Propagation du front orogénique subandin et réponse sédimentaire associée dans le bassin d'avant-pays amazonien (Madre de Dios, Pérou)

Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude des chaînes de montagnes et des bassins sédimentaires d'avant-pays rétro-arc associés à une subduction océanique. Il s'intéresse plus particulièrement aux facteurs qui contrôlent la croissance du prisme orogénique oriental andin et à la dynamique de remplissage du bassin d'avant-pays amazonien. La zone d'étude de cette thèse concerne le bassin de Madre de Dios (12º-14ºS) situé au sud du Pérou dans la zone Subandine (ZSA) actuelle, entre la Cordillère Orientale (CO) à l'Ouest et le bassin Amazonien à l'Est. L'approche de la thèse est multidisciplinaire (géologie structurale, thermochronologie basse température, sédimentologie, provenance). Les principaux objectifs sont de : i) déterminer la géométrie et la chronologie de déformation de la CO et de la ZSA et ii) de déterminer l'évolution du bassin d'avant-pays rétro-arc de Madre de Dios au cours du Méso-Cénozoïque. Les résultats de thermochronologie basse température (traces de fission et (U-Th)/He sur apatites ) obtenus pour la CO et la ZSA ainsi que les nombreuses strates de croissances documentées en sismique et sur le terrain dans la ZSA actuelle permettent de mettre en évidence deux principales phases de déformation au sud du Pérou: i) depuis la fin de l'Oligocène jusqu'au Miocène Moyen (~25-14 Ma, Période 1) et ii) pendant le Miocène supérieur jusqu'au Pléistocène (~10-2.8 Ma, Période 2). Nos résultats suggèrent que le refroidissement induit par l'érosion de la CO au sud du Pérou n'est pas contrôlé par un changement climatique mais plutôt par le développement d'un empilement d'écailles ou duplex au front de la cordillère. L'étude du remplissage sédimentaire du bassin de Madre de Dios indique que la ZSA actuelle présentait déjà un séquençage classique de bassin d'avant-pays dès le Maastrichtien avec la mise en évidence de la surrection d'un forebulge au Maastrichtien supérieur. Au cours du Paléocène supérieur (Thanétien), nous mettons en évidence une incursion marine peu profonde jamais documentée auparavant. La paléogéographie du Thanétien se caractérise alors par la présence d'un estuaire dominé par les marées, alimenté en sédiments par la chaîne volcanique andine voisine et débouchant dans une baie peu profonde. Les dépôts Néogène du bassin de Madre de Dios sont caractéristiques d'une mégaséquence de dépôt d'environ 4500 m d'épaisseur, avec des dépôts distaux de faible énergie pendant le début du Néogène évoluant ensuite vers des dépôts proximaux de haute énergie pendant le Néogène terminal et le Pléistocène. La mégaséquence est globalement progradante et strato-croissante et interprétée comme résultant de la migration vers l'Est d'un Megafan. La mégaséquence de dépôt peut être divisée en trois sous-séquences, au cours : i) du Miocène inférieur au Miocène moyen, ii) du Miocène supérieur au Pliocène et iii) de la fin du Pliocène au Pléistocène. Ces séquences correspondent à des cycles du système orogénique Andin, enregistrant des périodes de quiescence tectonique et des périodes de chargement tectonique. Ces pulses tectoniques, enregistrés par le passage d'un stade " suralimenté " à " alimenté ", entrainent par flexure lithosphérique une augmentation de l'espace d'accommodation dans le bassin d'avant-pays et se traduisent à termes par une incursion marine peu profonde. Trois incursions marines peu profondes ont ainsi été documentées au cours du Miocène inférieur, du Miocène moyen et au Pliocène (3,45 Ma). Cette dernière correspond à l'incursion marine la plus récente jamais reconnue dans le bassin Amazonien.The Madre de Dios basin (12º-14ºS) is situated at the south of Peru in the present-day Subandean zone (SAZ), between the Eastern Cordillera (EC) at the West and the Amazonian basin at the Est. Low temperature thermochronological results (apatite fission tracks and (U-Th)/He) obtained for the EC and the SAZ, as well as the growth strata documented in seismic data and on the field allow to determine two main deformation periods in southern Peru: i) from the Oligocene to Middle Miocene (~25-14 Ma, Period 1), and ii) from the Late Miocene to Pleistocene (~10-2.8 Ma, Period 2). The cooling induced by the erosion of the EC in southern Peru is not controlled by climatic change, but better by the development of duplex in the Andean front. The study of the sedimentary infilling of the Madre de Dios basin indicates that the present day SAZ was already part of a classical foreland basin during the Late Maastrichtian, as attested by the presence of a forebulge at that period. During the Late Paleocene (Thanetian), the basin was covered by a shallow marine incursion documented at the north of the study-area. The Neogene to Pleistocene deposits of the Madre de Dios basin are characterized by a 4500 meter-thick megasequence. Sedimentary infilling is mainly continental and is interpreted as resulting from an eastward migrating Megafan fluvial system. During main tectonic pulses in the EC, the accommodation space increases in the basin. At the final stage of such orogenic loading periods, this flexure could promote shallow marine incursions such as those described in the Madre de Dios basin for the Early Miocene, Middle Miocene and Pliocene (3,45 Ma) times. These new data and interpretations allow a review of the Petroleum system of the Madre de Dios basin

Middle Miocene vertebrates from the Amazonian Madre de Dios Subandean Zone, Perú

A new middle Miocene vertebrate fauna from Peruvian Amazonia is described. It yields the marsupials Sipalocyon sp. (Hathliacynidae) and Marmosa (Micoureus) cf. laventica (Didelphidae), as well as an unidentified glyptodontine xenarthran and the rodents Guiomys sp. (Caviidae), “Scleromys” sp., cf. quadrangulatus-schurmanni-colombianus (Dinomyidae), an unidentified acaremyid, and cf. Microsteiromys sp. (Erethizontidae). Apatite Fission Track provides a detrital age (17.1 +- 2.4 Ma) for the locality, slightly older than its inferred biochronological age (Colloncuran-early Laventan South American Land Mammal Ages: ~15.6e13.0 Ma). Put together, both the mammalian assemblage and lithology of the fossil-bearing level point to a mixture of tropical rainforest environment and more open habitats under a monsoonal-like tropical climate. The fully fluvial origin of the concerned sedimentary sequence suggests that the Amazonian Madre de Dios Subandean Zone was not part of the Pebas mega-wetland System by middle Miocene times. This new assemblage seems to reveal a previously undocumented “spatiotemporal transition” between the late early Miocene assemblages from high latitudes (Patagonia and Southern Chile) and the late middle Miocene faunas of low latitudes (Colombia, Perú, Venezuela, and ?Brazil)

Evidence of an early to early-middle Eocene tidal incursion in Southern Amazonia (Madre de Dios Basin, Peru)

International audienc

New stratigraphic and paleoenvironmental constraints on the Paleogene paleogeography of Western Amazonia

International audienceThe rise of the Andes and the associated propagation of the retroarc foreland basin during the Mesozoic Cenozoic in western South America shaped the paleogeography and paleoenvironmental settings of Western Amazonia. Much attention has been paid to the Neogene evolution of the Amazonian Basin, but few studies have investigated in detail the paleoenvironments of Western Amazonia during the Paleogene. We present a multi-proxy study that includes new biostratigraphic and paleontologic data, the interpretation of depositional environments and zircon U-Pb data from the Upper Cretaceous-Paleogene sedimentary sequence exposed in the Huallaga Basin (northern Peru). The biostratigraphic dating suggests that the lower part of the sequence is Maastrichtian in age. The maximum depositional age and maximum likelihood age according to the U-Pb zircon dating of Paleogene sedimentary rocks indicate Lutetian to Bartonian ages (from 43.5 ± 0.64 Ma to 37.6 ± 0.85 Ma). These results reveal a hiatus in the depositional record during Paleocene time. Two depositional systems can be distinguished: a lacustrine system composed of red mudrocks interbedded with thick sandstone layers and carbonate beds, and a siliciclastic tide-dominated system composed of fine-to medium-grained sandstones associated with tidal bundles, reactivation surfaces and heterolithic stratifications. However, the carbon and oxygen stable isotope values in carbonates tend to characterize a freshwater system, with a transition to brackish conditions toward the upper part of the section (Bartonian), thereby suggesting the presence of an estuary system. Finally, we suggest that the Bartonian shallow marine incursion recorded in the Huallaga Basin occurred from the north through the Caribbean Sea, and that it might have played a role in regional biodiversity patterns in the Paleogene

Provenance record of late Maastrichtian-late Palaeocene Andean Mountain building in the Amazonian retroarc foreland basin (Madre de Dios basin, Peru)

International audienceBiostratigraphic, sedimentological and provenance analyses suggest that a proto-Andean Cordillera already existed in southern Peru by late Maastrichtian–latePalaeocene times. A 270-m-thick stratigraphic section shows changes in depositionalenvironments from shallow marine (early Maastrichtian) to non-marine (late Maastrichtian)then back to estuarine (late Palaeocene) conditions. An erosional surfaceseparates lower Maastrichtian from upper Maastrichtian deposits. Above this surface,the late Maastrichtian unit exhibits moderately developed palaeosols and synsedimentarynormal faults. The sedimentary evolution is accompanied by a decreasein sedimentation rate and by changes in provenance. Shallow marine lower Maastrichtiandeposits have a cratonic provenance as shown by their low eNd(0) values(15 to 16) and the presence of Precambrian inherited zircon grains. The upperMaastrichtian deposits have a mixed Andean and cratonic origin with eNd(0) valuesof ~12.6 and yield the first Cretaceous and Permo-Triassic zircon grains. Estuarineto shallow marine upper Palaeocene deposits have an Andean dominant source asattested by higher eNd(0) values (6 to 10) and by the presence of Palaeozoicand Late Cretaceous zircon grains. The changes in depositional environments andsedimentation rates, as well as the shift in detrital provenance, are consistent with alate Maastrichtian–late Palaeocene period of Andean mountain building. In agreementwith recently published studies, our data suggest that an Andean retroarcforeland basin was active by late Maastrichtian–late Palaeocene times