Quantification de la déformation

Dans le but de quantifier la déformation de la Cordillère Occidentale, une coupe structurale équilibrée a été réalisée à partir de la chaîne du Marañón et jusqu’à la limite

occidentale du bassin Calipuy (Figure V.17). Les séries du Jurassique supérieur au Crétacé inférieur présentent des variations d’épaisseurs notables (Figure V.2). De part et d’autre du

bassin de Cajabamba, le groupe du Crétacé inférieur, Goyllarisquizga passe d’ouest en est, d’environ 1500 m à plus de 2000 m (chapitre 3). Ceci est principalement dû aux grosses variations d’épaisseurs de la Formation néocomienne Chimu (Figure V.2) qui comporte un membre inférieur argileux relativement isopaque, et un membre supérieur gréseux fortement anisopaque [Reyes Rivera, 1980 ; Wilson, 1985]. Ce membre supérieur marque l’initiation de

la transgression continentale détritique du Crétacé inférieur (chapitre 3) et ainsi la base du groupe Goyllarisquizga (Figure V.2). Pour la lisibilité de la coupe (Figure V.17), ce groupe a

187 été séparé en trois unités. Le membre inférieur de la Formation Chimu est représenté en bleu, les formations Santa, Carhuaz et Farrat sont regroupées en vert foncé avec le membre supérieur de Chimu, et les formations Inca et Chulec en vert plus clair (Figures V.2 et V.17).

En direction du SW, des variations d’épaisseurs s’observent aussi dans la Formation Chulec

[Reyes Rivera, 1980] de part et d’autre de la faille Callanca (Figures V.3, V.17). L’épaisseur

de la formation Chicama (Figures V.2 et V.17) est estimée de 800 à 1000 m par Reyes Rivera,

[1980]. A l’affleurement, sa base n’est observée que sur les contreforts de la Cordillère

Orientale (chapitre 3). Sur la côte, où le bassin Chicama devait être le plus développé [Jacay,

1992], ou à l’est de Santiago de Chuco (Figure V.2) où la formation affleure sur une large zone, son épaisseur est probablement sous-estimée. Cependant en l’absence d’autres

informations, une épaisseur de 1000 m a été prise pour la construction de la coupe.

La coupe structurale équilibrée (Figure V.17) a été réalisée à partir des cartes géologiques au 1 :100 000 d’Ingemmet, des données acquises lors des missions de terrain et d’une compilation de toutes les données de pendages mesurées (chapitre 2). Les observations

décrites précédemment y sont reportées. Les deux séismes projetés à ±25 km de la coupe sont

issus du catalogue NEIC de l’USGS (United States Geological Survey) disponible en ligne

(usgs.org/earthquakes). En l’absence de profils sismiques, de puits et donc de mesures précises des épaisseurs, les données de pendage des strates s’avèrent être les plus utiles à la construction de la coupe équilibrée. Un travail de numérisation des données (contours et pendages) a été réalisé initialement (Figure V.2). La technique de numérisation des données graphiques de pendage est expliquée en Annexe H de ce manuscrit. La coupe a été réalisée indépendamment de celle du prisme oriental (chapitre 4), le choix a donc été fait de considérer un niveau de décollement basal plat dans la formation Chicama, sans prendre en compte la déformation crustale de plus grande longueur d’onde (chapitre 4).

La Cordillère Occidentale est constituée d’un système de chevauchements imbriqués à

vergence ENE décollant à la base de la Formation Chicama. Deux chevauchements hors séquence ont une vergence WSW (Figure V.17). Celui de la chaîne du Marañón est situé au

toit d’un duplex et est formé par le fonctionnement d’un chevauchement de toit décollant dans

les lutites de la base de la formation Chimu. Les séries redressées dans lesquelles ont été échantillonnés TRU246 et TRU124 (Figures V.6 et V.17) sont formées par un éventail de rampes de chevauchement imbriquées. Deux rétro-chevauchements ont été mis en évidence à la suite des travaux de terrain et de cartographie (Figures V.6 et V.17). Les variations

188 pendant le Crétacé inférieur. Dans la coupe structurale (Figure V.17), ces deux failles ont donc été prolongées dans la croûte sous le niveau de décollement principal à partir de la coupe

dépliée, c’est-à-dire avant la déformation de couverture. La position approximative de la faille normale branchée sur la faille de Chaquilbamba (Figure V.17) a finalement été guidée par le fonctionnement du séisme de 1987 [usgs.org/earthquakes]. En l’absence d’informations plus précises sur la structure de la croûte inférieure sous la couverture mésozoïque, une faible quantité de déplacement a été proposée le long de cette dernière faille normale inversée (Figure V.17). Cette étude ne permet cependant pas de savoir si ces failles normales jouant durant le Crétacé inférieur puis reprisent, sont héritées de la phase de rifting permo-triasique « Mitú » ou de l’ouverture du bassin Chicama au Jurassique. Ainsi, par cohérence avec le

chapitre 4, les conglomérats du groupe Mitú ont été laissés au toit de la faille A, et le groupe Pucara est directement au contact de la faille de Chaquilbamba. Une autre faille normale à

regard ENE (Figure V.17) marque l’ouverture du bassin Chicama, elle est recoupée par un

chevauchement crustal qui alimenterait le raccourcissement de couverture. Sa géométrie est hypothétique (Figure V.17) et sa position a été suggérée par le séisme de 2007 [usgs.org/earthquakes].

Le raccourcissement calculé sur cette partie de la cordillère, de la faille A à la ligne de fin de la coupe équilibrée (« loose line ») sous le bassin Calipuy, donne 78 km de

raccourcissement horizontal. Soit un taux de raccourcissement de 47%. En l’absence de datations systématiques, la séquence d’activation des chevauchements ne peut être

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Figure V.17. Coupe de la Cordillère Occidentale. Coupe équilibrée (partie orientale) et sa restauration en dessous. Coupe schématique (partie

occidentale). Les données thermochronologiques présentées dans la suite du chapitre, ainsi que la donnée de vitrinite (TRU124) sont projetées sur la coupe (TRU246 et le profil de thermochronologie basse-température ; thermochro. profile). La localisation des photos et des bassins étudiés est indiquée. Les rétro-chevauchements sont indiqués par les flèches noires. La limite orientale de la coupe, correspond à la faille A du chapitre 4. La ligne noire épaisse en pointillés matérialise la position d’un chevauchement crustal qui alimente le raccourcissement de couverture (voir texte pour explication).

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III.2. De l’Eocène supérieur au Miocène : volcanisme et sédimentation

Des datations ont été réalisées par cinq méthodes différentes (voir chapitre 2 et Annexes). La localisation des échantillons, leur altitude, leur âge supposé ainsi que le type de roche sont donnés en Table V.1.

Table V.1. Localisation des échantillons de la Cordillère Occidentale.

Name ^Longitude

(dec. deg.)

Latitude (dec. deg.)

Elevation

(m, asl) ^{Age Rock type Analysis}

Moche valley age-elevation profile

TRU1 -78.865 -8.083 213±8 Eocene-Oligocene Granite AFT and UPb

TRU138 -78.816 -7.982 559±12 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU4 -78.729 -8.010 848±3 Eocene-Oligocene Granite AFT and AHe

TRU137 -78.706 -8.014 1114±32 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU5 -78.690 -8.003 1360±3 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU231 -78.674 -8.002 1574±32 Eocene-Oligocene Granite AFT and AHe

TRU6 -78.654 -7.987 1765±11 Eocene-Oligocene Granite AHe and UPb

TRU7 -78.637 -7.966 2014±31 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU8 -78.630 -7.960 2222±31 Eocene-Oligocene Granite AFT and AHe

TRU11 -78.632 -7.953 2524±30 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU10 -78.649 -7.947 2690±8 Eocene-Oligocene Granite AHe

TRU233 -78.634 -8.013 3005±12 Eocene-Oligocene Granite AHe

Calipuy basin

TRU146 -78.564 -8,083 3841±5 Eocene -Miocene Tuff Ar-Ar

TRU242 -78.491 -7.844 3282±2 Eocene -Miocene Tuff Ar-Ar

Cajabamba basin TRU251 -78.111 -7.455 2032±11 Quaternary Fossil wood 14C TRU253 -78.080 -7.456 1972±7 Quaternary Fossil wood 14C Isolated samples

TRU124 -78.086 -7.835 3236±3 Jurassic Clay Ro

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Figure V.18. Photos « en miroir » interprétées de la discordance du groupe Calipuy sur un pli d’axe NW-SE (localisation Figure V.7). Fm.,

Formation ; Gp., Groupe ; KI, Crétacée inférieur. District d’Otuzco, province La Libertad, nord Pérou. Noter que la discordance basale (ca. 50°) est composée de conglomérats polygéniques de la formation Huaylas (zoom), formation qui, comme les premières couches subjacentes (datation

39Ar/⁴⁰Ar) s’épaissit vers le SW. La surface topographique composée de la partie supérieure du groupe culmine à 4200 m d’altitude et l’incision

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