Revisiting orogens during the OROGEN project: tectonic maturity, a key element to understand orogenic variability

¹ M&U SASU, Geology by Research, 38360 Sassenage, France
² ISTERRE, University of Grenoble Alpes, 38000 Grenoble, France
³ TOTAL SE, R&D Department, 64000 Pau, France
⁴ BRGM, Orléans, France
⁵ Université de Strasbourg, CNRS, ITES UMR 7063, Strasbourg F-67084, France
⁶ GET, UMR 5563, Observatoire Midi Pyrénées, Université Paul Sabatier, CNRS, IRD, Toulouse, France
⁷ CRPG, Université de Lorraine, Nancy, France
⁸ Sorbonne Université, Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), CNRS-INSU, 75005 Paris, France

^* e-mail: e.masini@mandu-geology.fr

Received: 8 March 2024
Accepted: 16 September 2024

Abstract

By demonstrating that extensional inheritance plays a decisive role in the formation of orogens, recent studies have questioned the ability of a unique, complete Wilson cycle model to explain the diversity of collisional orogens. For 5 years, the OROGEN Research Project had therefore the ambition to challenge this classical Wilson cycle model. By focusing on the diffuse Africa-Europe plate boundary in the Biscay-Pyrenean-Western Mediterranean system, the project questioned the preconceived “Orogen singularity” assumption and investigated the role of divergent and convergent maturities in orogenic and post-orogenic processes. This work led us to rethink the development of collisional orogens in a genetic (or process-driven) way and to propose an updated version of the ” classical Wilson cycle”, the Wilson Cycle 2.0, and the ORO-Genic ID concept presented in this paper. The particularity of the Wilson Cycle 2.0 is to take into account the divergence and convergence maturity reached during extensional and orogenic processes in proposing different tectonic tracks associated with different ORO-Genic ID numbers. The ORO-Genic ID is composed of a letter (or track), corresponding to the maturity of divergence reached and a number corresponding to the maturity of convergence reached during the formation of the orogen. This new concept relies on the observed pre- and syn- convergent tectono- stratigraphic and magmatic record and deformation history and can be identified in using diagnostic criteria presented in this paper. It represents therefore a powerful tool that can be used to characterize the evolution and the architectural type of an orogenic system. Moreover, as a mappable concept, it can be easily used worldwide and can help us to explain differences in the style of deformation at crustal scale between orogens.

Résumé

En démontrant que l’héritage extensional joue un rôle décisif dans la formation des orogènes, des études récentes ont remis en question le cycle de Wilson et sa capacité, en tant que modèle unique, à expliquer la diversité des orogènes collisionnels. Pendant 5 ans, le projet de recherche OROGEN s’est donc donné pour ambition de questionner ce modèle classique du cycle de Wilson. En se concentrant sur la frontière diffuse entre les plaques Afrique-Europe dans le système Golfe de Gascogne-Pyrénées-Méditerranée occidentale, le projet a remis en cause l’hypothèse préconçue de la « singularité orogénique » et a exploré le rôle de la maturité divergente et de la maturité convergente dans les processus orogéniques et post-orogéniques. Ce travail nous a amenés à repenser le développement des orogènes collisionnels d’un point de vue génétique (ou axé sur les processus) et nous a amené à proposer une version actualisée du « cycle de Wilson classique », appelée Cycle de Wilson 2.0 et le concept d’ID ORO-génique présenté dans cet article. La particularité du Cycle de Wilson 2.0 est de prendre en compte la maturité de la divergence et la maturité de la convergence atteinte au cours des processus d’extension et d’orogénèse, en proposant différents parcours tectoniques associés à différents numéros d’identité ORO-génique. Le numéro d’identité ORO-génique est composé d’une lettre (ou d’un parcours), correspondant à la maturité de la divergence atteinte, et d’un numéro correspondant à la maturité de la convergence atteinte lors de la formation de l’orogène. Ce nouveau concept repose sur l’enregistrement tectono-stratigraphique et magmatique avant et pendant la phase de convergence, ainsi que sur l’histoire de la déformation observée, et peut être identifié en utilisant les critères diagnostiques présentés dans cet article. Il constitue donc un outil puissant pouvant être utilisé pour caractériser l’évolution et le type architectural d’un système orogénique. De plus, en tant que concept cartographiable, il peut être facilement utilisé dans le monde entier et nous aider à expliquer les différences de style de déformation à l’échelle crustale entre les orogènes.