux. 3) au miocène supérieur (10-9 ma a 5,3 ma) les cordillères occidentale et orientale se soulèvent. Les bassins intramontagneux sont inverses et se ferment en transpression dextre. Le bassin amazonien enregistre une subsidence flexurale. 4) du pliocène a l'actuel, la chaine équatorienne est dans sa phase orogénique majeure. L'érosion domine dans le domaine montagneux en surrection. La zone subandine est comprimée et soulevée, permettant la mise en place définitive du système de drainage amazonien actuel. L'entrée en subduction de la ride de Carnegie provoque l'émersion des bassins avant-arc de Manabi et Progreso. Le bassin du golfe de Guayaquil s'ouvre et enregistre les plus forts taux d'accumulation de masse du néogène.

L'étude des bassins intramontagneux est envisagée ici comme l'un des moyens de reconstituer les différentes étapes de l'évolution néogène des Andes d'équateur. En effet, ils renferment une puissante série continentale qui enregistre les déformations accompagnant l'orogenèse et témoigne des conséquences sur le milieu de la naissance des reliefs. L’évolution mésozoïque et cénozoïque des Andes a pour élément moteur la subduction de la plaque océanique Farallon, puis Nazca, sous la plaque continentale Amérique du sud. L'équateur constitue une zone de transition entre les Andes septentrionales, caractérisées par l'accrétion à la marge de terrains allochtones, et les Andes centrales où ces derniers sont absents. Neuf bassins néogènes intramontagneux sont connus en Equateur. Il s'agit des bassins de: Chota, Quito-latacunga-Riobamba (dépression interandine), Cuenca, Giron, Nabon, Loja, Malacatos-Vilcabamba, Rio Playas et Zumba. Les principales étapes de leur évolution ont pu être dégagées. A la fin de l'oligocène, le mouvement décrochant dextre le long de failles régionales, correspondant le plus souvent aux sutures de collision, permet l'installation et l'approfondissement de bassins sédimentaires. C’est l'étape d'ouverture. Un régime tectonique transtensif prédomine. La transition miocène moyen-supérieur correspond au début du comblement des bassins. Il est lié à une évolution vers un régime tectonique transpressif et compressif. C’est l'étape de sénescence. Les bassins localisés dans la partie est de la chaîne voient leur évolution marquée par un soulèvement important de la Cordillère orientale. La période d'évolution principale des bassins s'achève à la fin du miocène. Ces observations, replacées dans le contexte régional, permettent de proposer le modèle d'évolution suivant. A la fin de l'oligocène, l'accélération de la vitesse de subduction de la plaque Nazca provoque la migration vers le nord des terrains allochtones accolés à la marge sud-américaine. Les sutures de collision constituent une zone de déplacement dextre ou prédomine un régime tectonique transtensif permettant l'installation des bassins. L’évolution vers un régime tectonique transpressif et compressif est contemporaine de plusieurs événements importants survenant à la limite miocène moyen-supérieur. L’accrétion du bloc de Choco, dans le NW de la Colombie, et le début de la subduction de la plaque Caraïbe vers le SE ont probablement conduit au blocage partiel du déplacement vers le nord des terrains allochtones. L’augmentation de la vitesse d'expansion de l'Atlantique sud entraîne une augmentation de la vitesse de convergence de la plaque Amérique du sud vers l'ouest. Ce phénomène a probablement conduit, par epaississement crustal, au soulèvement important de la Cordillère orientale durant le miocène supérieur. La fin de la période principale d'évolution des bassins néogènes d'Equateur correspond à un ralentissement important de la vitesse de convergence entre les plaques Nazca et Amérique du sud à la fin du miocène.

Ce mémoire constitue la synthèse des travaux de recherche effectués dans les Andes de la région de Cusco (Pérou). Cette région s'étend entre la bordure NE de la Cordillère Occidentale et la bordure SW de la Cordillère Orientale et constitue la terminaison NW de l'Altiplano. Les modèles interprétatifs issus de ces études sont importants pour la compréhension de l'évolution géodynamique des Andes au Méso-Cénozoïque. Ainsi une large part est faite aux résultats de la confrontation des méthodes structurales, sédimentologiques et magmatiques. On montre que l'évolution paléozoïque et méso-cénozoïque de la zone étudiée serait en partie contrôlée par une limite paléogéographique avec deux types différents de substratum. Cette limite se situe au niveau de la déflexion d' Abancay et du seuil Cusco-Puno. Le Permo-Trias doit être considéré comme une période transitoire entre le cycle hercynien et le cycle andin. Les principaux traits du bassin Permo-Trias sont des structures héritées (y compris la déflexion d'Abancay), qui ont aussi contrôlé toute l'évolution andine. La région de Cusco est caractérisée par plus de 10. 000m de couches rouges tertiaires d'origine continentale qui surmontent des sédiments marins et continentaux d'âge Crétacé à Paléocène. Ces Couches Rouges tertiaires se sont déposées dans des bassins synorogéniques liés aux déformations compressives andines. Des mouvements décrochants dextres apparaissent vers 50-44 Ma le long du seuil Cusco-Puno et en bordure NE du bassin mésozoïque sud-péruvien, conduisant à l'ouverture en transtension des bassins de Couches Rouges du Groupe San Jeronimo de Cusco, Sicuani, Ayaviri, Puno et vraisemblablement du Nord de la Bolivie. A cette époque le grand bassin altiplanique aurait commencé à se structurer. Un important changement du régime de contraintes vers 43-40 Ma provoque la fermeture en compression des bassins de Couches Rouges et le début de la sédimentation des conglomérats de la Formation Anta (événement compressif Inca1). Ce changement induit postérieurement une évolution du comportement de la limite Cordillère Occidentale-Bassin Couches Rouges, qui devient le siège de mouvements décrochants senestres, comme le montrent l'évolution des bassins Oligocènes-Miocènes. Ces mouvements senestres sont compatibles avec des modèles qui tentent d'expliquer la formation de l'Orocline bolivien. Les contraintes compressives (crises Quechua) sont des marqueurs de la fermeture des bassins néogènes. Les données géochronologiques semblent indiquer que l' activité magmatique dans la zone étudiée a été plus ou moins continue depuis l'Eocène (48 Ma) et que la répartition du magmatisme montre, par contre, une nette évolution dans l'espace. Les calculs de la déformation indiquent que les valeurs de raccourcissement obtenues à partir des données géologiques de surface, ne suffisent pas à produire l'épaississement crustal mis en évidence par la géophysique. Pour expliquer cet excès de volume on propose un sous-charriage de matériel continental provenant de la subduction ou l'apport de copeaux litbosphériques résultant de l'érosion tectonique. Cependant, si le doublement de la croute est entièrement dû au raccourcissement,la déformation en surface ne serait bien exprimée qu' en quelques endroits. La cinématique de plaques semble bien avoir un rôle sur la tectonique andine, ses crises et périodes ou événements, et la déformation est contrôlée par les grands accidents paléogéographiques
A synthesis of the geologic research undertaken in the Andes of Cusco area is presented. The area lie between the NE boundary of the Western Cordillera and the SW one of the Eastern Cordillera forming the NW extremity of the Altiplano. The interpretative model which results of this study is of major importanc for the understanding of the geodynamic evolution of the Andes during Mesozoic and Cenozoic. Structural, sedimentological and petrologic data are discussed. The geodynamic evolution is controlled during paleozoic and meso--cenozoic times by a paleogeographic limit between two different kind of substratum which are in contact along a boundary corresponding to the Abancay defiexion and the Cusco-Puno threshold. The Permo-Trias represents the transition between an Hercynian regime and the Andean one. The major features of the Permo-Triassic basin are inherited structures which furtherly controlled all the Andean evolution. The area of Cusco is characterized by more than 10. 000 m of Tertiary continental Red Beds which overlie marine and continental sequences of Cretaceous-PaIeocene age. These Red Beds were deposited in synorogenic basin during the Andean deformation in compressive setting. Strike-slip motions occur between 50 and 44?My along the Cusco-Puno threshold and near the NE boundary of the South-Peruvian Mesozoic basin, and result with the transtensive opening of the RedBeds basins and the deposition of the San Jeronimo Group in the Cusco, Sicuani,Ayaviri and Puno areas and possibly as far as Northern Bolivia, and representing the first settlement of the wide Altiplanic basin. A major change in stress regime occur at about 43-40 My leading to the compressive closure of the Red Beds basin and the beginning of the conglomeratic Anta sedimentation (Inca 1 tectonic event). The boundary between the Red Beds basin and the Western Cordillera, becomes a left lateral strike slip limit as shown by the evolution of the Oligo-Miocene basins. These left lateral displacement are in good agreement with the explicative model for the Bolivian Orocline. During that time (Qechua tectonic episodes) the Neogene basins were elosed in compressive tectonic regime. Geochronologic data suggest that the magmatic activity was more or less continuous since Eocene (48 My) times. However the spatial distribution of the magmatism was subject to strong variations. The quantification of the deformation shows that the amount of shortening obtained using surface geologic data cannot explain the crustal thickness observeed using geophysical data. A model involving the emplacement of continental material by underthrusting and tectonic erosion of continental crustal slivers in the subduction zone by is proposed in order to explain the volume excess. The plate kinematic seems to exercise an influence on the Andean geodynamic evolution, particularly through the event calendar, but the major control of the deformational patterns are the main paleogeographic boundaries

Cette thèse, par son approche multidisciplinaire et l'interprétation d'une quantité importante de données industrielles, apporte de nouveaux éléments dans la compréhension des systèmes de bassin d'avant-pays, en particulier dans le domaine andino-amazonien du nord-Pérou. Elle propose un nouveau modèle stratigraphique et structural de cette région, et reconstitue l'histoire de la déformation et de la sédimentation tout en les quantifiant, données indispensables pour modéliser les systèmes pétroliers et réduire les risques en exploration. Les résultats montrent que l'architecture structurale du bassin d'avant-pays de Marañon, le plus grand des Andes centrales, évolue latéralement d'une zone de wedgetop au SE à une zone de foredeep au NW. Au SE, il forme un prisme de chevauchements en partie érodé, connecté aux bassins wedgetop de Huallaga et Moyabamba. Cet ensemble constitue un seul système de bassin d'avant-pays, déformé par l'interférence d'une tectonique de couverture à vergence Est et d'une tectonique de socle en grande partie à vergence Ouest. Le raccourcissement horizontal total varie entre 70 et 76 km. La vergence Ouest de cette tectonique de socle est contrôlée par l'héritage de l'orogénèse Gondwanide (Permien moyen). Nous montrons qu'elle est à l'origine des importants séismes crustaux et destructeurs dans le bassin de Moyabamba. La tectonique de couverture, à vergence Est, présente un fort raccourcissement et est limitée aux bassins wedgetop de Huallaga et Moyabamba, où elle est contrôlée par la distribution géographique d'un important niveau d'évaporites d'âge permien terminal scellant les structures de l'orogénèse Gondwanide. Vers le NW, la déformation du bassin Marañon s'amortit progressivement, ce qui se manifeste par la transition vers une zone de dépôt de type " foredeep ". La déformation, bien que peu importante, y est toujours active et responsable de séismes de faible profondeur. D'un point de vue sédimentaire, cette thèse a permis de différencier quatre mégaséquences d'avant-pays dans le bassin de Marañon, définies à partir de corrélations stratigraphiques de puits et des discontinuités régionales identifiées en sismique. Une coupe structurale traversant le système Marañon-Huallaga a été restaurée en trois étapes depuis l'Eocène moyen pour reconstituer et quantifier la propagation du système de bassin d'avant-pays. Les quatre mégaséquences d'avant-pays et la restauration séquentielle montrent que le système Marañon-Huallaga s'est développé depuis l'Albien en deux étapes séparées par une importante période d'érosion durant l'Eocène moyen. Elles ont enregistrées successivement les soulèvements des cordillères occidentale et orientale des Andes du nord-Pérou, et celui de l'Arche de Fitzcarrald. D'un point de vue quantitatif, les taux de sédimentation calculés montrent une augmentation progressive depuis l'Albien, interrompue par l'érosion de l'Eocène moyen. Les modélisations pétrolières 2D, réalisées à partir d'une révision des systèmes pétroliers et de la restauration séquentielle du système Huallaga-Marañon, valorisent une grande partie des résultats obtenus dans cette thèse en simulant l'expulsion des hydrocarbures aux différentes étapes de la déformation du système Huallaga-Marañon et en montrant ses zones de piégeage potentielles
This thesis, through its multidisciplinary approach and the interpretation of a large amount of industrial data, brings new elements in the understanding of foreland basin systems, especially in the Andino-Amazonian field of northern Peru. It proposes a new stratigraphic and structural model of this region, reconstructs and quantifies the history of the deformation and sedimentation that constitutes the key data to model the petroleum systems and to reduce the risks in exploration. The results show that the structural architecture of the Marañon Foreland Basin, the largest of the central Andes, evolves laterally from a wedgetop zone in the SE to a foredeep zone in the NW. In the SE, it forms a thrust wedge partly eroded, connected to the wedgetop basins of Huallaga and Moyabamba. This set constitutes a single foreland basin system, deformed by the interference of an east-verging thin-skinned tectonics and a largely west-verging tectonics. The total horizontal shortening varies between 70 and 76 km. The western vergence of this thick-skinned tectonics is controlled by the inheritance of the Gondwanide orogeny (Middle Permian). We show that it is at the origin of the important crustal and destructive earthquakes in the Moyabamba basin. The east-verging thin-skinned tectonics shows a strong shortening and is confined to the wedgetop basins of Huallaga and Moyabamba, where it is controlled by the geographical distribution of a large level of Late Permian evaporites sealing the structures of the Gondwanide orogenesis. Towards the NW, the deformation of the Marañon basin is progressively amortized, which is reflected in the transition to a foredeep type deposition zone. The deformation, although not very important, is still active and responsible for shallow earthquakes. From a sedimentary point of view, this thesis has made it possible to differentiate four foreland mega-sequences in the Marañon basin, defined from well stratigraphic correlations and regional discontinuities identified in seismic. A structural section through the Marañon-Huallaga system has been restored in three stages since the Middle Eocene to reconstruct and quantify the propagation of the foreland basin system. The four foreland mega-sequences and the sequential restoration show that the Marañon-Huallaga system developed since the Albian during two stages separated by an important period of erosion during the Middle Eocene. They recorded successively the uplifts of the western and eastern Cordilleras of the Andes of northern Peru, and that of the Arch of Fitzcarrald. From a quantitative point of view, the calculated sedimentation rates show a gradual increase since the Albian, interrupted by the erosion of the Middle Eocene. The 2D petroleum modeling, carried out from a revision of the petroleum systems and the sequential restoration of the Huallaga-Marañon system, valorizes a large part of the results obtained in this thesis by simulating the expulsion of the hydrocarbons at the different stages of the deformation of the Huallaga-Marañon system, and showing its potential trapping areas

La marge d'Équateur est caractérisée par un bassin avant-arc formé par un socle crétacé et une couverture de sédiments marins d'âge Crétacé à Quaternaire. Le relief de cette zone comprend d'une part la cordillère Côtière proprement dite et la plaine Côtière, située entre la cordillère Côtière et les Andes. Ce travail porte sur l'évolution et le soulèvement de la cordillère Côtière durant le Néogène. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude géologique régionale de la cordillère côtière. À partir de l'analyse stratigraphique et structurale des formations géologiques, nous avons réalisé une carte géologique de la cordillère côtière au 1/500 000 qui nous a permis d'effectuer pour la première fois des corrélations stratigraphique et un schéma structural à l'échelle complète de la cordillère. Dans un deuxième temps nous avons réalisé une étude géomorphologique de la zone. À partir de l'analyse de MNT, d'images satellites et aériennes nous avons défini les principales caractéristiques morphologiques de la zone d'étude. En particulier, le travail a porté principalement sur l'analyse de la géométrie du réseau hydrographique, la mesure de la géométrie des vallées et du profil en long des rivières à l'échelle de la cordillère Côtière. En complément nous avons mesuré le profil longitudinal des terrasses alluviales le long du rio Jama et analysé la morphologie des cônes alluviaux qui se déposent au pied des Andes sur la plaine Côtière. Les résultats ont permis de proposer une évolution du soulèvement de la cordillère Côtière. Les mesures des incisions relatives des rivières suggèrent que le soulèvement de la cordillère Côtière n'est pas homogène et que la cordillère est segmentée en plusieurs blocs dont les taux de soulèvement relatif sont variables: les blocs du Nord présentant les incisions les plus importantes. L'analyse des profils longitudinaux des terrasses alluviales du rio Jama montre une activité néotectonique le long des failles du système de Jama. Le taux de soulèvement estimé à partir de cette analyse est de 0.9 à 1.2 mm/ an pour le segment central de la cordillère Côtière. L'analyse du cône de Santo Domingo, situé aux pieds des Andes, révèle une importante interaction entre le soulèvement de la cordillère Côtière et le remplissage sédimentaire de la plaine côtière dont le résultat est la réorganisation du réseau hydrographique en deux grands bassins hydrographiques: Guayas au Sud et Esmeraldas au Nord. A plus long termes, la géologie et la stratigraphie montrent que la partie du Sud a subis une plus forte érosion (soulèvement ?) qu'au Nord. La mise en évidence de plusieurs discordances à l'échelle régionale montre que la cordillère Côtière s'est soulevée de façon hétérogène depuis le Plio-Pléistocène formant un grand antiforme segmenté et contrôlé par des failles régionales qui présentent une direction proche de la direction du mouvement vers le NE-NNE du bloc Nord-Andin.

Les régions caraïbes et nordandines comportent, au crétacé, des séries magmatiques basiques, volcaniques ou ophiolitiques. L'étude petrologique analytique (majeurs, traces, terres rares, microsonde) de quelques séries du Costa Rica, de Colombie et d'Équateur, a permis leur identification magmatique et dynamique. La comparaison des laves à certaines séries volcaniques océaniques actuelles a conduit à une réinterprétation magmatique et géodynamique globale. Au Costa Rica, la péninsule de Santa Elena est formée d'une large nappe ophiolitique tholeiitique avec péridotites, cumulats gabbroiques et dolerites diverses (n-morb). Les iles Murcielago sont couvertes de ferrobasaltes t-morb. Santa Elena représente un témoin de croute océanique crétacée mis en place vers 70 ma et Murcielago un lambeau de plateau océanique soudé à l'Amérique centrale. La Colombie offre, au crétacé, et du nord au sud de la cordillère occidentale, un large éventail de formations océaniques: la série du Boqueron de Toyo, à volcanisme basaltique et intrusions diorito-tonalitiques (92 ma) témoigne du fonctionnement d'un arc insulaire immature. La série d'Altamira, a cumulats gabbroiques et basaltes primitifs illustre l'ouverture vers 80 ma d'un bassin en arrière de l'arc précédent. Le massif de Bolivar, correspond, avec ses cumulats tholeiitiques (i ou iia), a la croute océanique. La coupe de Buenaventura a Buga, avec ses nappes empilées riches en sédiments océaniques et en basaltes de type t-morb évoque des terrains constitués en plateau océanique et accrétés à la marge sud-américaine. En Équateur, le crétacé supérieur de la cordillère occidentale offre une situation analogue: des lambeaux de croute océanique sont dispersés le long d'une grande suture ophiolitique oblitérée par l'arc volcanique de Macuchi. La série de la Quebrada San Juan est l'équivalent de celle de Bolivar. Les basaltes (t-morb) du Grupo Pinon de la cote correspondent aussi à du matériel de plateau océanique accrété au bâti sud-américain

Ce mémoire constitue la synthèse des travaux de recherche effectués dans les Andes de la région de Cusco (Pérou). Cette région s'étend entre la bordure NE de la Cordillère Occidentale et la bordure SW de la Cordillère Orientale et constitue la terminaison NW de l'Altiplano. Les modèles interprétatifs issus de ces études sont importants pour la compréhension de l'évolution géodynamique des Andes au Méso-Cénozoïque. Ainsi une large part est faite aux résultats de la confrontation des méthodes structurales, sédimentologiques et magmatiques. On montre que l'évolution paléozoïque et méso-cénozoïque de la zone étudiée serait en partie contrôlée par une limite paléogéographique avec deux types différents de substratum. Cette limite se situe au niveau de la déflexion d' Abancay et du seuil Cusco-Puno. Le Permo-Trias doit être considéré comme une période transitoire entre le cycle hercynien et le cycle andin. Les principaux traits du bassin Permo-Trias sont des structures héritées (y compris la déflexion d'Abancay), qui ont aussi contrôlé toute l'évolution andine. La région de Cusco est caractérisée par plus de 10.000m de couches rouges tertiaires d'origine continentale qui surmontent des sédiments marins et continentaux d'âge Crétacé à Paléocène. Ces Couches Rouges tertiaires se sont déposées dans des bassins synorogéniques liés aux déformations compressives andines. Des mouvements décrochants dextres apparaissent vers 50-44 Ma le long du seuil Cusco-Puno et en bordure NE du bassin mésozoïque sud-péruvien, conduisant à l'ouverture en transtension des bassins de Couches Rouges du Groupe San Jeronimo de Cusco, Sicuani, Ayaviri, Puno et vraisemblablement du Nord de la Bolivie. A cette époque le grand bassin altiplanique aurait commencé à se structurer. Un important changement du régime de contraintes vers 43-40 Ma provoque la fermeture en compression des bassins de Couches Rouges et le début de la sédimentation des conglomérats de la Formation Anta (événement compressif Inca1). Ce changement induit postérieurement une évolution du comportement de la limite Cordillère Occidentale-Bassin Couches Rouges, qui devient le siège de mouvements décrochants senestres, comme le montrent l'évolution des bassins Oligocènes-Miocènes. Ces mouvements senestres sont compatibles avec des modèles qui tentent d'expliquer la formation de l'Orocline bolivien. Les contraintes compressives (crises Quechua) sont des marqueurs de la fermeture des bassins néogènes. Les données géochronologiques semblent indiquer que l' activité magmatique dans la zone étudiée a été plus ou moins continue depuis l'Eocène (48 Ma) et que la répartition du magmatisme montre, par contre, une nette évolution dans l'espace. Les calculs de la déformation indiquent que les valeurs de raccourcissement obtenues à partir des données géologiques de surface, ne suffisent pas à produire l'épaississement crustal mis en évidence par la géophysique. Pour expliquer cet excès de volume on propose un sous-charriage de matériel continental provenant de la subduction ou l'apport de copeaux litbosphériques résultant de l'érosion tectonique. Cependant, si le doublement de la croute est entièrement dû au raccourcissement,la déformation en surface ne serait bien exprimée qu' en quelques endroits. La cinématique de plaques semble bien avoir un rôle sur la tectonique andine, ses crises et périodes ou événements, et la déformation est contrôlée par les grands accidents paléogéographiques.