# The tectonic and sedimentary evolution of the bay of Biscay/Western pyrenees during the early cretaceous: A new point of view. [L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur: Un nouveau regard].

S. Jammes, Gianreto Manatschal, Jean-François Ghienne

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S. Jammes, Gianreto Manatschal, Jean-François Ghienne. The tectonic and sedimentary evolution of the bay of Biscay/Western pyrenees during the early cretaceous: A new point of view. [L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur: Un nouveau regard] .. Carnets de Géologie / Notebooks on Geology, 2007, CG2007_M02/04. hal-01254128

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# L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur : un nouveau regard

## [The tectonic and sedimentary evolution of the Bay of Biscay/Western Pyrenees during the Early Cretaceous : a new point of view]

Suzon JAMMES<fnref n="1" />,<fnref n="2" />

Gianreto MANATSCHAL<fnref n="1" />,<fnref n="3" />

Jean-François GHIENNE<fnref n="1" />,<fnref n="4" />

**Citation:** JAMMES S., MANATSCHAL G. & GHIENNE J.-F. (2007).- L'évolution tectono-sédimentaire du système "Golfe de Gascogne/Pyrénées Occidentales" au Crétacé inférieur : un nouveau regard. In: BULOT L.G., FERRY S. & GROSHENY D. (eds.), Relations entre les marges septentrionale et méridionale de la Téthys au Crétacé [*Relations between the northern and southern margins of the Tethys ocean during the Cretaceous period*].- Carnets de Géologie / Notebooks on Geology, Brest, Mémoire 2007/02, Résumé 04 (CG2007_M02/04)

**Mots-Clefs** : Paléogéographie ; Crétacé inférieur ; Golfe de Gascogne ; Pyrénées Occidentales ; processus d'incaissement ; enregistrement sédimentaire

**Key Words:** Paleogeography; Early Cretaceous; Bay of Biscay; Western Pyrenees; thinning process; sedimentary record

La reconstruction paléogéographique de l'Ibérie et de l'Eurasie au Crétacé inférieur ainsi que la cinématique qui en découle restent aujourd'hui très controversées. Deux modèles opposés sont présentés. La première reconstitution (Fig. 1.a) réalisée par OLIVET (1996) utilise la superposition des anomalies magnétiques M0 et propose un grand mouvement de décrochement sénestre de l'Ibérie le long de la faille Nord Pyrénée. Dans ce modèle, les bassins extensifs crétacés, présents dans le domaine pyrénéen (bassin de Parentis, Bassin d'Arzacq, bassin de Mauléon, ...), se sont formés dans un contexte décrochant et sont donc des bassins en pull-appart. Dans le second modèle (Fig. 1.b), SIBUET (2004) et SRIVASTAVA et alii (2000) ont essayé d'introduire le maximum de contraintes en considérant les anomalies magnétiques observées au-delà de M0 (jusqu'à M17). Cette reconstitution prend ainsi en compte l'existence d'une zone de transition (BOILLOT et alii, 1987), entre la croûte océanique et la croûte continentale et minimise le déplacement latéral de l'Ibérie proposé par OLIVET (1996). Dans ce modèle, le Golfe de Gascogne s'ouvre à l'Albo-Aptien selon un mode en ciseaux avec un pôle de rotation localisé au Sud-Est du Golfe de Gascogne. Ce mode d'ouverture induit une propagation vers l'Est de plusieurs bassins en extension, relayés par des failles transformantes orientées Nord-Sud. Ces deux modèles ont des implications très différentes à l'échelle de la plaque ibérique (cinématique et

relation entre l'Ibérie et l'Eurasie en cours du Crétacé), mais également à une échelle plus régionale sur la géologie du Sud-Est et du Sud-Ouest de la France. Un des objectifs consiste à trouver des éléments géologiques permettant de tester ces deux hypothèses.

Des travaux récents ont été menés aux limites de la plaque ibérique, d'une part à l'ouest, sur la marge ibérique (PÉRON-PINVIDIC, 2006) et d'autre part en Provence (LELEU, 2005). À partir de l'étude de l'évolution spatiale et temporelle de structures de rifting (cartographie 3D), les travaux de G. PÉRON-PINVIDIC ont permis d'imposer de nouvelles contraintes sur les processus et la cinématique associée à l'ouverture de l'Atlantique et la séparation de la plaque Nord-Américaine à la fin de l'Aptien (112 Ma). Les travaux de S. LELEU, mettent en évidence des découplages à partir du Campanien, entre le système Corse-Provence et les systèmes pyrénéen et alpin par le jeu de grandes transformantes telles les failles des Cévennes, de Nîmes ou de la Durance. Ces résultats ont donc des implications importantes sur l'évolution du système Golfe de Gascogne-Pyrénées occidentales jusqu'à l'Aptien (avant 113 Ma) puis au-delà du Campanien (après 71 Ma), avec notamment la cinématique alpine et le début de la convergence entre les plaques ibérique et européenne. Dans cette étude, nous avons donc décidé de nous focaliser sur le système Golfe de Gascogne-Pyrénées occidentales, zone

<footnote n="1">¹ CGS-EOST, ULP, 1 rue Blessig, F-67084 Strasbourg (France)</footnote>

<footnote n="2">² Suzon.Jammes@illite.u-strasbg.fr</footnote>

<footnote n="3">³ gianreto.manatschal@illite.u-strasbg.fr</footnote>

<footnote n="4">⁴ ghienne@illite.u-strasbg.fr</footnote>

<footnote>Manuscrit en ligne depuis le 15 mai 2007</footnote>
géographiquement intermédiaire aux deux
précédents domaines afin de compléter la
compréhension de l'ensemble du système alpin
et sa relation avec l'ouverture de l'Atlantique.
De plus, l'étude de l'histoire crétacée des

bassins extensifs présents dans ce système
(Parentis et Mauléon) permettra de mieux
comprendre l'évolution cinématique du système
au Crétacé supérieur.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 1 :** Reconstruction paléogéographique de l'Ibérie et de l'Eurasie à l'anomalie M0 : a) modèle de SRIVASTAVA et alii (2000) ; b) modèle de OLIVET (1996). Modifié d'après SIBUET et alii (2004).</figcaption></figure>

Ce travail a donc pour objectif d'apporter
certains éléments de réponse aux incertitudes
persistantes sur l'évolution cinématique des
plaques ibérique et européenne au Crétacé et
plus particulièrement d'étudier les processus de
déformation (amincissement et réactivation) et
l'enregistrement sédimentaire des deux bassins
crétacés de Mauléon et de Parentis. L'étude de
ces deux bassins, l'un affleurant (le bassin de
Mauléon), l'autre en mer (le bassin de Parentis)
permet d'utiliser une approche pluridisciplinaire
(géophysique marine et géologie). Des données
de sismique réflexion couplées aux données de
forages sont exploitées pour l'étude du bassin
de Parentis ; celles-ci permettent d'évaluer et
de comprendre la subsidence tectonique qui a
affecté ce bassin lors de sa formation. Dans le
bassin de Mauléon, ce sont essentiellement des
données de terrain (stratigraphie,
sédimentation, ...) qui sont utilisées afin de
mieux comprendre l'histoire sédimentaire de ce
bassin et la subsidence thermique associée. Par
ailleurs, les données géophysiques
(gravimétrie, sismique...) permettront de
caractériser la nature même de ces bassins
(bassins en pull-apart crées le long de
décrochements Est-Ouest ou bassin extensifs
relayés par des décrochements Nord-Sud).
Enfin, ces observations seront confrontées à un
modèle numérique complexe de rift polyphasé
(LAVIER et MANATSCHAL, 2006) afin de tester le
modèle d'amincissement et de vérifier le
processus d'étirement proposé.

Par ailleurs, les résultats préliminaires d'une
première mission de terrain montrent
l'importance de l'amincissement crustal et
suggèrent l'exhumation locale du manteau dans
le bassin de Mauléon. Celle-ci est associée à
une forte subsidence au centre et une migration
de la déformation vers les bordures du bassin

(CANÉROT, en préparation). Ces observations,
associées à une réinterprétation des coupes
sismiques du bassin de Parentis, soulèvent de
nouvelles questions sur l'évolution tectonique
du domaine pyrénéen.

Références bibliographiques

Boillot G., Recq M., Winterer E.L., Meyer A.W., Applegate J., Baltuck M., Bergen J.A., Comas M.C., Davies T.A., Dunham K., Evans C.A., Girardeau J., Goldberg G., Haggerty J., Jansa L.F., Johnson J.A., Kasahara J., Loreau J.-P., Luna-Sierra E., Moullade M., Ogg J., Sarti M., Thurow J.& Williamson M. (1987).- Tectonic denudation of the upper mantle along passive margins: a model based on drilling results (ODP leg 103, western Galicia margin, Spain).- *Tectonophysics*, Amsterdam, vol. 132, n° 4, p. 335-342.

Lavier L.L. & Manatschal G. (2006).- A mechanism to thin the continental lithosphere at magma-poor margins.- *Nature*, London, vol. 440, n° 7082, p. 324-328.

Leleu S. (2005).- Les cônes alluviaux Crétacé supérieur/Paléocène en Provence : traceurs de l'évolution morpho-tectonique des stades précoces de collision.- Thèse de doctorat, Université Louis Pasteur, Strasbourg (13 décembre 2005), 222 p.

Olivet J.L. (1996).- La cinématique de la plaque Ibérie.- *Bulletin des Centres de Recherches Exploration-Production elf-aquitaine*, Pau, vol. 20, p. 131-195.

Péron-Pinvidic G. (2006).- Morphotectonique et architecture sédimentaire de la transition océan-continent de la marge ibérique.- Thèse de doctorat, Université Louis Pasteur, Strasbourg (4 mai 2006), 314 p.

Sibuet J.C., Srivastava S.P. & Spakman W.
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Srivastava S., Sibuet J.C., Cande S., Roest W.R. & Reid I.R. (2000).- Magnetic evidence

for slow seafloor spreading during the formation of the Newfoundland and Iberian margins.- *Earth and Planetary Science Letters*, Amsterdam, vol. 182, n° 1, p. 61-76.