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Evidence for early miocene wrench faulting in the Marlborough fault system, New Zealand: structural implications

1998; Taylor & Francis; Volume: 11; Issue: 5 Linguagem: Francês

10.1016/s0985-3111(99)80012-6

1778-3593

J.-C. Audru, Jean Delteil,

High-pressure geophysics and materials

In New Zealand, the Marlborough strike-slip faults link the Hikurangi subduction zone to the Alpine fault collision zone. Stratigraphic and structural analysis in the Marlborough region constrain the inception of the current strike-slip tectonics. Six major Neogene basins are investigated. Their infill is composed of marine and freshwater sediments up to 3 km thick; they are characterised by coarse facies derived from the basins bounding relief, high sedimentation rates and asymmetric geometries. Proposed factors that controlled the basins' generation are the initial geometry of the strike-slip faults and the progressive strike-slip motion. Two groups of basins are presented: the early Miocene (23 My) basins were generated under wrench tectonics above releasing-jogs between basement faults. The late Miocene (11 My) basins were initiated by halfgrabens tilted along straighter faults during a transtensive stage. Development of faults during Cretaceous to Oligocene times facilitated the following propagation of wrench tectonics. The Pliocene (5 My) to current increasing convergence has shortened the basins and distorted the Miocene array of faults. This study indicates that the Marlborough Fault System is an old feature that connected part of the Hikurangi margin to the Alpine fault since the subduction and collision initiation. L'archipel de NouvelleZélande est recoupé par la limite de convergence oblique entre la plaque Pacifique et la plaque Australie. Cette limite comprend la zone de subduction oblique de Hikurangi (au nord) et la zone de collision transpressive de la Faille alpine (au sud). Le système de failles de Marlborough (SFM) assure la transition entre ces deux zones. C'est un faisceau de failles décrochantes entre lesquelles on observe une alternance de chaînons montagneux (plus de 2800 m) et de profonds bassins sédimentaires (plus de 3400 m) dont l'histoire est peu connue. C'est pourquoi nous proposons de contraindre l'évolution de la tectonique coulissante dans ce segment de la limite de plaques à partir de l'analyse tectonique et de son enregistrement dans le remplissage sédimentaire des bassins associés. Les bassins néogènes de Marlborough sont situés contre les décrochements, ils sont allongés ou triangulaires (10–50 km de longueur, 1–20 km de largeur). Des datations précises (foraminifères) ont été obtenues dans certains de ces bassins dont l'examen est privilégié. Le remplissage marin puis continental de ces bassins comprend des sédiments d'âge miocène inférieur à pliocène. Les sédiments sont déformés par des plis dissymétriques d'axe parallèle aux failles bordières ou par des plis en échelon et s'épaississent généralement contre ces failles. Les taux de sédimentation néogènes sont très largement supérieurs (de 20 à 40 fois) à ceux des périodes précédentes. Les bassins les plus anciens (les plus méridionaux) se sont développés au Miocène inférieur à moyen avec un remplissage modeste de sédiments grossièrement détritiques. Leur subsidence fut initiée à 23 Ma, en même temps que des mouvements décrochants sur des segments de failles en échelon. La poursuite des coulissements entraîne la formation de relais extensifs puis de failles normales. L'arrêt de la sédimentation à 11 Ma correspond à une tectonique régionale où l'introduction d'une composante distensive favorise la formation d'une seconde génération de bassins. Ceux-ci comportent des séries plus épaisses qui sont d'âge miocène supérieur à pliocène. Leur subsidence est initialement contrôlée par le basculement du substratum vers des failles bordières rectilignes et peu segmentées, suivant une géométrie en demi-graben. Ces bassins sont ensuite comblés pendant la durée de la phase transtensive. L'arrêt de la subsidence correspond à l'apparition d'une composante compressive régionale liée à la migration du pôle de rotation Pacifique-Australie au Pliocène. Le plissement et l'inversion des bassins ainsi que la distorsion du réseau néogène de failles sont dus à cette migration qui entraîne, depuis le Pliocène, l'accroissement de la composante compressive sur le faisceau décrochant de Marlborough. L'analyse des bassins de la région de Marlborough permet d'établir une corrélation avec les manifestations décrochantes qui sont reconnues dès le Miocène inférieur le long de la Faille alpine ainsi que dans l'Ile Nord. À l'inverse de ce qui était admis, le SFM apparaît comme une structure ancienne qui transfère, depuis le Miocène inférieur, le mouvement coulissant d'une partie de la marge Hikurangi vers la Faille alpine.