Vertical strain partitioning in hot Variscan crust: Syn-convergence escape of the Pyrenees in the Iberian-Armorican syntax

Partitionnement vertical de la déformation dans la croûte varisque chaude : échappement des Pyrénées de la syntaxe ibéro-armoricaine.

Bryan Cochelin (1, 2) , Dominique Chardon (1) , Yoann Denèle (1) , Charles Gumiaux (3, 4) , Benjamin Le Bayon (2)

1 GET - Géosciences Environnement Toulouse
2 BRGM - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM)
3 ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327
4 Géodynamique - UMR7327

A new structural map of the Paleozoic crust of the Pyrenees based on an extensive compilation and new kinematic data allows for the evaluation of the mechanical coupling between the upper and lower crust of the abnormally hot foreland of the Variscan orogen of SW Europe. We document partitioning between coeval lower crustal lateral flow and upper crustal thickening between 310 and 290 Ma under an overall dextral transpressive regime. Partitioning also involved syn-convergence transtensional gneiss domes emplacement during this period. Late orogen-normal shortening of the domes and strain localization in steep crustal-scale transpressive shear zones reflects increasing coupling between the lower crust and the upper crust. The combination of dextral transpression and eastward flow in the Pyrenees results from the shortening and lateral escape of a hot buoyant crust along the inner northern limb of the closing Cantabrian orocline at the core of the Iberian-Armorican arc between ca. 305 and 295 Ma. Delamination or thermal erosion of the lithosphere enhanced orocline closure and explains (1) the switch from crust-to mantle-derived magmatism in the Iberian-Armorican arc and (2) the abnormally hot and soft character of the Pyrenean crust that escaped the closing syntax.

Une nouvelle carte structurale harmonisée et une série de coupes de la croûte paléozoïque des Pyrénées sont présentées sur la base d'une compilation et de nouvelles observations de terrain. Cette carte permet d'évaluer les modalités du couplage mécanique entre la croûte supérieure et la croûte inférieure de l'avant-pays anormalement chaud de l'orogène varisque. La croûte inférieure a flué latéralement pendant l'épaississement de la croûte supérieure dans un contexte transpressif dextre entre 310 et 290 Ma. Dans ce contexte convergent et grâce à un couplage crustal partiel, la croûte inférieure a pu être partiellement exhumée dans des dômes gneissiques transtensifs. Le serrage tardif des dômes et la localisation progressive de la déformation dans des zones de cisaillement transpressives d'ampleur régionale attestent de l'augmentation du degré de couplage entre croûtes supérieure et inférieure pendant le refroidissement régional. La combinaison de la transpression dextre et du fluage latéral de la croûte des Pyrénées résulte du raccourcissement et de l'échappement du matériau piégé dans la syntaxe ibéro-armoricaine lors de son amplification et la fermeture de l'orocline cantabrique en son coeur entre 305 et 295 Ma. L'érosion thermique ou la délamination du manteau lithosphérique a permis (1) la transition entre un magmatisme crustal et un magmatisme mantellique ou hybride dans la syntaxe et (2) la fermeture de l'orocline et l'échappement contemporain du matériel pyrénéen chaud qu'elle contenait.

Mots clés: gneiss dome; syntax; transpression; hot orogen; Variscan

Mots clés: dôme gneissique; orocline; Varisque; Pyrénées; orogène chaud; syntaxe

Domaines: Tectonique

Bryan Cochelin, Dominique Chardon, Yoann Denèle, Charles Gumiaux, Benjamin Le Bayon. Vertical strain partitioning in hot Variscan crust: Syn-convergence escape of the Pyrenees in the Iberian-Armorican syntax. Bulletin de la Société Géologique de France, 2017, 188 (6), pp.39. ⟨10.1051/bsgf/2017206⟩. ⟨hal-01761296⟩