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Detailed tectonic reconstructions of the Western Mediterranean region for the last 35 Ma, insights on driving mechanisms

Authors :
Romagny, A.
Jolivet, L.
Menant, A.
Bessière, E.
Maillard, A.
Canva, A.
Gorini, C.
Augier, R.
Institut des Sciences de la Terre de Paris (iSTeP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)
Géodynamique - UMR7327
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris
German Research Centre for Geosciences - Helmholtz-Centre Potsdam (GFZ)
Géosciences Environnement Toulouse (GET)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)
OROGEN project, a common venture of Total, CNRS and BRGM
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Lacombe, O.
Source :
BSGF-Earth Sciences Bulletin, Vol 191, p 37 (2020), Bulletin de la Société Géologique de France, Bulletin de la Société Géologique de France, Société géologique de France, 2020, 191, pp.37. ⟨10.1051/bsgf/2020040⟩, Bulletin de la Société Géologique de France, 2020, 191, pp.37. ⟨10.1051/bsgf/2020040⟩, BSGF-Earth Sciences Bulletin
Publication Year :
2020
Publisher :
EDP Sciences, 2020.

Abstract

International audience; Slab retreat, slab tearing and interactions of slabs are first-order drivers of the deformation of the overriding lithosphere. An independent description of the tectonic evolution of the back-arc and peripheral regions is a prerequisite to test the proposed conceptual, analogue and numerical models of these complex dynamics in 3-D. We propose here a new series of detailed kinematics and tectonic reconstructions from 35 Ma to the Present shedding light on the driving mechanisms of back-arc rifting in the Mediterranean where several back-arc basins all started to form in the Oligocene. The step-by-step backward reconstructions lead to an initial situation 35 Ma ago with two subduction zones with opposite direction, below the AlKaPeCa block (i.e. belonging to the Alboran, Kabylies, Peloritani, Calabrian internal zones). Extension directions are quite variable and extension rates in these basins are high compared to the Africa-Eurasia convergence velocity. The highest rates are found in the Western Mediterranean, the Liguro-Provençal, Alboran and Tyrrhenian basins. These reconstructions are based on shortening rates in the peripheral mountain belts, extension rates in the basins, paleomagnetic rotations, pressure-temperature-time paths of metamorphic complexes within the internal zones of orogens, and kinematics of the large bounding plates. Results allow visualizing the interactions between the Alps, Apennines, Pyrenean-Cantabrian belt, Betic Cordillera and Rif, as well as back-arc basins. These back-arc basins formed at the emplacement of mountain belts with superimposed volcanic arcs, thus with thick, hot and weak crusts explaining the formation of metamorphic core complexes and the exhumation of large portions of lower crustal domains during rifting. They emphasize the role of transfer faults zones accommodating differential rates of retreat above slab tears and their relations with magmatism. Several transfer zones are identified, separating four different kinematic domains, the largest one being the Catalan-Balearic-Sicily Transfer Zone. Their integration in the wider Mediterranean realm and a comparison of motion paths calculated in several kinematic frameworks with mantle fabric shows that fast slab retreat was the main driver of back-arc extension in this region and that large-scale convection was a subsidiary driver for the pre-8 Ma period, though it became dominant afterward. Slab retreat and back-arc extension was mostly NW-SE until ∼ 20 Ma and the docking of the AlKaPeCa continental blocks along the northern margin of Africa induced a slab detachment that propagated eastward and westward, thus inducing a change in the direction of extension from NW-SE to E-W. Fast slab retreat between 32 and 8 Ma and induced asthenospheric flow have prevented the transmission of the horizontal compression due to Africa-Eurasia convergence from Africa to Eurasia and favored instead upper-plate extension driven by slab retreat. Once slab retreat had slowed down in the Late Miocene, this N-S compression was felt and recorded again from the High Atlas to the Paris Basin.

Details

Language :
English
ISSN :
17775817 and 00379409
Volume :
191
Database :
OpenAIRE
Journal :
BSGF - Earth Sciences Bulletin
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..8e90e165b2f3ec9b29885de20307331d