Evolution oligo-miocène de l'Altiplano occidental ( arc et avant arc du nord du Chili, Arica ) : tectonique , volcanisme, sédimentation, géomorphologie et bilan érosion-sédimentation.

L'evolution geodynamique oligo-neogene de l' Altiplano au niveau du "Coude d'Arica", est caracterisee par deformation compressive et volcanisme importants. Dans la partie orientale de la chaine (Bolivie), le raccourcissement est bien documentee (190-280 km), et il explique une croute tres epaisse (65 km). Dans la partie occidentale (Nord du Chili), cependant, l'histoire geologique n'est pas bien connue et est en partie controversee. L'etude de la region d'Arica, sur trois transects regionaux (au 1:50.000), permet de proposer un model representatif d'evolution geodynamique pour l'Altiplano occidental. L'Oligocene (-35-26 Ma) est caracterise par une sedimentation fluviatile, enregistree dans la partie la plus profonde de la Depression Centrale. Les depots, atteignant 500m d'epaisseur, recouvrent en discordance angulaire une surface d'erosion regionale peu accidentee. Ils sont poligeniques et proviennent de l'Est, de l'erosion d'une proto-Cordillere Occidentale. Ils sont affectes par des chevauchements subverticaux a vergence Ouest. L'Oligocene terminal-Miocene precoce (26-19 Ma) est une periode intensive de volcanisme effusif et explosif. A l'Est (Cordillere Occidentale), l'arc volcanique est represente par au maximum de 2.500 m d'andesites, dacites et ignimbrites rhyolitiques, intercalees de niveaux alluviales et lacustres. Cet arc, tres actif, a ete associe a la formation des caldeiras d'effondrement. A l'Ouest (Precordillere et Depression Centrale), les depots d'avant-arc sont representes par jusqu'a 1.000 m d'ignimbrites rhyolitiques (extra-caldeira), avec intercalations fluviatiles et lacustres. Dans la Cordillere de la Cote, une sedimentation alluviale oligo-miocene est enregistree dans des bassins restreints (<200 fi d'epaisseur). Au cours de ce cycle, on ne note pas d'indices d'une activite tectonique importante, sauf un plissement faible dans la Cordillere Occidentale. Le Neogene (,.,18-0Ma) est caracterise par un volcanisme andesito-dacitique, principalement effusif, developpe dans la Cordillere Occidental avec un volume modeste par rapport a la periode anterieur. Ce volcanisme est accompagne d'une tectonique compressive importante associe a sedimentation fluviatile syntectonique relativement restreinte. La deformation est representee par un systeme de plis et de chevauchements a vergence Ouest impliquant le socle, dont le raccourcissement minimum est estime a 7 km. Cette deformation s'est developpee surtout dans la partie ouest de la Cordillere Occidentale, entre 18 et 5 Ma avec des reactivations mineures pendant le Plio-Quaternaire. Ceci implique une vitesse de racourcissement horizontal, pendant le Neogene, de l'ordre de O,54km/Ma. Au niveau de la Depression Centrale, pendant le Miocene, une sedimentation fluviatile et lacustre est representee par au maximum de 350 m de depots volcanogeniques provenant de l'Est. Vers 12 Ma, la sedimentation fluviatile s'est arrete et une surface de pedimentation regionale s'est mis en place. Posterieurement l'avant-arc a ete affectee par une forte incision (atteignant 1.000 m) concentree sur un petit nombre de vallees. L'evenement coincide avec un important changement climatique qui a induit la desertification d'Atacama, accompagne d'une baisse eustatique (au maximum de 200 m). Pendant le Miocene superieur-Quaternaire, cependant, la forte incision n'est pas expliquee seulement par effects exogenes. Un soulevement majeur (-800 m) de l'avant-arc s'est donc produit. Le soulevement et l'abrasion marine ont genere un abrupt cotier, tandis que dans les vallees incisees se sont declenche d'importants glissements de terrain. La deformation contemporaine de l'avant-arc est localisee au niveau de failles et de plis flexures larges, associes a la propagation aveugle de chevauchements subverticaux avec des deplacements verticaux importants (jusqu'a 850 m) et des raccourcissements negligeables (jusqu'a 100 m). Le soulevement de la Precordillere s'est produit entre 12 et 10 Ma, et il a ete suivi d'un mega-glissement gravitaire. Les roches volcaniques oligo-neogenes d'Arica sont calco-alcalines fortement potassique, et leur composition varie peu au cours du temps. Cependant, on note un enrichissement croissant en elements lithophiles, une participation de plus en plus importante du grenat comme phase residuelle dans la croute inferieure, et une diminution relative du taux de fusion partiel dans la source mantelique. Par ailleurs, l'evolution structurale et le bilan erosion-sedimentation montrent que la Cordillere Occidentale d'Arica a ete soulevee et soumise a l'erosion depuis l'Eocene. Au cours de la periode consideree (Oligo-Neogene), l'epaississement crustal de l'AltipIano occidental a donc ete relativement lent par rapport a l'Altiplano oriental et non seulement liee a des processus tectoniques.