Passive imaging of collisional orogens: a review of a decade of geophysical studies in the Pyrénées

Imagerie passive des orogènes collisionnels : une revue d’une décennie d’études géophysiques dans les Pyrénées

¹ GET, UMR 5563, Observatoire Midi-Pyrénées, Université Paul-Sabatier, CNRS, IRD, Toulouse, France
² IRAP, UMR 5277, Observatoire Midi-Pyrénées, Université Paul-Sabatier, CNRS, Toulouse, France
³ Institute of Marine Sciences, CSIC, Barcelona, Spain
⁴ Geosciences Barcelona, CSIC, Barcelona, Spain
⁵ ISTerre, UMR 5275, Université Grenoble Alpes, Grenoble, France
⁶ LMA, UPR 7051, Université Aix-Marseille, CNRS, Marseille, France
⁷ Université Gustave-Eiffel, Bouguenais, France
⁸ GeoAzur, UMR 7329, Observatoire de la Côte d’Azur, Université Côte d’Azur, CNRS, IRD, Nice, France
⁹ BRGM, Orléans, France
¹⁰ Centre de recherche de TOTAL, Pau, France
¹¹ CRPG, UMR 7358, Université de Lorraine, Nancy, France
¹² Sorbonne Université, UMR 7193, CNRS-UPMC, Institut des Sciences de la Terre, Paris, France
¹³ ITES EOST, UMR 7063, Université de Strasbourg, CNRS, Strasbourg, France
¹⁴ M&U SAS, Saint-Egrève, France

^* Corresponding author: sebastien.chevrot@get.omp.eu

Received: 7 April 2021
Accepted: 25 November 2021

Abstract

This contribution reviews the challenges of imaging collisional orogens, focusing on the example of the Pyrenean domain. Indeed, important progresses have been accomplished regarding our understanding of the architecture of this mountain range over the last decades, thanks to the development of innovative passive imaging techniques, relying on a more thorough exploitation of the information in seismic signals, as well as new seismic acquisitions. New tomographic images provide evidence for continental subduction of Iberian crust beneath the western and central Pyrénées, but not beneath the eastern Pyrénées. Relics of a Cretaceous hyper-extended and segmented rift are found within the North Pyrenean Zone, where the imaged crust is thinner (10–25 km). This zone of thinned crust coincides with a band of positive Bouguer anomalies that is absent in the Eastern Pyrénées. Overall, the new tomographic images provide further support to the idea that the Pyrénées result from the inversion of hyperextended segmented rift systems.

Résumé

Cette contribution passe en revue les enjeux de l’imagerie des orogènes collisionnels, en se focalisant sur l’exemple du domaine pyrénéen. Au cours des dernières décennies, notre compréhension de l’architecture de cette chaîne de montagnes a connu des avancées importantes grâce au développement de techniques innovantes d’imagerie passive, s’appuyant sur une exploitation plus poussée de l’information dans les signaux sismiques, ainsi que de nouvelles acquisitions sismiques. Les nouvelles images tomographiques mettent en évidence la subduction continentale de la croûte ibérique sous les Pyrénées occidentales et centrales, mais pas sous les Pyrénées orientales. Les reliques d’un rift Crétacé hyper-étendu et segmenté se trouvent dans la zone nord-pyrénéenne, où la croûte imagée est plus mince (10–25 km). Cette zone de croûte amincie coïncide avec une bande d’anomalies de Bouguer positives qui est absente dans les Pyrénées orientales. Les nouvelles images tomographiques viennent globalement renforcer l’idée que les Pyrénées résultent de l’inversion de systèmes de rifts segmentés et hyper-étirés.