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Les Andes du Nord diffèrent des Andes centrales par la présence de terrains océaniques accrétés au Crétacé supérieur et Paléogène. Ainsi les Andes d'Equateur comprennent des terrains océaniques accrétés à l'Ouest (Côte, Cordillère Occidentale), et la marge continentale de l'Amérique du Sud à l'Est (Cordillère Royale, zone Subandine et bassin Oriente). Cette étude a pour but de caractériser les dépôts de sédiments détritiques quartzeux mis en place au cours des accrétions successives et de bien cadrer un modèle de surrection de la chaîne et de son érosion. On espère ainsi apporter des éléments pour tester le modèle de Guillier et al. (2001) et Jaillard et al. (2002) selon lequel le relief des Andes d'Equateur résulte non du raccourcissement tectonique de la marge continentale comme c'est le cas des Andes centrales, mais de l'addition en profondeur, par accrétion et sous-placage lors des accrétions de terrains océaniques, de matériel crustal océanique. Celui-ci exercerait une poussée d'Archimède responsable de la surrection de la chaîne, puis de l'érosion et du dépôt de sédiments détritiques quartzeux, qui scellent ces accrétions.Dans ce but, nous avons étudié les grès et conglomérats d'âge Campanien à Eocène, contemporains de l'accrétion et du sous-placage des terrains océaniques, afin de déterminer les conséquences tectoniques de ces processus sur le comportement tectonique de la marge continentale de l'Équateur, en particulier sur la Cordillère Occidentale et la Cordillère Royale, mais aussi sur les zones d'arrière-arc et d'avant-arcPour cela, on a analysé : (1) les paléo-profondeurs des dépôts de sédiments syntectoniques, et les discontinuités érosives liées à chaque accrétion ; (2) la position des paléo-rivages et des l'aires de sédimentation marine de chaque côté de la marge émergée ; (3) le gradient topographique entre zones sources et zones de dépôt, traduit par la granulométrie des dépôts ; et (4) l'exhumation des zones sources, au travers de l'évolution pétrographique des sédiments clastiques étudiés. L'étude a porté sur trois bassins de la Cordillère Occidentale : le bassin de Cuenca au Sud, et ceux de Saquisilí et d'Apagua au Centre de l'Equateur.La succession verticale des milieux sédimentaires dans les bassins étudiés montre la présence de discordances érosives majeures définissant 4 grandes séquences de dépôt, et encadrant les périodes d'accrétion. Ces accrétions peuvent ainsi être datées : (1) du Campanien supérieur (≈ 75–72 Ma), (2) du Maastrichtien supérieur (≈ 69–65 Ma), (3) du Paléocène supérieur (≈ 58–56 Ma). Un dernier événement tectonique de l'Éocène supérieur (Bartonien - Priabonien) est bien ressenti sur la marge. Du Sud au Nord de la Cordillère Occidentale ces 4 séquences indiquent, mise à part celle du Maastrichtien, une diminution globale de la paléo-profondeur du Campanien à l'Eocène. Cette étude met également en évidence le recul de la paléo-ligne de côte au cours du Crétacé supérieur–Paléogène. En effet, les bassins sédimentaires de la Cordillère Occidentale sont de plus en plus jeunes, d'une part à mesure que l'on s'éloigne de la Cordillère Royale (vers l'Ouest), et d'autre part lorsqu'on se déplace vers le Nord. Ainsi, le bassin de Cuenca au Sud montre un remplissage du Campanien moyen à Paléocène p.p., les dépôts du bassin de Saquisilí vont du Maastrichtien inférieur à la base de l'Éocène moyen, et le bassin d'Apagua contient des sédiments éocènes. Notons que plus au Nord-Ouest, le bassin de la Cubera est rempli de sédiments d'âge Paléocène à Eocène supérieur.À chaque accrétion correspond une augmentation de la granulométrie des grès et des conglomérats, dans les bassins occidentaux (Cordillère Occidentale et côte) comme dans les zones orientales (Zone subandine et bassin Oriente). Seule l'accrétion du Maastrichtien supérieur ne se traduit pas par l'augmentation de la granulométrie, mais par une lacune d'érosion et un changement de zones sources.Dans les bassins de Cuenca, de Saquisilí et d'Apagua, la taille des grains augmente vers le haut, au sein de chaque séquence (Campanien, Paléocène et Eocène), mais aussi d'une séquence à l'autre, confirmant l'accentuation de la paléo-pente de la marge et la surrection de la zone source, constituée essentiellement par la Cordillère Royale. L'augmentation de la paléo-pente se traduit aussi, au sein de chaque séquence, par le passage rapide des grès à des conglomérats en réponse à l'événement tectonique responsable de la discontinuité sus-jacente. Les mêmes évolutions sont observées aux mêmes périodes, mais enregistrées de façon plus distale, sur la côte et dans les zones orientales de l'Equateur. Au cours du Crétacé–Paléogène, l'étude des cortèges de minéraux détritiques des sédiments clastiques de la Cordillère Occidentale montre une évolution en trois étapes : (1) surrection et exhumation de la Cordillère Royale, du Campanien au Paléocène, et dans une moindre mesure jusqu'à l'Éocène supérieur ; (2) abondance croissante, du Paléocène à l'Eocène, de fragments lithiques volcaniques et sédimentaires dérivant de la déformation et de l'érosion des terrains préalablement accrétés, et (3) reprise de l'activité de l'arc magmatique à partir de l'Éocène supérieur-Oligocène inférieur marqué par un enrichissement en plagioclases. L'étape 1 montre un enrichissement des sédiments en grains minéraux et lithiques de plus en plus stables (quartz mono- et polycristallin) au détriment des feldspaths, qui reflète une plus grande maturité des sédiments du Paléogène par rapport à ceux du Crétacé terminal. La source principale est alors la Cordillère Royale. À partir du Paléocène supérieur (étape 2), l'augmentation progressive des fragments lithiques issus de couvertures océaniques montre que la zone déformée et soumise à l'érosion s'élargit, et inclut les terrains accrétés.De plus, cette analyse a permis de mettre en évidence deux résultats supplémentaires. Les bassins de la Cordillère Occidentale (Cuenca, Saquisilí, Apagua et La Cubera), présentent une géométrie rectangulaire, des bordures actives correspondant à des failles décrochantes dextres orientées NNE réactivant les sutures, et une subsidence importante, qui suggèrent qu'il s'agit de bassins en «pull apart». On note de plus une augmentation de leur taux de sédimentation avec le temps, suggérant une instabilité croissante de ces bassins installés sur les sutures des accrétions. La création de ces bassins semble coïncider avec les accrétions de terrains océaniques, qui se seraient donc effectuées en contexte transpressif. Leur migration vers le Nord dans le temps reste cependant à expliquer. Les zones orientales sont classiquement interprétées comme un bassin flexural d'avant-pays de la chaîne andine depuis le Crétacé supérieur. Cependant, notre étude montre qu'à l'échelle du bassin : (1) les hiatus et les érosions sont plus importants au pied de la Cordillère Royale qu'à l'Est ; (2) l'épaisseur des dépôts campaniens à éocènes augmente d'Ouest en Est ; et (3) les séquences du Maastrichtien, du Paléocène et de l'Eocène sont rétrogradantes en direction de l'Ouest. L'ensemble de ces observations indique donc que la marge est en surrection, plutôt qu'en subsidence. Nous proposons donc un modèle de construction de la chaîne andine par surrection isostatique liée à l'introduction successive sous la marge, par accrétion et sous-placage, de matériel crustal océanique de densité relativement faible. Ces terrains auraient causé une poussée d'Archimède responsable de la surrection isostatique de la marge après chaque accrétion. Dans ce modèle, après chaque surrection, la réaction visqueuse de la lithosphère soulevée et flexurée aurait abouti à accentuer le rayon de courbure de la lithosphère, permettant la rétrogradation des dépôts clastiques d'arrière-arc en direction de la chaîne, et expliquant le délai observé de la réponse sédimentaire dans ces zones orientales. |
