Evolución tectónica y geomorfológica reciente de las cuencas de antepaís suratlásicas: Cuencas de Missour y Ouarzazate

Abstract

Esta tesis presenta un estudio sobre la neotectónica y la dinámica de la red fluvial en dos cuencas de antepaís de las cordilleras del Atlas de Marruecos, la cuenca de Ouarzazate, situada al sur del Alto Atlas, y la cuenca de Missour, al sur del Medio Atlas. Las cuencas de Ouarzazate y Missour acumularon sedimentos durante el Neógeno, pero actualmente presentan un drenaje externo, y por tanto están en erosión. La reciente incisión fluvial ha creado un paisaje dominado por extensos depósitos fluviales y aluviales encajados, formados por sedimentos gruesos depositados durante el Pleistoceno por los ríos que drenan las montañas adyacentes. Las estructuras más frontales del frente sur del Alto y Medio Atlas emergen en el interior de las cuencas de antepaís estudiadas, deformando toda la serie del relleno sedimentario, incluso los depósitos cuaternarios, que actúan como marcadores tectónicos. Las dataciones de depósitos fluviales encajados (edades de abandono), ya existentes en la cuenca de Ouarzazate, y realizadas a propósito de este trabajo en la cuenca de Missour, constituyen un marco geocronológico para el cálculo de las tasas de deformación tectónica e incisión fluvial en las dos cuencas estudiadas. En la cuenca de Ouarzazate, donde estudios previos habían propuesto un control esencialmente climático sobre la dinámica de encajamiento de la red fluvial, se demuestra que el proceso de formación y abandono de niveles de depósitos fluviales encajados (glacis y terrazas) está frecuentemente controlado por capturas fluviales favorecidas por el “cover effect” que afecta a los ríos principales. Por otro lado, la medición de las flexiones que las estructuras tectónicas producen en los marcadores datados permite calcular tasas de deformación tectónica reciente. La comparación entre las tasas de acortamiento recientes (~0.1 mm/a) con las tasas a largo plazo (~0.04 mm/a desde el Mioceno), calculadas mediante la restitución de secciones geológicas, ha constatado un incremento de la velocidad de deformación en el frente Subatlásico. Este incremento, reconocido en una sola estructura, no representa un incremento general de la convergencia, sino el desplazamiento de la actividad tectónica hacia el antepaís probablemente debido a la variación en el campo de esfuerzos inducida por la descarga isostática causada por el vaciado erosivo de la cuenca. Además, se ha constatado la posibilidad de un terremoto de magnitud 6 en la zona de Ouarzazate, aunque con un largo periodo de recurrencia (~10 ka). En la cuenca de Missour, el estudio geomorfológico de la cuenca hidrográfica del río Moulouya desvela que la red fluvial está ajustándose a un nuevo régimen desde que la antigua cuenca endorreica conectara con el Mediterráneo. Los perfiles longitudinales de los principales cauces presentan knickpoints de dimensiones destacables, tanto en los ríos que drenan el Jebel Bou Naceur (Medio Atlas), como en los que drenan los Hauts Plateaux (margen distal de la cuenca). El salto vertical de los knickpoints que drenan el Jebel Bou Naceur, estimado en de 800-1000 metros, corresponde a suma de la incisión fluvial derivada del descenso general del nivel de base en la red fluvial principal, (500-600 metros), más el levantamiento tectónico del Medio Atlas respecto a la cuenca de Missour (300-400 metros). Los depósitos aluviales datados en la cuenca de Missour también han sido utilizados cómo marcadores para determinar las tasas recientes de deformación tectónica e incisión fluvial, dando como resultado valores equiparables a los obtenidos en la cuenca de Ouarzazate. Los nuevos datos aportan información sobre cómo fueron los primeros estadios de erosión en la cuenca de Missour

This thesis presents a thorough study about the neotectonics and the dynamics of the Quaternary river network in two foreland basins of the Atlas Mountains of Morocco, the Ouarzazate basin and the Missour Basin. These basins are located to the south of the High and Middle Atlas respectively, and accumulated terrestrial sediments during the Neogene. Now they show an external drainage, and therefore are in a state of erosion. The recent fluvial incision has created a landscape dominated by extensive and embedded (terrace) levels of fluvial and alluvial deposits of Pleistocene age, consisting of coarse sediments deposited by rivers draining the adjacent mountains. The tectonic structures of the southern front of the High and Middle Atlas emerge within the foreland basins, deforming the entire sedimentary series, even the Quaternary deposits, which act as markers for neotectonic deformation. Cosmogenic dating of embedded fluvial deposits (abandonment ages), which were previously available in the Ouarzazate basin, and acquired in this work in the Missour Basin, provide a geochronological framework for calculating rates of tectonic deformation and fluvial incision in both foreland basins. In the Ouarzazate basin, where previous studies have proposed a climatic control on the dynamics of the river network, it is shown that the aggradation and abandonment of the embedded levels of fluvial deposits (glacis and terraces) is often controlled by fluvial piracy, which is favored by the "cover effect" that affects trunk streams. On the other hand, the measurements of tectonic flexures affecting dated surfaces (tectonic markers) allow obtaining reliable values of recent tectonic rates of individual structures. The comparison between the recent (~0.1 mm/yr) and long-term shortening rates (~0.04 mm/yr since the middle Miocene), calculated by restoring geological sections, attests an increase of deformation rates in the frontalmost structure of southern High Atlas, emerging in the Ouarzazate basin. This increase is local and does not necessarily represent a general increase in convergence rates at the plate scale, but the displacement of tectonic activity toward the foreland is probably due to variation in the stress field induced by the isostatic discharge caused by the erosional emptying of the basin. In addition, I note the possibility of an earthquake of magnitude 6 in the region of Ouarzazate, albeit with a large quiescence period (~10 ky). In the Missour Basin, a geomorphological study reveals that the Moulouya basin river network is adjusting to a new regime since the basin became externally drained and connected to the Mediterranean. There are knickpoints of remarkable large dimensions in the longitudinal profiles of both the main rivers draining the Middle Atlas and the ones draining the Hauts Plateaux (distal margin of the basin). These knickpoints are preserved in lithological contrasts and have been created by two different mechanisms: incision in the lower reaches of rivers induced by the base level drop, estimated at 500-600 meters, and tectonic uplift of the Jebel Bou Naceur (Middle Atlas) with respect the Missour Basin, estimated at 300-400 meters. The alluvial deposits dated in the Missour Basin have been used to determine recent fluvial incision and tectonic rates of tectonic deformation, which are comparable to the ones calculated in the Ouarzazate basin. The new data acquired provide information about the first stages of erosion in the Missour basin, which were controlled by a fast base level drop.