Evidence of decoupled deformation during Jurassic rifting and Cenozoic inversion phases in the salt-rich Corbières-Languedoc Transfer Zone (Pyreneo-Provençal orogen, France)

Évidences de déformation découplée pendant le rifting Jurassique et les phases d’inversion Cénozoïques dans la Zone de Transfert Corbières-Languedoc riche en sel (Orogène Pyrénéo-Provençal, France)

Université de Lorraine, CNRS, CRPG, 54000 Nancy, France

^* Corresponding author: antoine.cremades@univ-lorraine.fr

Received: 1 December 2020
Accepted: 7 June 2021

Abstract

A detailed field study of Jurassic tectono-stratigraphic architecture of the southwestern part of the Corbières-Languedoc Transfer Zone (CLTZ, NE-SW oriented), between the Pyrenean and Provençal orogenic segments (N110 oriented) in SE France, document for the first time variations in thickness and stratigraphic geometries in relation to oblique extensional cover structures (NE-SW and N110 oriented). These structures (low-dip normal faults, salt rollers, rollovers, forced folds) formed during a Jurassic extension phase with strong decoupling between basement and cover on the Keuper pre-rift salt (Carnian-Norian evaporites). Some of these structures such as the Treilles Fault, the Valdria and the Terres Noires fold pairs, were previously interpreted as compressional and Pyrenean in origin (Late Santonian-Bartonian). Our study instead shows that these are Jurassic extensional and salt related structures, which were later affected by Pyrenean compression and Oligo-Miocene extension. Evidence of Jurassic extension is still observable in the field despite later rectivations, making these good field analogs for gently inverted extensional salt structures. During the Jurassic the interference between oblique structures above Keuper, leads to the formation of three dimensional growth strata observable at kilometric scale. Despite the mechanical decoupling effect of Keuper, we infer that their formation was linked to a strong interaction between oblique basement structures (NE-SW and N110) as the area lies during the Jurassic at the intersection between the eastern part of the Pyrenean E-W trending rift system and the NE-SW trending European margin of the Alpine Tethys rift. The decoupled deformation and the strong segmentation above and below Keuper detachement are here identified as Jurassic structural inheritence for later tectonic events, notably for the Nappe des Corbières Orientales emplaced at the end of Pyrenean orogenesis. Associated to previous works, this study highlights that the CLTZ is a key area to better understand Pyreneo-Provençal system evolution along its whole Wilson cycle and to better understand the processes that govern the formation of a salt-rich transfer zone in a strongly pre-structured crust, its multiple reactivations and the decoupling role of salt.

Résumé

Notre étude de terrain détaillée de l’architecture tectono-stratigraphique des séries jurassiques de la partie sud-ouest de la Zone de Transfert Corbières-Languedoc (CLTZ, orientée NE-SW), entre les segments orogéniques pyrénéen et provençal (orientés E-W), documente pour la première fois l’existence de variations d’épaisseur et de géométries stratigraphiques en relation avec des structures extensives de couverture obliques (orientées NE-SW et N110). Ces structures et les géométries associées (failles normales à faible pendage, salt roller, anticlinaux en rollover, plis forcés) se sont formées en relation avec une phase d’extension d’âge Jurassique et un fort découplage entre le socle et la couverture par les dépôts salifères anté-extension du Keuper (Carnien-Norien). Certaines de ces structures comme la Faille de Treilles, les plis de Valdria et de Terres Noires, étaient interprétées comme compressives en relation avec l’orogénèse pyrénéenne (fin du Santonien-Bartonien). Notre étude montre qu’il s’agit en fait de structures extensives jurassiques réactivées lors de la compression pyrénéenne puis lors de l’extension oligo-miocène. Les évidences d’extension jurassique restent observable sur le terrain malgré les réactivations ultérieures et font de ces structures des analogues de terrain pour les structures salifères extensives légèrement inversées. Au Jurassique, l’interférence entre ces structures extensives obliques au dessus du Keuper, à conduit à la formation de géométrie stratigraphique 3D observables à l’échelle du kilomètre. Malgré l’effet de découplage mécanique du sel, nous proposons que leur formation aient été étroitement liées au jeu de structures extensives de socle orientées N110 et NE-SW, puisque la région se trouvait au Jurassique à l’intersection entre la partie orientale du rift pyrénéen orienté N110 et la marge européenne du rift de la Tethys alpine orientée NE-SW. La déformation découplée et la forte segmentation au dessus et en dessous du Keuper sont ici identifiés comme un héritage structural d’âge Jurassique pour les évènements tectoniques postérieurs, notamment pour la Nappe des Corbières Orientales mise en place à la fin de l’orogénèse Pyrénéenne. Associée aux travaux antérieurs, cette étude montre que la CLTZ est une zone clé pour mieux comprendre l’évolution du système pyrénéo-provençale tout au long de son cycle de Wilson et pour mieux comprendre les processus qui régissent la formation d’une zone de transfert riche en sel dans une croûte fortement pré-structurée, sa multiple réactivation et le rôle du découplage du sel pré-rift lors des différentes phases de déformation.