Bandy, William

Bourgois, Jacques

Pautot, Guy

Pelletier, Bernard

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Régime tectonique de la marge andine convergente du Pérou (Campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot, juillet 1986)

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C. R. Acad. Sc. Paris, t. 303, Série II, no 17, 1986 1599 
GÉOLOGIE. - Régime tectonique de la marge andine convergente du Pérou (Campagne 
SEAPERC du N.O. Jean-Charcot, juillet 1986). Note de Jacques Bourgois, Guy 
Pautot (co-chefs de mission), William Bandy, Thierry Boinet, Pierre Chotin, Philippe 
Huchon, Bernard Mercier de Lepinay, Félix Monge, Jacques Monlaü, Bernard Pelletier, 1 '  c - _  Marc Sosson et Roland von Huene, présèntée par Jein Xubouin. I 
$ 1  
Des études bathymétriques (Seabeam) et géophysiques (sismique réflexion monotrace et multitrace, gravimé- 
trie et magnétisme) ont été conduites pendant la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot (juillet 1986) le 
long de deux transversales du mur interne de la fosse du Pérou, situées par 5'30 (zone Paita) et 9"30 (zone 
Chimbote) de latitude Sud. 
Les données montrent les faits nouveaux suivants : (1) le mur interne est constitué de trois domaines 
morphostructuraux bien individualisés de l'Ouest vers l'Est, il s'agit : du domaine de bas de pente, de la partie 
médiane de la pente et du haut de pente; (2) la partie médiane de la pente est caractérisée par une tectonique 
en blocs basculés le long de failles normales inclinées vers l'océan; (3) sur la transversale de Paita, la partie 
supérieure du bas de pente présente une morphologie typique de masses glissées; (4) un écaillage existe au pied 
du mur interne mais son extension est réduite; (5) un changement dans le régime tectonique intervi& B la 
limite entre la partie médiane de la pente et le bas de pente, oÙ d'extensif vers le haut de la marge il devient 
compressif vers le bas. 
La marge active du Pérou est donc pour l'essentiel sous l'influence d'un régime tectonique en extension. 
GEOLOGY. - Tectonic regime of the Andean Convergent Margin off Peru (SEAPERC cruise of the R.V. 
Jean-Charcot, July 1986). 
A marine bathymetric (Seabeam) and geophysical survey (multi and single channel seismic rejection, gravity 
and magnetic profilling) was conducted at two locations along the inner wall of the Peru Trench during the 
SEAPERC cruise of the R. V. Jean-Charcot in July 1986. These areas are the Paita, and Chimbote areas 
centered around latitudes, 5"30'S, and 9'30's respectively. 
The collected data indicate that: ( I )  The continental slope off Peru consists of three distinct morpho-structural 
domairis (from west to east are the lower, mid and upper slopes) instead ofjust two as previously reported. (2) The 
mid slope has the characteristics of a zone of tectonic collapse at the front of a gentle jexed  upper slope. (3) The 
upper half of the section comprising the lower slope appears to represent the product of 
mass-wasting. (4) Thrusting at the foot of the margin produces a continuous morphologic fiature representing a 
deformation front where the products of mass-wasting are overprinted by a compressional tectonic fabric. ( 5 )  A 
change in the tectonic regime from tensional to compressionnal occurs at the mid slope-lower slope boundary. 
Thus, the andean convergent margin off Peru is mainly under extensional tectonic regime. 
I. INTRODUCTION. - On considère Classiquement que la subduction liée à la convergence 
des plaques est à l'origine d'un régime tectonique en compression sur la marge. Dans le 
modèle d'accrétion ([l], [Z]) des sédiments de la plaque océanique plongeante viennent 
progressivement s'accréter à la marge. 
Depuis le Leg 84 du programme IPOD, au large du Guatemala (131, [4]), ce concept 
ne peut plus être considéré comme unique. En effet, en Amérique centrale, la marge 
active évolue en régime tectonique extensif et cela jusqu'au pied de la pente continentale. 
Dans ce cas, il, n'y a pas accrétion de matériel océanique [3]. La marge du Guatemala 
est caractérisée par le fonctionnement de failles normales à pendage océanique, limitant 
des blocs qui basculent vers le continent. Ainsi, ce type de marge active se caractérise 
par un effondrement, résultat d'un appel au vide lié au plongement de la plaque inférieure. 
Les surpressions de fluide mesurées en forage [5] aux abords du plan de subduction sont 
en équilibre avec la pression lithostatique; ils jouent par conséquent un rôle prépondérant 
dans le découplage du mouvement entre les deux plaques. 
Ce deuxième type de marge active fut appelé par Aubouin et coll. (161, [7]) : 
Convergent Extensional Margin B. C'est ainsi que la marge du Pérou oÙ était reconnue 
l'existence de failles normales ([8], [9]) fut proposée comme appartenant à la famille des 
marges actives en extension [6]. 
0249-6305/86/03031599 $2.00 @ Académie des Sciences 
C. R., 1986, 2' Sm~esrrc, (T. 303) Série II  - 111 
ORSTOM Fonds Documentaire 
No 3: 232535 4 
1600 
T. A U  1 
C. R. Acad. SC. Paris, t. 303, Série II, no 17, 1986 
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Deux profils sismiques multitraces, CDF2 et CDP3, réalisés pendant le (( Nazca plate 
project )) [lo], ont ét6 récemment traités avec un nouveau programme ([ll], [12]). Leur 
interprétation conduit à séparer deux domaines sur le mur interne du Pérou : la pente 
supérieure, caractérisée par la présence de failles normales découpant des séries sédimen- 
taires épaisses reposant sur le prolongement du socle' continental en mer, et la pente 
inférieure correspondant à un prisme d'accrétion développé sur une distance d'au moins 
25 km. La limite entre les deux domaines correspondrait à un chevauchement à vergence 
océanique se raccordant au plan de subduction. 
Les résultats de la campagne SEAPERC du N.O. Jean-Charcot (juillet 1986) contredi- 
sent certaines conclusions des précédents travaux et apportent des précisions sur le régime 
tectonique de la marge. Pendant cette campagne, des levés bathymétriques Seabeam, des 
profils sismiques monotraces et multitraces, des profils gravimétriques et magnétiques 
furent effectués entre 4 et 12" de latitude Sud le long de la fosse du Pérou. Le levé des 
zones de Paita et Chimbote, centrées sur les profils sismiques multitraces CDP3 et 
CDP2, permet de proposer une nouvelle interprétation de la marge qui s'apparente bien 
à une marge active extensive avec cependant, au pied de la pente, un doQàine restreint 
où le régime tectonique dominant est compressif. 
II. LES ZONES PAITA ET CHIMBOTE. - Les données Seabeam des zones de Paita et de 
Chimbote (fig. 1 et 2) montrent que le mur interne de la fosse du Pérou entre 4 et 12"s 
présente trois domaines aux caractères morphologiques contrastés. Ils sont mieux définis 
au niveau de la zone de Paita. On y reconnaît, du haut de la pente continentale vers la 
fosse (fig. 1) : 
1. Le haut de la pente (upper slope) est situé entre l'isobathe 3000 m et le bord du 
plateau continental. C'est une surface plane dont la pente est d'environ 5". Ce glacis, 
d'environ 30 km de large est entaillé par quelques canyons parallèles à la ligne de plus 
grande pente. Le profil sismique CDP3 montre que cette zone correspond à un bassin 
d'âge crétacé à miocène, épais de 3 à 4 km et reposant sur un substratum paléozoïque 
([12], [13]). Ce socle affleure au niveau de l'escarpement séparant le haut de la pente et 
sa partie médiane. Un réseau de failles normales à pendage vers l'océan découpe les 
séries sédimentaires du bassin. Quelques failles, à rejeu actuel, découpent la surface du 
glacis. 
2. La partie médiane de la pente (mid slope) présente une morphologie plus complexe, 
en particulier trois escarpements courbes à concavité tournée vers l'océan. Ces escarpe- 
ments délimitent deux unités. L'unité supérieure présente en son centre une plateforme 
dont la pente (3") est plus faible que celle du haut de pente. Le drainage des écoulements 
E-O du haut de pente est pris en relai par un canyon orienté S-N qui longe l'escarpement 
supbrieur de la pente médiane. Une vaste dépression fermée est située au pied de 
l'escarpement central qui limite l'unité inférieure vers le haut. La pente moyenne présente 
donc une morphologie caractéristique de blocs basculés vers le continent. Nous pensons 
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I 
EXPLICATIONS DES PLANCHES 
Planche I 
Fig. 1. - Carte Seabeam de la Zone de Paita (équidistance des courbes 100 m). 
Fig. 1. - Seabeam bathymetric map of the Paita area (contour interval 100 m).  
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Fig. 2. - Carte Seabeam de la Zone de Chimbote (équidistance des courbes 100 m). 
Fig. 2. - Seabeam bathymetric map of the Chimbote area (contour interval 100 m). 
C. R. Acad. Sc. Paris, t. 303, Série II, no 17, 1986 1603 
que la plate-forme située au centre de l’unité supérieure est un témoin du glacis du haut 
de pente préservé de l’érosion. Par ailleurs, le profil sismique CDP3 ([12], [13]) à travers 
la pente moyenne montre plusieurs réflecteurs à pendage continental décalés et basculés 
par des failles normales A pendage océanique. Ces réflecteurs suggèrent la présence du 
Paléozoïque dans ce domaine. 
3. Le bas de pente (lower slope) est caractérisé par un relief constitué de collines basses 
et de dépressions peu profondes souvent fermées. Il ne présente pas d‘organisation 
morphostructurale évidente. Le passage de la pente médiane au bas de pente est diffus 
dans les régions oÙ les escarpements de la pente moyenne perdent leur expression. Par 
opposition, la limite du bas de pente inférieure avec la fosse est soulignée par ,une 
dénivellation brutale et continue d‘environ 500 m de hauteur. Cela correspond à l’émer- 
gence du contact de subduction. Le profil CDP3 montre deux réflecteurs à pendage 
continental interprétés comme l’expression d‘un écaillage associé au fonctionnement d‘un 
prisme d‘accrétion [17]. Les levés Seabeam remettent cette interprétation en cause. La 
morphologie irrégulière du bas de pente est, selon nous, associée à l’empilement de blocs 
et de débris en provenance des domaine plus internes. 
Les études que nous avons menées dans la région de Chimbote (fig. 2) confirment 
pour l’essentiel les résultats obtenus dans la zone Paita : la pente continentale est bien 
constituée de trois domaines morph’ostructuraux. Deux particularités de la région de 
Chimbote doivent être soulignées : (1) le domaine du haut de pente présente une flexure 
dans sa partie médiane et (2) le bas de pente a une morphologie plus évocatrice de la 
présence d’un prisme d’accrétion dont la largeur n’excèderait cependant pas 15 km. 
III. CONCLUSIONS. - Les données géophysiques obtenues lors de la campagne 
SEAPERC, en particulier les données du levé Seabeam, ajoutent aux profils sismiques 
multitraces CDP2 (Chimbote) et CDP3 (Paita), récemment rejoués ([ll], [12]), la 
troisième dimension nécessaire à une interprétation rigoureuse. I1 ën ressort principale- 
ment que la marge convergente du Pérou présente trois domaines morphostructuraux 
bien individualisés, du plateau continental vers la fosse: le haut de pente, la pente 
médiane et le bas de pente. Les deux premières sont caractérisées par un régime tectonique 
en extension. Le bas de pente résulte de l‘accumulation de masses glissées dont on ne 
peut pas affirmer qu’elles soient écaillées dans la région de Paita. Une absence totale de 
prisme d’accrétion dans cette région est possible. I1 pourrait donc s’agir d’une marge 
active extensive ( [6] ,  [7]), au sens strict, comme en Amérique Centrale au large du 
Guatemala ([6],  [14]). Plus au Sud, la zone de Chimbote présente un prisme d‘accrétion 
restreint. L‘accrétion ne fonctionne donc pas de manière homogène le long de la fosse 
du Pérou, phénomène déjà souligné par ailleurs [15]. 
La pente médiane est découpée en blocs basculés dont la largeur est de l’ordre de 
grandeur de I’épaisseur de la plaque supérieure au-dessus du plan de subduction 
( 5  à 7 km). Cela suggère que les failles normales qui limitent les blocs basculés sont 
d’ampleur crustale et découpent la plaque supérieure jusqu’au plan de subduction. Ce 
dispositif implique un découplage important du mouvement le long du plan de subduction, 
I 
I 
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phénomène dans lequel les fluides doivent jouer un rôle fondamental [16]. L'escarpement 
qui marque la frontière entre la pente médiane et le haut de pente serait donc directement 
lié Si I'épaisseur de la plaque supérieure. 
La campagne SEAPERC a bénéficié d'un financement de I'INSU et d'IFREMER. Les autorisations 
nécessaires aux travaux ont été obtenues grâce à la diligence des services de l'Ambassade de France à Lima. 
Le Lieutenant Guillermo Hasembank, représentant de la marine péruvienne à bord du N.O. Jean-Charcot, a 
grandement facilité le déroulement des opérations à la mer. 
No de contribution IFREMER : 80. 
Reçue le 20 octobre 1986. 
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
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Atlas 6, Woods Hole (sous presse). 
824 p. 
108, 1984, p. 1-32. 
p. 781-791. 
J. B., T. B., P. C., B. M. L., J. M. et M. S. : 
U.A. no 215, 4, place Jussieu, 15252 Paris Cedex 05; 
G. P. : IFREMER, Centre de Brest, B.P. no 337, 29213 Brest Cedex; 
W. B. : Department of Geophysics, 
Texas A. and M .  University, College Station, TX 77843; 
P. H. : Département de Géologie, 
E.N.S., 24, rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05; 
< F. M. : I.G.P., Apartado 3741, Lima 30, Pérou; 
B. P. : O.R.S.T.O.M., B.P. no A5, Nouméa Cedex, Nouvelle Calèdonie: 
R. V. H. : U S .  Geological Survey, 
345, Middlefield Road, Menlo Park, California 94025, U.S.A. 
\ Laboratoire de Géologie de I' Université Pierre-et-Marie-Curie associé au C.N. R.S., 
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