Neotectonic shortening and foreland structural evolution of the Malta Horst Cenozoic carbonate succession, Central Mediterranean

Raccourcissement néotectonique et évolution structurale de l'avant-pays de la série carbonatée cénozoïque du horst de Malte, Méditerranée centrale.

Malta College of Arts, Science and Technology, Paola, Malta

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Received: 23 May 2025
Accepted: 1 February 2026

Abstract

The Malta Horst is a NW–SE-trending, 30 km wide structural high situated on the southern Hyblean-Malta Plateau, which is an African continental indenter in collision with Eurasia. Sediments consist of a shallow marine carbonate platform succession (Mesozoic to Oligocene) capped by Miocene pelagic carbonates and marl. Utilizing seismic profiles, well data, and outcrop observations, this study provides the first description of kilometer-scale contractional structures within the horst and analyzes the reactivation of normal faults by transcurrent movement under NW compression. The tectonic evolution of this foreland region is defined by five distinct phases (A through E), alternating between extension and compression. This cyclicity reflects the interplay between the migrating Calabrian Arc and the converging African craton. Initial NE–SW trending faults (Phases A and B) developed during the Late Oligocene to Early Miocene, coinciding with platform drowning. Following Tortonian uplift (Phase C), accelerated migration of the Calabrian arc during Phase D triggered N–S extension, establishing the NW–SE and NE–SW normal faults that bound the Malta Horst. The neotectonic regime (Phase E) marks a return to dominance of the NW-directed compression by the African craton as the Calabrian Arc migration decelerated. This regional stress field has reactivated the NW–SE marginal normal faults through strike-slip motion. The combination of transcurrent drag and regional compression has inverted Phase A NE–SW normal faults into oblique reverse faults. These thrusts sole along a weak top Eocene evaporite décollement, producing a series of folds and inverted basins within 10 km of the horst’s northeast margin. Onshore, these structures are manifest as en echelon, non-cylindrical, and doubly plunging folds that define the topography of Malta’s northeast coast. These shear zone structures are thin-skinned deformations in Oligo-Miocene sediments controlled by thick-skinned, W–E transcurrent movement in the crust and Mesozoic sediments. Ongoing compression suggests an increase in seismic risk proximal to the Maltese Islands, with significant implications for local geohazard frequency and magnitude.

Résumé

Le Horst de Malte est un haut-fond structural de 30 km de large, orienté NO-SE, situé sur la partie sud du plateau Hybléen-Maltais, qui constitue un poinçon continental africain en collision avec l'Eurasie. La sédimentation se compose d'une succession de plateforme carbonatée marine peu profonde (du Mésozoïque à l'Oligocène), surmontée par des carbonates pélagiques et des marnes du Miocène. En s'appuyant sur des profils sismiques, des données de puits et des observations d'affleurements, cette étude fournit la première description de structures de contraction à l'échelle kilométrique au sein du horst et analyse la réactivation de failles normales par un mouvement transcurrent sous une compression NO. L'évolution tectonique de cette région d'avant-pays est définie par cinq phases distinctes (A à E), alternant entre extension et compression. Cette cyclicité reflète l'interaction entre la migration de l'arc calabrais et la convergence du craton africain: Phases A et B (Oligocène supérieur à Miocène inférieur); Développement des premières failles orientées NE-SO, coïncidant avec l'ennoiement de la plateforme; Phase C (Tortonien), soulèvement tectonique; Phase D, l'accélération de la migration de l'arc calabrais déclenche une extension N–S, établissant les failles normales NO-SE et NE-SO qui délimitent le horst de Malte et, Phase E, (régime néotectonique) marque le retour à la dominance de la compression dirigée vers le NO par le craton africain, alors que la migration de l'arc calabrais ralentit. Ce champ de contraintes régional a réactivé les failles normales marginales NO-SE par un mouvement de décrochement. La combinaison de l'entraînement transcurrent et de la compression régionale a inversé les failles normales NE-SO de la Phase A en failles inverses obliques. Ces chevauchements s'enracinent le long d'un niveau de décollement ductile d'évaporites du sommet de l'Éocène, produisant une série de plis et de bassins inversés à moins de 10 km de la marge nord-est du horst. À terre, ces structures se manifestent par des plis en échelon, non cylindriques et à double plongement, qui définissent la topographie de la côte nord-est de Malte. Ces structures de zone de cisaillement sont des déformations de couverture (thin-skinned) dans les sédiments oligo-miocènes, contrôlées par un mouvement transcurrent E-O de socle (thick-skinned) dans la croûte et les sédiments mésozoïques. La compression actuelle suggère une augmentation du risque sismique à proximité des îles maltaises, avec des implications significatives pour la fréquence et l'ampleur des risques géologiques locaux.