Partitioning of the convergence obliquity in collisional domain : Example of the Zagros fold-and-thrust belt (Iran)
Partitionnement de la convergence oblique en zone de collision : Exemple de la chaîne du Zagros (Iran)
Résumé
This manuscript present the results of the tectonic analysis of two major dextral strike-slip faults in the Zagros fold-and-thrust belt of Iran : the Main Recent Fault (MRF) and the Kazerun Fault (KF). The MRF accommodates partitioning of a part of the obliquity of the convergence between Arabia/Eurasia at the rear of the northwestern Zagros. In the central Zagros, the KF, an inherited basement fault, affects the entire width of the belt. This fault, together with a series of N- to NNW-trending strike-slip faults, such the Karehbas fault, define an orogen-scale fan shaped fault pattern pointing towards the southeastern MRF tip.
Structural and kinematic study of these faults allows to consider a re-organisation of the structures and deformation modes of the Zagros in the Neogene. Between 9 and 5 Ma, distributed transpressional deformation operating at the rear of the Zagros belt became partitioned along the newly formed MRF. Around 3 Ma, the southeastern tip of the MRF connected to the northern tip of the KF. Through the fan shaped strike-slip faults pattern of the central Zagros, slip along the MRF became transmitted to the thrusts and folds of the eastern Zagros especially along the bent terminations of the three fault zones of the KF. This fault system corresponds to as an orogen-scale horse-tail termination of the MRF.
Geomorphic offset features analysis and dating (cosmogenic 36Cl exposure ages, U-Th dating) allow to determine the Quaternary horizontal slip rate of the two strike-slip faults. The MRF slip rate is of 6 ± 1 mm/yr. The slip rate along the strike of the KF varies from north to south, from 4 mm/yr to 0 mm/yr; and the Karehbas slip rate is of 6 ± 1.5 mm/yr. Considering the available GPS data over the study area, these results argue for a complete partitioning of the convergence along the MRF and support the hypothesis of the slip from along the MRF being transmitted to the eastern Zagros belt by the southern bent termination of the three fault zones of the KF and associated faults.
Right-lateral slip along this strike-slip fault system initiated as a consequence of the re-organization of the Arabia/Eurasia collisional domain at 5 ± 2 Ma. We suggest that the activation of the MRF was favoured by the slab break-off of the Arabian lithosphere subducting beneath central Iran.
Structural and kinematic study of these faults allows to consider a re-organisation of the structures and deformation modes of the Zagros in the Neogene. Between 9 and 5 Ma, distributed transpressional deformation operating at the rear of the Zagros belt became partitioned along the newly formed MRF. Around 3 Ma, the southeastern tip of the MRF connected to the northern tip of the KF. Through the fan shaped strike-slip faults pattern of the central Zagros, slip along the MRF became transmitted to the thrusts and folds of the eastern Zagros especially along the bent terminations of the three fault zones of the KF. This fault system corresponds to as an orogen-scale horse-tail termination of the MRF.
Geomorphic offset features analysis and dating (cosmogenic 36Cl exposure ages, U-Th dating) allow to determine the Quaternary horizontal slip rate of the two strike-slip faults. The MRF slip rate is of 6 ± 1 mm/yr. The slip rate along the strike of the KF varies from north to south, from 4 mm/yr to 0 mm/yr; and the Karehbas slip rate is of 6 ± 1.5 mm/yr. Considering the available GPS data over the study area, these results argue for a complete partitioning of the convergence along the MRF and support the hypothesis of the slip from along the MRF being transmitted to the eastern Zagros belt by the southern bent termination of the three fault zones of the KF and associated faults.
Right-lateral slip along this strike-slip fault system initiated as a consequence of the re-organization of the Arabia/Eurasia collisional domain at 5 ± 2 Ma. We suggest that the activation of the MRF was favoured by the slab break-off of the Arabian lithosphere subducting beneath central Iran.
Ce travail présente les résultats de l'analyse tectonique des deux décrochements dextres majeurs de la chaîne du Zagros formée lors de la collision des plaques Arabie/Eurasie au Néogène. La Main Recent Fault (MRF), marquant la limite nord-occidentale du Zagros, accommode une partie de l'obliquité de la convergence Arabie/Eurasie. Dans le Zagros central, la faille de Kazerun (KF), faille de socle de direction NS, recoupe entièrement la largeur de la chaîne. Elle est associée à des failles décrochantes, dont la faille de Karehbas, qui définissent un éventail ouvert vers le SE et pointant vers la terminaison SE de la MRF.
L'étude structurale et cinématique de ces failles permet de documenter une ré-organisation des structures et de la déformation dans le Zagros au cours du Néogène. Entre 9 et 5 Ma, la déformation transpressive distribuée à l'arrière de la chaîne a cessé au moment de la mise en place de la MRF impliquant le partitionnement de la convergence. Vers 3 Ma, la terminaison SE de la MRF s'est connectée à la terminaison nord de la KF. Par l'intermédiaire des failles du Zagros central formant le système en éventail, le déplacement de la MRF se voit dès lors distribué vers l'est sur les plis et les chevauchements du Zagros oriental. A l'échelle du Zagros, ces failles peuvent donc être perçues comme formant la terminaison en queue de cheval de la MRF.
L'analyse de marqueurs géomorphologiques datés (datation 36Cl, datation U/Th) et décalés par ces failles permet de déterminer le taux de déplacement horizontal le long des décrochements sur les derniers 140 ka. Il est de 6 ± 1 mm/an pour la MRF. Il varie du nord au sud de la KF de 4 mm/an à presque 0 mm/an. Il est de 6 ± 1.5 mm/an pour la faille de Karebhas. Ces vitesses, au regard des données GPS disponibles, permettent de conclure à un partitionnement total de l'obliquité de la convergence le long de la MRF, et à un transfert progressif du mouvement de la MRF du NW vers le SE sur les terminaisons courbées et chevauchantes des trois zones de failles de la KF et des failles associées.
L'activation de ce système de failles dextres est liée à la ré-organisation de la collision Arabie-Eurasie, à 5 ± 2 Ma. L'hypothèse d'un détachement du panneau lithosphérique Arabique subduit sous le Zagros et l'Iran central est considéré comme une cause de la mise en place du partitionnement.
L'étude structurale et cinématique de ces failles permet de documenter une ré-organisation des structures et de la déformation dans le Zagros au cours du Néogène. Entre 9 et 5 Ma, la déformation transpressive distribuée à l'arrière de la chaîne a cessé au moment de la mise en place de la MRF impliquant le partitionnement de la convergence. Vers 3 Ma, la terminaison SE de la MRF s'est connectée à la terminaison nord de la KF. Par l'intermédiaire des failles du Zagros central formant le système en éventail, le déplacement de la MRF se voit dès lors distribué vers l'est sur les plis et les chevauchements du Zagros oriental. A l'échelle du Zagros, ces failles peuvent donc être perçues comme formant la terminaison en queue de cheval de la MRF.
L'analyse de marqueurs géomorphologiques datés (datation 36Cl, datation U/Th) et décalés par ces failles permet de déterminer le taux de déplacement horizontal le long des décrochements sur les derniers 140 ka. Il est de 6 ± 1 mm/an pour la MRF. Il varie du nord au sud de la KF de 4 mm/an à presque 0 mm/an. Il est de 6 ± 1.5 mm/an pour la faille de Karebhas. Ces vitesses, au regard des données GPS disponibles, permettent de conclure à un partitionnement total de l'obliquité de la convergence le long de la MRF, et à un transfert progressif du mouvement de la MRF du NW vers le SE sur les terminaisons courbées et chevauchantes des trois zones de failles de la KF et des failles associées.
L'activation de ce système de failles dextres est liée à la ré-organisation de la collision Arabie-Eurasie, à 5 ± 2 Ma. L'hypothèse d'un détachement du panneau lithosphérique Arabique subduit sous le Zagros et l'Iran central est considéré comme une cause de la mise en place du partitionnement.