Basement-involved thrusting, salt migration and intramontane conglomerates: a case from the Southern Pyrenees

Chevauchements de socle, migration du sel et conglomérats intramontagneux : un cas des Pyrénées méridionales

Departament de Geologia, Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra 08193, Spain

^* Corresponding author: lauraburrel@gmail.com

Received: 11 June 2020
Accepted: 25 March 2021

Abstract

The northern margin of the Organyà basin (Southern Pyrenees) has a complex structure in which syn-rift Lower Cretaceous carbonates flank a wide Keuper evaporite province, featuring the leading edges of the basement-involved thrust sheets of the Pyrenean antiformal stack. Recent studies show that Keuper diapirs and salt walls grew during the Cretaceous extensional episode, conditioning the development of differentiated depocenters and minibasins. The role of salt tectonics during the Pyrenean orogeny has not been addressed in previous structural studies, but present-day cross-sections indicate a Keuper evaporite-bearing vertical thickness of up to 3000 m in the Senterada-Gerri de la Sal area. We infer that salt migration was a determinant mechanism in triggering a gentle northward tilting of the Organyà basin during the Eocene-Oligocene, recorded in the La Pobla de Segur and Gurp syn-tectonic conglomerates in a large north-directed onlap, opposite to the main sedimentary influx direction. Contemporaneously, we interpret that salt migration, promoted by conglomerate differential loading, enabled the sinking and rotation of the unrooted Nogueres thrust units (têtes plongeantes). We use new and published structural data for the Lower Cretaceous margin of the Organyà basin, combined with structural and clast provenance data from the Cenozoic alluvial fan conglomerates of La Pobla and Gurp, to understand the Lutetian to late Oligocene evolution of the northern margin of the Central South-Pyrenean Unit. The tectono-sedimentary evolution of this area and the salt evacuation patterns are closely related to the exhumation history of the stacked Paleozoic thrust sheets of the Pyrenean hinterland to the north. In this study, we correlate the movements over a mobile substratum and the paleogeographic changes of conglomeratic basins at the toe of an exhuming orogenic interior.

Résumé

La marge nord du bassin d’Organyà (Pyrénées méridionales) présente une structure complexe dans laquelle les carbonates du Crétacé inférieur, syn-rift, flanquent un vaste domaine d’évaporites du Keuper, en interaction avec la partie frontale des nappes chevauchantes de l’empilement axial pyrénéen (têtes plongeantes des Nogueres). Des observations récentes montrent que des diapirs de Keuper se sont développés pendant l’épisode d’extension crétacée, conditionnant le développement de dépocentres et de minibassins différenciés. Le rôle de la tectonique salifère pendant l’orogenèse pyrénéenne n’a pas été abordé dans ce secteur dans les études structurales précédentes, mais les coupes transversales actuelles indiquent une épaisseur verticale de Keuper à évaporites allant jusqu’à 3000 m dans la région de Senterada-Gerri de la Sal. Nous en déduisons que la migration du sel a été un mécanisme déterminant dans le déclenchement d’un léger basculement vers le nord du bassin d’Organyà pendant l’Éocène-Oligocène, enregistré dans les conglomérats syn-tectoniques de La Pobla de Segur et de Gurp par un onlap régional dirigé vers le nord, à l’opposé de la direction principale du flux sédimentaire. Simultanément, la migration du sel, favorisée par la charge différentielle des conglomérats, a permis l’enfoncement et la rotation des têtes plongeantes des Nogueres, séparées de leur racine par l’érosion. Nous utilisons des données structurales nouvelles et publiées sur la marge du Crétacé inférieur du bassin d’Organyà, combinées aux données structurales et de provenance des clastes des conglomérats alluviaux du Cénozoïque de La Pobla et de Gurp, pour comprendre l’évolution du Lutétien à l’Oligocène tardif de la marge nord de l’Unité Sud-Pyrénéenne Centrale. L’évolution tectono-sédimentaire de cette zone et les modèles d’évacuation du sel sont liés à l’histoire de l’exhumation des nappes chevauchantes de matériel paléozoïque empilées au nord dans la Zone Axiale pyrénéenne. Dans cette étude, nous corrélons les mouvements sur un substrat mobile avec les changements paléogéographiques des bassins conglomératiques au pied d’un intérieur orogénique en exhumation.