Thèses sur le sujet « Cicatrices (tectonique) – Andes (nord) »

La région la plus méridionale des Andes du Nord a été sujette à la collision et à l'accrétion des terrains océaniques de la plaque Caraïbe au cours du Crétacé supérieur. Ces processus a conduit au piégeage d'un fragment de la croûte océanique, le soi-disant Bloc Nord-Andin, entre une fosse nouvellement formée et la marge sud-américaine. Cette étude examine les rémanents du processus collisionnel à l’aide d'une analyse intégrée de la gravité, du magnétisme, de la sismique et des observations à la surface.Le modèle crustal résultant de ce travail suggère l’existence d'un arc insulaire bissecté par un bassin marginal, ces deux éléments transférés (presque sans déformation) à la marge continentale lors du processus d’accrétion. L’analyse des anomalies magnétiques et gravimétriques met en évidence l’existence d’un coin mantellique serpentinisé très probablement lié à l’arc magmatique formé entre l’Eocène moyen et le Miocène inferieur.Le bord sud du bloc accrété et son interaction avec la marge continentale sont étudiés ici avec plus de détail, indiquant que le développement local du haut structural externe (outer wedge) de Santa Elena peut être en relation étroite avec un processus de subduction oblique le long d’une jonction triple des plaques. La configuration qui en a résulté a conduit au développement de deux types de bassins génétiquement liés 1) série d'avant-bras s.s. contrôlé par le développement d'un avant-bras externe haut, et 2) un bassin limite de transformation qui enregistre les périodes de transtension et d’échappement tectonique
The SW Ecuador‐NW Peru forearc region is the southernmost location, where the Caribbean large igneous province (CLIP) interacted with the South American margin since the Late Cretaceous. The accretion of the CLIP to the margin led to the entrapment of the North Andean crustal Sliver, conforming the underlying basement of the forearc region in Ecuador, whereas in NW Peru, forearc depocenters involve rocks of continental affinity. Many existing tectonic reconstructions have treated these two areas independently, largely based on their crustal affinities. In contrast, this study integrates previous studies into an analysis of unpublished seismic profiles, potential field data, outcrop stratigraphy, and recent studies dealing with the dynamics of allochthonous terrane accretion along continental margins. Our integrated approach shows that SW Ecuador was dominated by a Late Cretaceous deforming outer wedge, which may have constituted a remnant of a northeast or northwest dipping obliquely obducted oceanic block at the edge of the CLIP. This tectonic phase was governed by plate instability, affecting NW Peru and SW Ecuador, followed by reestablishment of the margin by early Eocene. The resulting margin configuration and the spatial distribution of the different tectonic elements seem to have played a key role in the further Cenozoic development of the forearc region. The model presented in this study proposes that the accretion of buoyant oceanic terranes may have had a profound impact on the early margin configuration of SW Ecuador and NW Peru and led to the development of localized but genetically related forearc depocenters

La partie nord orientale des Andes de Mérida montre une suite d'évènements tectoniques complexes. Elle enregistre successivement: (1) le rifting jurassique avec la formation de grabens NE - SW dans lesquels se dépose la Fm. La Quinta; (2) l'orogenèse carai͏̈be (fini Crétacé supérieur - Oligocène précoce) avec la mise en place des nappes de Lara. Cette phase se caractérise par des plis d'orientation N070ʿ à N150ʿE; (3) la Fm. Morán et les unités carai͏̈bes sont remobilisées et déplacées vers l'ESE lors d'une compression ESE -WNW qui pourrait correspondre à la phase N105ʿE de Stéphan (1982), antérieure au Miocène moyen; (4) la phase andine, NW - SE à NNW - SSE, qui débute au cours du Miocène. Cette dernière est responsable de la naissance des plis NE - SW, qui proviennent parfois de la réactivation de grabens jurassiques. A proximité des accidents décrochants senestres subméridiens, la contrainte tourne dans le sens anti-horaire pour atteindre N100ʿE. Les relais de décrochements ou leur changement de direction créent des zones en transpression (structures en fleurs) ou en transtension (bassins rhomboédriques); (5) entre les failles d'El Empedrado et de Boconó, la contrainte actuelle est orientée NNE-SSW, ayant pour conséquence d'inverser le jeu des accidents subméridiens (senestres puis dextres). Le dénivelé important créé le long du bassin en transtension NE - SW de La Pastora entraîne une flexure de la couverture et la formation du plis de drapage de San Pedro. Au nord de la faille de Boconó et à l'est de la faille de Valera, le bloc de Trujillo est découpé en plusieurs compartiments par des failles décrochantes senestres sub-méridiennes. Nos observations de terrain dans les compartiments et à leurs limites, ainsi que les vecteurs glissements tirés des mécanismes au foyer des séismes confirment que le bloc de Trujillo s'échappe latéralement vers le nord ou le nord-est. A l'est de la faille d'El Empedrado, ce mouvement latéral est contrarié par la présence des nappes carai͏̈bes plus au nord
The northeastern part of The Mérida Andes shows a consecution of complex tectonic events. There, they were recorded successively: (1) the Jurassic rifting with formation of NE - SW grabens in which the red sediments of the La Quinta Formation were deposited; (2) the Caribbean orogeny (the last superior Cretaceous at the early Oligocene) with the remobilization of the Lara napes to their current position. This phase is characterized by the presence of orientation N070ʿ to N150ʿE; (3) the Fm. Morán and the Caribbean's units were removed and displaced toward the ESE at the moment of the compression ESE - WNW that could correspond to the phase N105ʿE of Stéphan (1982), previous to the middle Miocene; (4) the Andean phase, NE - SW to NNW - SSE that begins in the Miocene. This last is responsible for the birth of the NE - SW folds that sometimes comes from the reactivation of Jurassic grabens. Close to the right slip subverticales fault, the efforts turns or they change their orientation in anti timetable to arrive to N100ʿE. The relays of the strike-slip fault or their change in direction believe transpression areas (structures in flower) or in transtension (rhomboedric basins); (5) between the El Empedrado and Boconó faults, the present constraint is oriented NNE - SSW, having for consequence to reverse the game of the subverticales accidents (senestrals, then dextrals). The important difference created along the basins in transtension NE - SW transtension of the La Pastora drags a flexure of the covering and the formation of the San Pedro "drapage" folds. To the north of the Boconó fault and the east of the Valera fault, Trujillo's block is cut in several compartments by subverticales left strike-slip faults. Our field observations inside these compartments and in their limit, as well as the taken slip vectors of the focal mechanisms of earthquakes, they confirm that Trujillo's block escapes laterally toward the north or the northeast. To the east of the El Empedrado fault, this movement lateral is counteracting for the presence of the Caribbean napes more to the north

Le plan de thèse comprend les objectifs spécifiques suivants: D'après les observations de terrain, la carte géologique structurale sera obtenue en couvrant la zone géoréférencée entre le lac Buenos Aires et la rivière Mayer dans le sud des Andes de la Patagonie, province de Santa Cruz. L'analyse de la provenance a été faite par des études pétrographiques en grès à cinq coupes stratigraphiques représentatives des séquences considérées appartenant au Crétacé inférieur et au Miocène dans le secteur nord du bassin Austral. D'autres études préliminaires de diffraction des rayons X à un profil (appelé Veranada de Gómez). Aussi, deux unités lithostratigraphiques ont été datées et étudiées par provenance des zircons détritiques. Il est prévu de déterminer pour la zone d'étude, le début de l'avant-pays d'étape, et une estimation est obtenue l'âge de l'exhumation des régions d'origine, et donc une approche semi-quantitative à la fois de l'apparition du soulèvement, comme modèles de dispersion des sédiments. L'analyse complète de ces données donnera la structure générale de la dispersion paléogéographique et des sédiments de la bordure nord du Bassin du Sud pour s'harmoniser avec le patron du secteur sud, qui a alimenté la zone d'étude. De plus, une déformation fragile sera étudiée en analysant les failles striaes pour caractériser les déformations dans la zone
The thesis plan includes the following specific objectives: According to field observations structural geological map will be obtained georeferenced area covering between the lake Buenos Aires and Mayer River in the Southern Andes Patagonian, Santa Cruz province. Provenance analysis were done by petrographic studies in sandstones at five stratigraphic sections representative of the sequences considered belonging to the Lower Cretaceous and Miocene in the northern sector of the Austral basin. Further X-ray diffraction preliminary studies at one profile (called Veranada de Gómez). Also, two lithostratigraphic units were dated and study by detrital zircons provenance. It is expected to determine for the study area, the beginning of the stage foreland, and an estimate is obtained the age of the exhumation of the regions of origin, and thus a semi-quantitative approach at a time the age of onset of uplift, as sediment dispersion models. The comprehensive analysis of these data will give the general pattern of palaeogeographic dispersal and sediments of the northern edge of Southern Basin to mesh with the southern sector pattern, which fed the study area. Moreover fragile deformation will be studied by analyzing faults striaes to characterize the deformation events in the area

L'évolution néogène des Andes Centrales est caractérisée par la propagation vers l'est du front de déformation, depuis la Cordillère Orientale jusqu'à la Zone Subandine. Dans la Zone Subandine Nord de Bolivie (ZSNB), la déformation s'exprime par de larges synclinaux séparés par des anticlinaux de propagation de failles. Nous avons étudié les séries sédimentaires comme témoins du développement du relief, en réponse à l'activité tectonique. La déformation se propage durant l'Holocène et la tectonique serait maintenant active au niveau des chevauchements frontaux. Mais les données sismiques et GPS du réseau SNAPP montrent un raccourcissement négligeable dans cette région (Bevis et al., 2001). Ce travail a pour objet de décrire la propagation de la déformation du Miocène Inférieur à l'actuel et surtout d'analyser les déformations holocènes à partir des marqueurs géomorphologiques. Les successions sédimentaires le long de la ZSNB témoignent de la propagation des chevauchements et du passage successif, pour chaque région, d'une zone de dépôt forebulge à foredeep et enfin wedgetop. Les données AFTA nous indiquent qu'il y a eu propagation normale des chevauchements subandins depuis les zones internes vers les zones externes. Les chevauchements principaux sont actifs vers 20Ma dans la Zone Subandine Interne et vers 10Ma à la frontière entres les zones subandine Interne et Externe. Ce travail nous a aussi permis de dater les séries néogènes. Nous avons daté un niveau de tuff dans la Zone Subandine Externe, intercalé dans des grès fluviatiles. Il donne un âge Ar/Ar de 8.7+/-0.9 Ma. Ces grès correspondent au faciès distal des conglomérats de la Cordillère Orientale datés à 7.96 +/-0.6 Ma par Hérail et al. (1994). Au cours des 10 derniers milliers d'années la déformation s'est concentrée au front de la ZSNB. Les structures frontales se sont soulevées et des failles inverses ont affecté des niveaux de terrasse. La déformation se propage actuellement dans la zone de dépôt foredeep sous la forme d'un chevauchement aveugle. Sa présence est révélée par le soulèvement et l'incision des cônes de piedmont, l'alignement systématique des cônes distaux parallèlement à l'orogène et les déviations de rivières. Tout cela montre une activité tectonique holocène bien marquée, mais de faible intensité, localisée au front des Andes Centrales.

Les Andes Centrales sont l'exemple type d'une chaîne se développant le long d'une marge active en contexte non collisionel et résultent de la subduction légèrement oblique (-N75°E) de la plaque océanique Nazca sous le continent sud-américain. Elles sont caractérisées par la présence du haut plateau de l'Altiplano-Puna s'étendant depuis le Pérou au Nord jusqu'en Argentine au Sud et présentant une altitude moyenne avoisinant 4000 m. Le plateau est bordé par deux chaînes culminant à près de 6500 rn d'altitude : l'arc volcanique chilien à l'Ouest et la Cordillère Orientale à l'Est. Il possède une morphologie particulière s'exprimant sous la forme d'étendues planes montrant une forte extension géographique et est caractérisé par un drainage hydrographique interne. La croûte continentale y est fortement épaissie et atteint localement 80 km. Le haut plateau de la Puna se localise à l'extrême Nord-Ouest de l'Argentine (22°00'S-26°30'S et 65°30'W et 68°00'W) et correspond à la terminaison Sud de l'Altiplano bolivien. Il se caractérise par une altitude moyenne;::: 4400 m. Sa structuration interne s'organise en chaînons de socle épimétamorphique précambrien et paléozoïque, bordés par des chevauchements à forts pendages (;:::60°), s'orientant suivant une direction Nl0°E. Ces chaînons alternent avec des bassins compressifs intramontagneux cénozoïques au sein desquels le remplissage sédimentaire, pour majeure partie d'origine continentale, atteint des épaisseurs de l'ordre de 6000 m. Cette étude met en évidence (1) l'orientation des axes principaux de Ja déformation finie cénozoïque à travers la Puna. L'axe principal de raccourcissement (À3) est subhorizontal et s'oriente suivant une direction ONO-ESE à NO-SE, l'axe principal d'allongement (Àl) est subvertical. Les chevauchements n'admettent pas de composante décrochante marquée alors que l'on attend de la transpression dextre dans cette région. L'orientation du raccourcissement est oblique par rapport à une direction E-0 attendue. Ces directions ont probablement été déviées dans le sens horaire, en réponse à la courbure oroclinale de la chaîne durant le Cénozoïque. Des données d'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique permettent de s'affranchir de ces rotations. Elles indiquent qu'à l'échelle de la Puna, les directions principales de raccourcissement s'orientent initialement suivant une direction E-0 et qu'à l'échelle des Andes Centrales, elles s'organisent radialement autour de l'arc, au voisinage d'un front de déformation andin possédant une géométrie convexe vers l'Est et dont la courbure doit s'accentuer au cours du Cénozoïque, au fur et à mesure de sa propagation vers l'Est, (2) L'âge de l'initiation du raccourcissement horizontal à travers la Puna est considéré comme s'étant essentiellement produit durant la phase Quechua de l'orogenèse andine, au Miocène Moyen à Supérieur (14-10 Ma). Cependant, la nature du remplissage sédimentaire des bassins intramontagneux, la géométrie symptomatique de dépôts syntectoniques de certaines séquences paléogènes et des datations radiométriques par la méthode des traces de fission sur apatites indiquent qu'un raccourcissement significatif s'initie dès l'Eocène Supérieur à travers cette région arrière­ arc, (3) A travers la Puna, les rotations tectoniques obtenues par une étude de paléomagnétisme sont horaires. A l'échelle de la chaîne (depuis le Pérou/Nord Bolivie jusqu'au Nord Chili/Nord Argentine), les relations entre l'orientation des structures majeures et les rotations paléomagnétiques valident le modèle d'une courbure oroclinale progressive des Andes Centrales durant le Cénozoïque.

Le plateau de la puna (no argentine) correspond a la terminaison sud de l'altiplano bolivien. Il resulte de la convergence entre la plaque oceanique nazca et la plaque continentale amerique du sud, suivant une direction ene-oso. Le plateau est caracterise par une altitude moyenne 4400 m et une croute epaisse de 70 km. La carte topographique numerique, les images satellites, la cartographie de surface et les donnees de sismique reflexion, indiquent que la puna est composee d'alternance de blocs de socle protero-paleozoique et de bassins continentaux cenozoiques. Les chevauchements s'orientent nne-sso. Ils sont distribues a travers le plateau et vergent alternativement vers l'est et l'ouest. La cartographie et les analyses de populations de failles indiquent que les chevauchements n'admettent pas de composante decrochante dextre comme on pourrait s'y attendre dans cette region. L'age de l'initiation du raccourcissement de la puna est considere comme etant miocene superieur. Cependant, la geometrie du remplissage des bassins indique que la deformation s'est initiee au paleogene superieur. Les analyses de populations de failles indiquent que l'orientation des axes principaux de la deformation sont uniformes a travers la region. Les axes d'allongement sont verticaux, les axes de raccourcissement sont horizontaux et s'orientent no-se. Ces orientations sont obliques par rapport a la direction de convergence entre les plaques. Les directions de la deformation ont ete deviees horairement en reponse a la courbure de l'orocline bolivien. L'anisotropie de susceptibilite magnetique mesuree dans les sediments cenozoiques du plateau, montre des lineations magnetiques attribuees au raccourcissement. Ces donnees indiquent les directions de raccourcissement originales enregistrees par les sediments durant leur aimantation. La disposition radiale de ces directions autour de l'orocline bolivien resulte de la geometrie courbe du front de deformation flanquant la chaine a l'est.

Les bassins de l'avant-arc sont relativement peu connus à l'échelle globale. Au point de vue des ressources en hydrocarbures, leur étude est souvent délaissée car leur variabilité ne permet pas d'établir des règles précises pour l'exploration. Le seul gisement d'hydrocarbures considérés comme géant par les industries pétrolières, est situé au Pérou : le bassin de Talara. Nous avons étudié le bassin de Tumbes qui est situé au nord de cet important bassin pétrolifère dans le but d'en écrire la structure tectonique et l'architecture stratigraphique. Pour ce faire, nous l'avons étudié de manière pluridisciplinaire à partir de données de surface et de subsurface (sections sismiques, puits). Au point de vue structural, ce bassin longtemps considéré comme un bassin associé à des mouvements extensifs et transcurrents, montre une structure de prisme d'accrétion où les chevauchements dominent dans la partie inférieure tandis que la partie supérieure est essentiellement structurée par des failles normales gravitaires Un modèle tectonique est proposé qui consiste en la propagation de structures compressives en direction de la fosse depuis l'Éocène jusqu'à l'actuel. De grandes familles de failles normales sont rencontrées : un système à regard sud-est qui se branche sur un niveau de décollement profond et un système présentant de direction majeure s'entrecoupant dont le niveau de décollement demeure superficiel. Ce modèle tectonique suggère des structures piège de grande amplitude (plurikilométriques) qui n'ont jusqu'à présent jamais fait l'objet de puits d'exploration. Au point de vue de l'architecture stratigraphique du bassin de Tumbes, 15 cycles de variation du niveau de base ont été identifiés dans le remplissage oligocène-miocène. Il apparaît que l'amplitude de ces mouvements est variable. Cependant, cette méthodologie permet de corréler les observations sédimentologiques réalisées à terre et les informations fournies par la sismique en mer. Nous montrons qu'au niveau du champ Corvina, les niveaux cibles pour l'industrie pétrolière sont des ensembles turbiditiques qui se développent pendant les régressions forcées ou normales, séparés par des niveaux peu épais de granulométrie fine mise en place pendant les transgressions. Cette architecture stratigraphique en mer suggère une répétition réservoir-couverture permettant d'envisager des ressources nouvelles
Forearc basins are under explored areas by academic or industrials research. They are not considered as potential area by oil industry because only one giant oil field belongs to this type of basin. Such a oil field is located in the northern Peruvian forearc system: The Talara basin. Our research focuses on the Tumbes forearc basin located north of the oil bearing Talara basin. The aim of this work is to provided for oil industry skills about the tectonic style and the stratigraphic architecture of this basin in order to decipher its petroleum potential using a multisource approach of surface and subsurface data (seismic lines, well-logs). On a tectonic view point, we demonstrate that the basin structure is not a pull-apart one but an accretionary prism built by deep-seated north-verging thrusts reworked by shallow gravitational normal faults. A tectonic model is developed corresponding to the northwestward propagation since Eocene times, of thrust-related culminations bounded by south-east facing normal faults. This tectonic model suggests that anticline traps, which have never been explored, should become a new target for future exploration. Sequence stratigraphy allows us deciphering the stratigraphic architecture of the Tumbes basin. In the Oligocene-Miocene succession, 15 base level cycles have been identified onshore and have been correlated using seismic data to the offshore portion of the basin. The Corvina gas field has been the depositional area of thick turbiditic body (channels and fans) which have been deposited during periods of forced and normal regressions. These good reservoirs rocks are interbedded with thin fines which have been deposited during transgressive periods. Such a stratigraphic architecture suggests a alternation of good to fair reservoir topped by transgressive seals, which may increase significantly the hydrocarbon resources of the Tumbes forearc basin

L'évolution tectonique au cours du Néogène du flanc nord-occidental des Andes de Merida, entre Torondoy, Buena Vista et Valera, est envisagée à l'aide des différentes méthodes. L'analyse de l'image satellite Landsat T. M. N 006/054 met en évidence l'existence d'un ensemble de failles de direction sensiblement NW-SE qui possèdent un jeu vertical important pendant le développement de l'avant-fosse et influencent la répartition des dépôts néogènes. L'étude de terrain permet de distinguer deux unités : l'unité d'avant-pays au NW et l'unité chevauchante au SE qui sont séparées par une zone d'écailles où les formations sédimentaires meso-cénozoiques sont renversées. La modélisation a l'aide du logiciel Thrust permet d'interprêter la région de Torondoy-Valera comme une méga-structure anticlinale déformée sur un système de rampes et paliers associée à des chevauchements à vergence opposée. La géométrie est celle d'une zone triangulaire comportant une écaille crustale qui chevauche le bassin de Maracaibo (unité d'avant-pays) sur une distance pouvant atteindre 30 km. L'orogenèse andine se caractérise par l'existence de deux épisodes de déformations. - un premier évènement plicatif et tangentiel oriente NW-SE d'âge miocène est responsable de la formation d'un chevauchement aveugle à l'intérieur de l'avant-fosse. Des structures antithétiques apparaissent à l'arrière du plan de chevauchement principal ; - un deuxième évènement d'âge pliocène terminal-pleistocéne se manifeste ensuite par la formation de plis orientés NE-SW (anticlinal de Boscan, par exemple) au sein des formations mio-pliocènes (formation Betijoque).

Ma thèse se focalise sur l'étude des mécanismes qui ont conduit au soulèvement et à la construction du relief dans les Andes du Nord du Pérou. Dans cette région, la Cordillère Blanche forme les plus hauts sommets péruviens (> 6000 m) et constitue une anomalie à l'échelle des Andes. La morphologie de cette région des Andes est marquée par un pluton de forme atypique, allongé et à l'affleurement sur plus de 150 km. Ce pluton est bordé par une faille normale de plus de 200 km de long. La présence de cette faille normale majeure en contexte de subduction plane reste surprenante car ces zones de subduction planes semblent induire une augmentation du raccourcissement dans la plaque chevauchante. Mon travail a eu pour objectifs de caractériser les variations de l'état de contraintes régional, l'âge du soulèvement et de discuter les processus géodynamiques qui ont contribué à la formation du relief. Dans ce cadre, j'ai utilisé une approche pluridisciplinaire impliquant sur plusieurs échelles spatio-temporelles et comprenant à la fois de nouvelles données de terrain, leur analyse et leur modélisation.Mes données de microtectonique indiquent qu'il est possible de générer de l'extension au dessus d'une subduction plane à l'échelle régionale. Ces données sont en contradiction avec l'augmentation du raccourcissement classiquement attendue dans la plaque chevauchante. Mes nouvelles données de thermochronologie basse température et leur modélisation montrent une augmentation de l'exhumation induite par le soulèvement de la Cordillère Occidentale à 15 Ma. En les confrontant aux modèles précédents, je propose un soulèvement régional lié à l'aplatissement de la subduction et à la topographie dynamique associée.J'ai également étudié l'impact de l'arc Miocène sur le soulèvement à une échelle plus locale. Pour cela, j'ai compilé tous les âges de refroidissement du pluton disponibles dans la littérature. En parallèle, j'ai obtenu les premières données de profondeur de mise en place du batholite de la Cordillère Blanche. Cela m'a permis de proposer une structure du batholite en sills empilés puis basculés vers l'est. De plus, la modélisation des variations spatio-temporelle des taux d'érosion à partir des données de thermochronologie basse température indique une augmentation importante des taux d'érosion dans la Cordillère Blanche à partir de 2 Ma. L'arc Miocène ne semble donc pas contribuer significativement au soulèvement malgré sa probable contribution à l'épaississement de la lithosphère. En revanche, l'érosion glaciaire récente semble contribuer fortement à l'exhumation de la Cordillère Blanche et au basculement du batholite.Dans la dernière partie de ma thèse, pour quantifier l'importance de l'érosion dans la création du relief et le soulèvement, j'ai modélisé l'évolution du paysage de la région (FastScape). Mes modélisations numériques démontrent le rôle majeur de l'érosion et du rebond flexural associé dans la création du relief et les taux de soulèvement. Pour finir, basée sur les données de la littérature et celles apportées par mon travail de thèse, je propose un nouveau modèle pour expliquer la faille normale de la Cordillère Blanche dans son contexte régional. Ce modèle implique une faille normale d'extrado et l'érosion importante du mur de la faille
My thesis focuses on the mechanisms that controlled the uplift and construction of the relief in the northern Peruvian Andes. In this area, the Cordillera Blanca forms the highest peaks in Peru (> 6000 m), which is a topographic anomaly across the Andes. The morphology of the Cordillera Blanca is marked by an elongated pluton, which outcrops over 150 km. In addition, this pluton is bordered by the largest normal fault from South America. The presence of this major normal fault in a flat-slab context remains surprising because flat slabs usually induce an increase of the shortening in the overriding plate. The aim of my work is to characterize the variations of the regional stress field, the age of the uplift and discuss the geodynamic processes that contributed to relief building. To address these issues, I used a multidisciplinary approach involving new field data, their analysis and modeling.My microtectonic dataset reveals regional extension above the Peruvian flat-slab. This data contradicts the expected increase of shortening in the overriding plate. Modeling my new thermochronologic data shows an increase in the exhumation rates induced by the uplift of the Cordillera Occidental since 15 Ma. I propose that the regional uplift relates to the flattening of the subduction and associated dynamic topography.To address the impact of the Miocene arc on the uplift at a more local scale, I compiled the cooling ages of the pluton available in the literature. In parallel, I obtained the first amphibole thermo-barometry data that constrains emplacement depth of the Cordillera Blanca batholith. Following these data, I propose that the batholith is structured in eastward-tilted sills. In addition, modeling of the space and time variations of erosion rates based on the inversion of thermochronologic data indicates that erosion rates significantly increased in the Cordillera Blanca since 2 Ma. The Miocene arc seems to insignificantly contribute to the local uplift despite its contribution to the thickening of the lithosphere. Thus, I suggest that the recent glacial erosion contributes to the exhumation of the Cordillera Blanca and subsequent tilting of the batholith.Then, I modeled the landscape evolution for the Cordillera Blanca region to quantify the contribution of erosion in the relief building and the uplift. My numerical models (FastScape) evidence the importance of erosion and associated flexural rebound in fostering relief building and the uplift rates.Finally, based on all available data, I propose a new regional model to explain the Cordillera Blanca normal fault. This model implies an extrado normal fault and erosion of the footwall

Par une étude pluridisciplinaire, cette thèse propose un modéle d'orogénèse pour les Andes Centrales du nord du Pérou au niveau d'un transect situé entre 5 et 9°S de latitude. La structure de la chaîne est analysée grâce à la construction de ~600 km de coupes équilibrées. Le raccourcissement horizontal total calculé est d'au moins 220 km. La cinématique de la déformation du prisme orogénique a pu être déterminée à partir de données sismiques, de travaux de terrain, de datations de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th)/He sur Apatite) et de mesures de réflectance de la vitrinite. Les résultats montrent que la déformation est très influencée par les évènements tectoniques pré-andins. Des structures de rift permo-triasique, inversées dés le Turonien, contrôlent â partir de l·Oligocéne la déformation du prisme orogénique oriental andin composé de la Cordillère Orientale et de la zone Subandine. Du Turonien â l·Eocéne, la dpformation du prisme occidental, composé de la Cordillère Occidentale et des bassins d·avant-arc, se propage de façon continue et est influencpe par des structures extensives jurassiques. L·intpgration de donnpes gpophysiques (gravimptrie, sismicitp) â d·autres datations (UPb, Ar-Ar, 14C), indique que le prisme est toujours en cours de déformation. Le régime tectonique auquel est soumis le prisme orogénique est dépendant des vitesses de convergence des plaques, elles-mêmes corrélées avec le pendage de la subduction et les phénomènes magmatiques. Entre 17 et 8 Ma, le synchronisme de l·exhumation â l·pchelle de la chaîne à des vitesses variant de 0. 1 à 0. 2 mm. An -1 et sa surrection est attribué à la propagation du prisme orogénique à la vitesse de ~7. 1 mm. An -1. Vers 8 Ma, l·instauration d·une subduction plane engendrée en partie par l·entrpe en subduction du Plateau Inca permet l·arrêt de l·arc magmatique et la propagation de la déformation à la vitesse de 3. 6 mm. An -1 de 200 km vers l·avant-pays, guidée par l·hpritage tectonique. Le modèle tectonique proposé prouve que le climat plus humide depuis le Miocéne n·a pas d·influence sur la propagation de la dpformation. L·absence de hauts plateaux sur cette zone est attribuée au contexte de subduction plane depuis le Miocène infprieur et â l·plargissement du prisme depuis ~8 Ma
This PhD thesis aim to constrain the formation and structural style of Central Andes in northern Peru (5-9°S) using ~600 km of balanced cross-sections. The minimum horizontal shortening of the entire mountain belt is estimated at about 220 km. The eastern orogenic wedge composed by the Eastern Cordillera and the Subandean zone, has been sequentially restored and calibrated by syn-tectonic sedimentation geometry, apatite fission-tracks and (U-Th)/He dating combined with vitrinite reflectance measurements. Results show that the deformation is strongly influenced by inheritance tectonics. Permo-Triassic rifts are reactivated during Turonian times and are responsible of the Upper Oligocene deformation of the eastern orogenic wedge. Deformation of the continued western wedge, composed by the Western Cordillera and the forearc basins, occurs from Turonian to Eocene following inherited Jurassic extensive structures. The integration of new ages (U/Pb, Ar-Ar, 14C) and geophysical data (gravimetry, seismicity) proves that the orogenic wedge propagation is ongoing. Tectonic regime is closely related to plate convergence rates, themselves correlated to subduction dipping and magmatic processes. Between 17 and 8 Ma, the generalized exhumation rates ranging from 0. 1 to 0. 2 mm. Yr-1 is attributed to the 7. 1 mm. Yr-1 orogenic wedge propagation. Around 8 Ma, the slab subduction flattening, supported by the Inca Plateau subduction, is responsible of the magmatic arc ending and of 200 km eastward deformation front propagation. No climatic control is necessary to propagate the deformation. The absence of high plateaus on this transect is attributed to the flat subduction context with a too recent 8 Ma belt widening

La région des Andes du Nord est un domaine continental situé à l'extrême nord-ouest de la plaque sud-américaine. Cette région, longue de ~2200 km et large de 300 à 1000 km, est un laboratoire naturel pour l'étude du partitionnement de la déformation, du cycle sismique, et de la collision des domaines continentaux. La convergence rapide et oblique de la plaque Nazca sous l'Amérique du sud induit (1) une déformation élastique associée au blocage partiel de l'interface de subduction le long de la marge équatoriano-colombienne et (2) une contrainte de cisaillement à long-terme, qui se traduit par un mouvement de translation du Sliver Nord Andin (NAS) vers le nord-est par rapport à la plaque Sud-Amérique. De plus, la convergence du NAS produit également une diversité de la sismicité interplaque et intraplaque, observée depuis la fin du 19ème siècle. Par ailleurs, la collision vers l'est du bloc Panama et la subduction de la plaque Caraïbe induisent des déformations qui dominent la cinématique dans la partie nord du NAS. Les techniques de géodésie spatiale, en particulier les mesures par GPS/GNSS, permettent de quantifier les mouvements à la surface terrestre avec une précision millimétrique. L'intégration de ces mesures avec des modèles élastiques nous permet d'apporter des informations sur la cinématique et sur le niveau de couplage inter-sismique le long de l'interface de subduction. Cette thèse est consacrée à l'étude de la phase inter-sismique du cycle sismique avec un intérêt particulier pour la déformation continentale autour et au sein du NAS. L'objectif est d'affiner la cinématique de la plaque Nazca et du Sliver Nord Andin. Pour cela, les mesures GPS acquises par divers instituts de recherche et la collaboration Franco-équatorien (projets ADN et S5, Laboratoire Mixte International SVAN), entre 1994.0 et 2019.9 sont utilisées pour dériver un nouveau champ de vitesse horizontale à l'échelle continentale. L'analyse et la modélisation de ce champ de vitesse sont centrées sur deux axes principaux qui conduisent à la construction du premier modèle cinématique de blocs élastiques pour le NAS et les régions voisines. Ce modèle résout simultanément les rotations rigides des blocs et la distribution de couplage inter-sismique sur les interfaces de subduction, fournissant des taux de glissement des failles crustales cohérents avec la cinématique dérivée. En ce qui concerne la plaque océanique Nazca, nous proposons un nouveau pôle d'Euler qui décrit son mouvement actuel par rapport à l'Amérique du sud. Ce pôle a été estimé à partir de 5 sites GPS continus qui couvrent la quasi-totalité de la plaque. Notre analyse montre que les données sont compatibles avec la cinématique d'une seule plaque rigide (wrms = 0.6 mm/an). Notre pôle prédit un taux de convergence maximal de 65.5 ± 0.8 mm/an à la latitude ~30°S le long de la fosse chilienne, qui diminue à 50.8 ± 0.7 mm/an au nord de la Colombie, et à 64.5 ± 0.9 mm/an au sud du Chili. Cette étude révèle aussi que la composante est de la vitesse à l'île de Robinson Crusoé (latitude ~33.6°S) est ~4 à 5 mm/an plus rapide que le mouvement général de la plaque, en raison de la relaxation visco-élastique à la suite du séisme de Maule au Chili de magnitude Mw 8.8 en 2010. Le modèle cinématique obtenu pour les Andes du Nord confirme que les mouvements relatifs entre les plaques Nazca/SOAM et Caraïbes/SOAM ne sont pas accommodés sur le continent par un seul système de failles. Nous mettons en évidence une déformation interne de 2-4 mm/an, localisée sur des failles secondaires actives (les systèmes de failles Oca-Ancon, Santa Martha-Bucarmanga, Romeral et Latacunga-Quito-El Angel). Ces failles limitent des blocs tectoniques et définissent la rotation de 6 blocs. La limite orientale du NAS est définie par un système transpressif latéral dextre qui accommode 5 à 17 mm/an. Notre modèle quantifie l'ordre de grandeur des mouvements accommodés par la collision du bloc Panama avec le NAS sur des [...]
The Northern Andes is a continental domain located at the northwestern edge of the South American Plate. This ~2200 km long and 300 to 1000 km wide region defines a natural laboratory for various studies of divers processes, including deformation partitioning, inter-seismic coupling, and continental collision. The oblique and fast convergence of the Nazca plate beneath South America induces (1) elastic deformation induced by spatially variable locking at the subduction interface along the Equatorian-Colombian margin and (2) long-term shear stress, which results in a translation-like motion of the North Andean Sliver (NAS) towards northeast with respect to the South American plate. Furthermore, Nazca plate convergence also produces a diversity of interplate and intraplate seismicity, which has been observed since the 19th century. In the northwestern Andes, eastward collision of the Panama block against the NAS and the Caribbean subduction induce deformation that dominates the kinematics at the northern part of the NAS. Spatial geodesy techniques, in particular GPS/GNSS measurements, make it possible to quantify movements on the earth's surface with millimeter accuracy. The integration of these measurements with elastic models allows us to provide information about the kinematics and the inter-seismic coupling distribution at the subduction interface. This thesis focuses on studying the inter-seismic phase of the seismic cycle with a particular interest in the continental deformation along and within the NAS. The aim is to improve the kinematic models for the Nazca plate and the North Andean Sliver. For that, GPS measurements collected by several research institutes and the Franco-Ecuadorian collaboration (ADN & S5 projects, SVAN International Joint Laboratory), between 1994.0 and 2019.9 are used to derive a new and more refined horizontal velocity field at the continental scale. The analysis and modeling of this velocity field is centered on two main axes allowing to build the first kinematic elastic block model for the NAS and neighboring regions. This model simultaneously solves for rigid block rotations and spatially variable coupling at the subduction interfaces, providing crustal fault slip rates consistent with the derived kinematics. First, we propose a new Euler pole that describes the current motion of the Nazca plate with respect to South America. This pole is estimated from continuous measurements at 5 GPS sites, spatially sampling the entire plate. Our results show that GPS data are compatible with the kinematics of a single rigid plate (wrms = 0.6 mm/yr). Our pole predicts a maximum convergence rate at 65.5 ± 0.8 mm/yr at latitude ~30°S along the Chile trench, decreasing to 50.8 ± 0.7 mm/yr in northern Colombia, and 64.5 ± 0.9 mm/yr in southern Chile. A second-order result for the Nazca plate is that the velocity east component of Robinson Crusoe Island (latitude ~33.6°S) is ~4-5 mm/yr faster than the overall motion of the plate, which is induced by the visco-elastic relaxation following the Maule Mw 8.8 2010 earthquake in Chili. Secondly, our kinematic model for the northern Andes confirms that the Nazca/SOAM and Caribbean/SOAM relative motions are not accommodated inland by a single fault system. We find internal deformation at 2-4 mm/yr accommodated on active secondary faults (the Oca-Ancon, Santa Martha-Bucaramanga, Romeral, and Latacunga-Quito-El Angel faults). These faults bound tectonic blocks and define the rotation of 6 blocks. The NAS eastern boundary is found to be a right-lateral transpressive system accommodating 5 to 17 mm/yr of motion. Our model also quantifies the motion accommodated by the Panama block with respect to the NAS on active structures that we propose as new boundaries for these two continental domains. Relative motions take place at 6 mm/yr along the Uramita fault and 15 mm/yr in the Eastern Panama Deformed Zone. We also note that ~1 cm/yr of the Panama motion is transferred […]

Ce travail présente l'évolution géodynamique au cours du Cénozoïque, dans la Cordillère Occidentale des Andes Nord Péruviennes et dans les systèmes de bassins de la Chine du Nord. 1) L'évolution géodynamique dans les Andes Nord péruviennes : Après la phase majeure de déformation de la chaîne Andine d'âge éocène, des bassins intra-cordillérains s'installent dans les méga-structures de la Cordillère Occidentale du Nord Pérou. Ces bassins (Cajabamba, San Marcos et Namora) s'organisent parallèlement aux accidents majeurs de la chaîne. Ces bassins sont des demi-grabens où s'accumulent durant le Miocène des dépôts fluvio-lacustres. Durant cette période, l'état de contrainte correspond à une extension dont la direction est essentiellement ENE-WSW. Les bassins miocènes sont caractérisés par une subsidence modérée de 0,1 mm/an en moyenne. A la fin du Néogène et (ou) au début du Quaternaire la Cordillère occidentale est affectée par deux épisodes tectoniques compressifs-décrochants dont les directions de compression sont N105° puis N-S. Au cours du Quaternaire une extension de direction N-S s'instaure. La faille de Chaquilbamba, réactivée en 1937, et celle du Quiches, réactivée en 1946, témoignent de la permanence de cette phase tectonique. Les régimes tectoniques néogènes et quaternaires sont les conséquences géodynamiques des forces de volume dues à la haute topographie et des forces de bordure liées au couplage des plaques Nazca-Amérique au niveau de la zone de subduction. D'autre part, des orientations particulières des contraintes transmises dans la chaîne (σHmax orienté N-S) pourraient correspondre à des instabilités liées à la géométrie de la bordure de plaque ou de la Cordillère. 2) L'évolution géodynamique de la Chine du Nord : L'évolution géodynamique de cette région de la Chine a été établie grâce à l'étude du bassin de la Wei He. Ce bassin est un graben dissymétrique bordé au Sud par le système de failles des Qinling qui sépare les blocs Nord et Sud Chinois. La subsidence du bassin débute a l'Éocène (moyen) et se maintient jusqu'à nos jours, avec une lacune de dépôt à l'Oligocène supèrieur-Miocène moyen. Nous avons mis en évidence trois phases de subsidence dont les taux sont de l'ordre de 0. 1 mm/an au cours du Paléogène, de 0. 15 à 0. 30 mm/an au Néogène et atteint 1. 0 mm/an du Pliocène terminal à l'Actuel. L'analyse cinématique des failles montre que : (1) du Pliocène terminal à l'Actuel, le mouvement sur les failles majeures, d'orientation E-W à WNW-ESE, est normal-sénestre et la direction d'extension NW-SE, (2) au cours du Néogène le mouvement sur les failles majeures est normal-dextre et la direction d'extension NE-SW. Dans ces deux cas les régimes tectoniques sont extensifs. (3) Des mouvements décrochants-extensifs ont été observés sur les grands accidents. Ils correspondent probablement, à un régime décrochant-extensif d'âge paléogène dont la direction de traction est proche de E-W. Les régimes tectoniques étudiés dans le graben de la Wei He résultent de l'effet combiné de la collision Inde-Asie (au SW) et des subductions Pacifiques (à l'Est). La collision Indienne provoque l'expulsion vers l'Est du bloc Sud Chinois tandis que les subductions pacifiques induisent des grands rouleaux convectifs mantelliques et des remontés asthénosphériques au droit des fossés de la Chine du Nord où la croute est amincie
This work aims to study the Cenozoic geodynamic evolution of the Northern Peru intra-cordilleran basins and active faults and, of the Northern China rift systems. 1) The Cenozoic geodynamic evolution of the Northern Peru Western Cordillera : After the main Eocene shortening (Incaic phase) that affects the High Andes, several basins have been initiated along major faults in the Western Cordillera of the Northern Peru : the Cajabamba, San Marcos, and Namora basins. . . These one were half-grabens infilled by Miocene fluvio-lacustrine deposits. We exposed Miocene synsedimentary extensional tectonics having a ENE-WSW and NE-SW trending extensional direction. The mean subsidence rate of these half-grabens is moderate : 0. 1 mm/y. Two Late Neogene and Early Pleistocene compressional tectonics characterised by N105° and N-S trending shortening post-date the Miocene extension and pre-date a N-S trending extensional tectonics. This one was taking place during the Quaternary. The 1946 Quiches and, 1937 Chaquilbamba normal fault reactivations testify that this N-S trending extension is the present-day tectonic regime. The states of stress in the High Andes were produced by a combination of edge and, body forces. The edge forces are the effect of the convergence force on the South American plate limit and the body forces are the gravity forces due to the Andean high topography. We also showed that the intra-cordilleran states of stress can be modificated by instabilities produced by the plate edges or (and) montains belt geometry. 2) The Northern China geodynamic evolution : The Northern China geodynamic evolution was mainly exposed by the Wei He graben study (Shaanxi Province). This one is located along the EW-ESE striking fault system of the Qinling Shan which separates the Northern China Block (NCB) from the Southern China Block (SCB). The subsidence began, in the Wei He graben, during the Middle (or Early) Eocene time and continued up to present day with only one sedimentary gap observed during the Late Oligocene and Early Miocene times. During the Paleogene, the subsidence rate was in the order of 0. 1 mm/y. It increased during the Miocene (0. 15 to 0. 30 mm/y) to reach more than 1 mm/y at the present-day. The kinematic analyses of the main fault planes of the Wei He graben show that : (1) The Late Pliocene to Quaternary and present-day tectonic regime is extensional and characterized by NW-SE trending extensional direction which induced a normal movement with a little sinistral component on the main faults striking E-W to WNW-ESE. (2) During the Neogene times the tectonic regime was extensional with a NE-SW trending extensional direction which induced a normal movement with small dextral strike-slip component on the main faults. (3) An oldest tectonic regime produced strike-slip-normal motions on the main faults. This may be due to a Paleogene transtensional regime characterised by E-W trending extensional direction. These Cenozoic tectonic regimes were combined consequences of the India-Asia collision and of the Eastern Eurasia subductions. The collision produces the Southern China Block extrusion and the subductions produce convections and astenospheric upwelling

Ma thèse se focalise sur la compréhension de la structuration de la bordure nord de l’Altiplano: La Déflexion d’Abancay. Cette région qui marque la segmentation latitudinale des Andes Centrales au Pérou, surprend par son atypisme quant à son anomalie topographique positive et par l’obliquité prononcée des reliefs, des failles et du réseau hydrographique qui la composent. Incisée en profondeur par les rivières Apurimac et Urubamba, elles-mêmes capturées par les systèmes de failles défléchies, la Déflexion d’Abancay présente de nombreux plutons à l’affleurement, idéaux pour investiguer la dynamique des roches en profondeur et comprendre la place de la Déflexion d’Abancay dans la tectonique Andine. Cette dernière, occupe deux ensembles morpho-tectoniques différents : La Cordillère Orientale au nord et l’Altiplano au sud. Ces deux ensembles sont séparés par le système de failles crustales de l’Apurimac. Malgré ses caractéristiques saisissantes, la région d’Abancay est dépourvue d’étude poussée récente à son sujet afin de contraindre sa structuration et son évolution au cours du temps dans le contexte géodynamique andin depuis 40 Ma. J’ai développé une approche pluridisciplinaire basée sur des méthodes de thermochronologie basse-température, de modélisation thermo-cinématique des données obtenues et de géomorphologie quantitative afin de mettre en évidence les vitesses d’exhumation de la région, les mécanismes à l’origine de sa structuration et son évolution morphologique récente pour des échelles spatio-temporelles différentes. Je montre que la Déflexion d’Abancay enregistre dans sa globalité des taux d’exhumation de 0,2±0,1 km/Ma constants et uniformes au cours du temps entre 40 et ∼5 Ma. Cette exhumation est contemporaine au soulèvement des Andes Centrales en conséquence d’un raccourcissement crustal et/ou d’un flux de croûte inférieur à l’échelle des Andes Centrales. Dans ce contexte, La Déflexion d’Abancay s’intégrait dans un paléo-Altiplano partiellement ou totalement endoréique s’étendant bien plus au nord (∼10°S) que son extension septentrionale actuelle (∼14°S). Bien que le nord de la Cordillère Orientale et l’Altiplano conservent des taux d’exhumation identiques après ∼5 Ma, le sud de la Cordillère Orientale enregistre une augmentation abrupte de ces derniers (1,2±0,4 km/Ma) créant un différentiel d’exhumation latitudinal. Cette augmentation locale de l’exhumation s’explique par l’action conjointe de l’incision par capture et érosion régressive du paléo-Altiplano par la rivière Urubamba ainsi qu’un soulèvement tectonique par basculement de la Cordillère Orientale au travers de l’activité en rétrochevauchement du système de failles crustales héritées de l’Apurimac. Compte tenu de ces interprétations, je propose une nouvelle définition géologique de la Déflexion d’Abancay et j’avance l’hypothèse d’une syntaxe tectonique comparable aux syntaxes Himalayennes ou Alaskiennes de par les similitudes morphologiques et tectoniques de la région
I focus my thesis on the understanding of the structuration of the Altiplano northern edge: the Abancay Deflection. This region marks abruptly the latitudinal segmentation of the Peruvian Central Andes and presents striking features such as a positive topographic anomaly in comparison of its surroundings, relief obliquity, faults et rivers deviations. Numerous plutons, deeply incised by the Apurimac and Urubamba Rivers, outcrop in the core of the Abancay Deflection. This is a key that permit us the quantification of the rock kinetics at depth in that region. The Abancay Deflection is located over two morpho-tectonic areas: The Eastern Cordillera northward and the Altiplano to the south. The crustal-scale Apurimac fault system separates these two regions. Despite these significant characteristics, the Abancay Deflection is poorly documented and no recent study deals about its long-lived structuration in the Andean geodynamic context since 40 Ma. I developed a multidisciplinary approach based on low-temperature thermochronology, thermo-kinematics modeling and quantitative geomorphology to determine exhumation rates in the studied area, to unravel the mechanisms behind its structuration and to define its recent morphological evolution for different spatial and temporal scales. I demonstrate that the Abancay Deflection registered globally steady and uniforms exhumation rates of 0.2±0.1 km/m.y. between 40 and ∼5 Ma, contemporary to the Central Andes surface uplift. This exhumation pattern marks a large-scale tectonic shortening and/or a lower crustal flow. In this context, the Abancay Deflexion was an integrant part of a paleo-Altiplano extending northward (∼10°S vs. ∼14°S nowadays) partially or totally internally drained. Although the northern Eastern Cordillera and the Altiplano kept identical exhumation rates after ∼5 Ma, the southern Eastern Cordillera experienced a rapid increase of these ones (1.2±0.4 km/m.y.) creating a latitudinal differential exhumation pattern. I explain this very sharp and local increase of exhumation by the common work of the incision by capturing via regressive erosion the paleo-Altiplano through the Urubamba River together with a tectonic uplift tilting the Eastern Cordillera through the backthrusting activity of the inherited crustal-scale Apurimac fault system. According to these interpretations, and regarding the morphological and tectonics similarities, I propose a new geological definition for the Abancay Deflection and that this area is a tectonic syntaxis similar to the Himalayan or Alaskan syntaxes

L'objet de cette thèse est l'étude de la transition entre les Andes Septenuionales cordilléraines à ophiolites (Equateur. Colombie) et les Andes Centrales marginales (Pérou). Le travail souligne que l'apparente continuité de la chaîne est due essentiellement à son évolution post-éocène. Celle-ci masque en partie une évolution mésozoïque et éo-tertiaire dans laquelle on reconnaît au contraire des évolutions différentes selon les segments considérés. On montre que l'histoire mésozoïque de la marge est régie par l'existence de deux arcs volcaniques d'âge jurassique et crétacé. A partir de données structurales et paléogéographiques. Un modèle qui fait appel à l'accrétion d'un micro-bloc continental (Amotape-Tahuin) à la marge péruvienne au cours du Néocomien est présenté. Ce modèle est confronté à des données gravimétriques et paléomagnétiques nouvelles qui étayent le modèle proposé. L'évolution cénozoïque de la l'orogène est retracée grâce à l'analyse structurale de la déformation andine. A l'analyse sédimentologique des dépôts continentaux cénozoïques, et à de nouvelles datations radiométriques. Ces méthodes permettent d'établir le premier calendrier de l'évolution tectono-sédimentaire des Andes de Huancabamba. Les principales phases andines sont datées et les structures majeures dont elles sont responsables sont analysées en détail. On met ainsi en évidence une forte diminution du taux de racourcissement du sud vers le nord. Un modèle dans lequel cette diminution est à l'origine des déflexions de Cajamarca et Huancabamba et de l'amortissement des écailles du Maranon vers 4°S est en accord avec les données structurales acquises. Le travail aboutit à ne synmèse de l'évolution géodynamique de la marge nord-péruvienne dans laquelle les grandes étapes andines du magmatisme de la tectonique et de la sédimentation continentale sont reliées à l'histoire cinématique de la plaque Nazca et comparées à celles d'autres domaines andins. Enfin l'origine de l'épaississement crustal est discutée. Pour rendre compte de l'acquisition du relief andin et de la racine de la chaîne, l'équilibrage du profil crustal nord-péruvien conduit à un modèle mécanique qui fait intervenir un système d'imbrication et de méga-duplex à l'échelle de la croûte continentale
The Huancabamba Andes represent a transitional segment between the Northem Andes of Ecuador and Colombia, considered to be a cordilleran orogen related to the abduction or accretion of oceanic terranes, and the Central Andes of Peru, considered as a marginal orogen exclusively related to the subduction of oceanic lithosphere from the Mesozoic to the Present. The geological study presented here shows that the northwestem peruvian margin has undergone a specifie Mesozoic evolution distinct from that of the neighbouring Central Andes. Paleogeographic reconstructions and structural evidence point to the distinction of two volcanic arcs during the Upper-Jurassic and the Cretaceous. An hypothesis dealing with an arc jump and the neocomian accretion of a continental terrane is proposed. The results paleomagnetic and gravimetric studies are presented. They are consistent with the accretion model and suggest that the Mesozoic evolution of Northern Peru is characterized by terrane accretion, more closely related to the processes observed in the Northern Andes than to those classically assumed for the Central Andes. New structural, sedimentologic and radiometric data lead to a detailed reconstruction of the Cenozoic andean orogeny. The main tectonic and magmatic phases are dated and their control on andean red-bed sedimentation is analysed. These results show that the Huancabamba Andes display mid-Tertiary to Quatemary features which are similar to those of the Central Andes. The main structural features of the Northern peruvian Andes (i. E. Deflections and fold and thrust belts) are described in detail. The geometry and sequence of thrusting evidence the eastward migration of tectonism during andean orogeny. General conclusions and discussions lead to a geodynamic model in which shortening and its rate variation along strike are the main mechanisms responsible for crustal thickening and deflection of struc tures observed in the Huancabamba Andes. Finally, an imbricated crustal duplex model is presented

Cette thèse, par une approche multidisciplinaire, propose un nouveau modèle d'orogène à double vergence pour les Andes Centrales du Nord, expliquant l'épaississement crustal et la topographie actuelle. Une nouvelle synthèse structurale et stratigraphique à travers l'avant-arc et la Cordillère Occidentale a permis de révéler la présence d'un chevauchement majeur à vergence Ouest. Pour la première fois, la construction d'une coupe équilibrée traversant toutes les Andes Centrales du Nord, combinée à des données thermochronologiques, illustre un modèle orogénique à double vergence se propageant de façon synchrone depuis ~30 Ma avec un raccourcissement total de 158 km. Une modélisation numérique de l'évolution tectono-climatique de l'orogénèse nous montre le contrôle tectonique sur le climat régional des Andes avec l'accélération de l'aridification du versant Ouest à ~15 Ma et au Pliocène, ainsi que le soulèvement tardif et la formation d'un équivalent de l'Altiplano, qui aurait été incisé et vidangé récemment par la rivière du Marañón
Using a multidisciplinary approach, this thesis proposes a new double-verging orogen model for the Northern Central Andes, which can explain the crustal thickening and the current topography interacting with a complex climate. A new structural and stratigraphic synthesis across the forearc and the Western Cordillera revealed the presence of a major western vergence thrust. For the first time, the construction of a balanced cross-section through the whole Northern Central Andes, combined with thermochronological data, illustrates a double verging orogenic model propagating synchronously since ~30 Ma, with a total shortening of 158 km. Numerical modeling of the tectono-climatic evolution of the Andean orogeny shows the acceleration of the aridification in its western flank at ~ 15 Ma and during the Pliocene, as well as the late uplift and the formation of an equivalent of the Altiplano, which would have been incised and emptied recently by the Marañón River

Les Andes constituent l'une des plus hautes chaînes de montagnes du globe et se développent en contexte de marge active, à l'aplomb de la zone de subduction de la plaque océanique de Nazca sous la plaque continentale sud-américaine. Dans les Andes centrales, le développement de l'Altiplano-Puna apparaît en contexte non collisionel. La convergence oblique de la plaque Nazca par rapport à l'Amérique du Sud contribue à segmenter la chaîne andine du Nord au Sud en secteurs marqués par des conditions cinématiques différentes et séparés par des zones de transfert. L'Altiplano-Puna est limité au Sud par la zone de transfert de Tucuman (TTZ). Cette transition entre la Puna et les Sierras Pampeanas (27°S) coïncide avec (1) un rétrécissement de la haute chaîne, (2) une réduction de l'inclinaison de la subduction et (3) une lacune de volcanisme cénozoïque entre 27°S et 33°S. Les Sierras Pampeanas sont formées d'une alternance de chaînons de socle cristallin et de bassins continentaux compressifs d'âge néogène. L'étude structurale et cinématique de la région (analyse des populations de failles) est complétée par une étude paléomagnétique et par la restauration numérique en carte. Cette étude montre (1) une composante décrochante dextre le long de la TTZ à laquelle sont associées des rotations horaires de blocs, et (2) la superposition de deux champs de déformation. Le raccourcissement NO-SE traduit un effet local du plateau et compatible avec le décrochement dextre le long de la TTZ, et le raccourcissement E-O est parallèle à la convergence. La zone transpressive dextre accommode (1) les variations d'épaississement crustal entre la Puna et les Sierras Pampeanas et (2) les changements de style structural dans l'avant-pays andin entre la zone plissée sub-andine et la tectonique de socle dans les Sierras Pampeanas. Le degré de déformation interne des bassins, l'épaisseur des dépôts et la quantité de raccourcissement augmentent depuis l'avant-pays vers la Puna. Ceci indique que les bassins compressifs contribuent de façon non négligeable à l'épaississement crustal. Les caractéristiques des dépôts détritiques traduisent l'accroissement de l'activité tectonique dans la région depuis IOMa.

L'étude géomorphologique et la datation de séquences de terrasses marines, le long de la côte des Andes centrales, a permis de mettre en évidence une variabilité longitudinale et temporelle de la réponse de la plaque sud-américaine à la subduction de la plaque Nazca, au cours du Pléistocène. Les vitesses de soulèvement moyennes, déduites des âges 10Be, varient de 229 ± 40 (17,8°S) à 696 ± 53 mm/ka (15,33°S) le long de la côte. Des périodes de soulèvement rapide alternent avec des périodes de soulèvement plus lent au cours du Pléistocène. L'évolution morphologique de l'avant-arc est contrôlée par des processus tectoniques actifs liés à la zone de subduction. En-dessous d'une valeur seuil de 100-110 km de distance fosse-continent, les terrasses marines sont préservées et enregistrent les plus forts taux de soulèvement de la côte. Le soulèvement épisodique résulterait d'une variation de la surface de la zone sismogénique au cours du Pléistocène, en relation avec la variation de la distance fosse-continent
Geomorphic study and dating of marine terrace sequences along the coastal part of the Central Andean forearc evidence longitudinal and temporal variations in the response of the South American plate to the Nazca plate subduction during Pleistocene. The average uplift rates vary between 229 ± 40 (17. 8°S) and 696 ± 53 mm/ka (15. 33°S) along the coast. Rapid uplift periods alternate with slower uplift during the Pleistocene times. The morphologic evolution of the forearc is directly linked to active tectonic processes occurring along the subduction zone. Below a threshold in the continent-trench distance of about 100-110 km, the marine terraces are preserved and record the highest uplift rates of the whole Andean coastal front. The episodic uplift would be a result of the seismogenic zone surface variations during the Pleistocene and the related variation in the continent-trench distance

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
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

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

L’évolution du bassin du Golfe de Guayaquil-Tumbes (BGGT) est contrôlée par une extension parallèle à la fosse qui résulte de l’échappement du Bloc Nord Andin (BNA) vers le nord. Cette extension de direction N-S est accommodée le long du plateau continental par une série de failles normales à faible pendage (les détachements de Posorja, Jambelí et Tumbes) pendant le Pléistocène inférieur. Au contraire, le long de la pente continentale, la subsidence commence au Miocène et est liée à un régime de subduction érosion. Ces deux régimes extensifs sont limités par un système de transfer placé le long de la zone de rupture de la pente continentale (i. E. Le système de failles de Domito et la faille du Banco Peru). Le détachement de Tumbes correspond à la faille principale qui contrôle l’évolution du BGGT. Il se prolonge probablement vers les structures pouvant correspondre à la frontière est du BNA le long des Andes équatoriens, là où la formation des bassins intramontagneux est également liée à l’échappement du BNA. Dans ce contexte les bassins de Santa Isabel et le BGGT semblent avoir évolués avec un scénario d’échappement tectonique similaire
The Gulf of Guayaquil-Tumbes basin (GGTB) evolution is controlled by the trench-parallel extension that results from the North Andean block (NAB) northward drifting. This N-S directed extension is accommodated along the shelf by low-angle detachment normal faults (the Posorja, Jambelí and Tumbes detachment systems) during Pleistocene. In contrast, along the continental margin E-W directed subsidence began in Miocene times produced by a subduction erosion regime working at depth. Both regimes are limited by a major transfer system roughly located at the continental margin shelf break extending from the Domito faults system to the Banco Peru fault. The Tumbes detachment system corresponds to the master fault of basin evolution. It probably connects with the continental structures assumed to define part of the eastern frontier of the NAB, where intermontane basin formation along the central Ecuadorian Andes is also related to NAB drifting. In this discrete basin formation setting the Santa Isabel basin and the GGTB seem to have evolved along the same escape tectonic scenario

L'étude géomorphologique et la datation de séquences de terrasses marines, le long de la côte des Andes centrales, a permis de mettre en évidence une variabilité longitudinale et temporelle de la réponse de la plaque sud-américaine à la subduction de la plaque Nazca, au cours du Pléistocène. Les vitesses de soulèvement moyennes, déduites des âges 10Be, varient de 229 ± 40 (17,8°S) à 696 ± 53 mm/ka (15,33°S) le long de la côte. Des périodes de soulèvement rapide alternent avec des périodes de soulèvement plus lent au cours du Pléistocène. L'évolution morphologique de l'avant-arc est contrôlée par des processus tectoniques actifs liés à la zone de subduction. En-dessous d'une valeur seuil de 100-110 km de distance fosse-côte, les terrasses marines sont préservées et enregistrent les plus forts taux de soulèvement de la côte. Le soulèvement épisodique résulterait d'une variation de la surface de la zone sismogénique au cours du Pléistocène, en relation avec la variation de la distance fosse-côte.

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.