Procedència i evolució dels sistemes sedimentaris de la conca de Jaca (conca d’avantpaís Sudpirinenca): Interacció entre diverses àrees font en un context tectònic actiu

Abstract

La caracterització de l’evolució dels sistemes sedimentaris en conques d’avantpaís contribueix a desxifrar la història tectònica i erosiva de les seves àrees font. Els dipòsits clàstics de l’Eocè fins al Miocè de la conca Sudpirinenca constitueixen un exemple natural magnífic per investigar els canvis en els paleoambients, en les àrees font i en la composició dels sediments durant l’evolució de la conca. Aquesta tesi presenta un estudi integrat sobre la procedència dels sistemes sedimentaris de la conca de Jaca, basat en l’anàlisi petrogràfic de gresos, el comptatge modal de conglomerats i l’anàlisi geocronològic d’U-Pb dels zircons detrítics. Aquesta metodologia s’aplica concretament en els dipòsits que representen els últims estadis de sedimentació turbidítica durant el Lutecià (Grup Hecho), i la seva evolució als sistemes deltaics que culminen amb la continentalització de la conca, durant l’Oligocè (Formació Campodarbe). Aquest canvi en els ambients sedimentaris va acompanyat d’una major reorganització en les xarxes de drenatge, la qual és objecte d’estudi en aquest treball. S’estableix un sistema principal de drenatge axial durant la sedimentació del Grup Hecho procedent d’àrees font situades a l’est i localitzades en els Pirineus centrals. En canvi, els últims dipòsits turbidítics, corresponents al canal del Rapitán (Bartonià) són interpretats com els primers indicis de creació d’una àrea font situada al nord, provocada per l’activitat de l’encavalcament de Lakora/Eaux-Chaudes. El posterior reemplaçament de la sedimentació turbidítica per ambients deltaics i continentals (Formacions Belsué-Atarés, Sabiñánigo i Campodarbe) es caracteritza per la interacció dels sistemes de drenatge axial, procedents dels Pirineus centrals, i els sistemes de drenatge transversal, procedents de noves àrees font situades al nord, creades per l’activitat de l’encavalcament de Gavarnie. Aquestes noves àrees font estan formades pels materials mesozoics i paleozoics de la Zona Nord Pirinenca i pels dipòsits turbidítics anteriors, els quals són reciclats en el ventalls al·luvials de la conca. Fruit de l’activitat tectònica emergent al nord de la conca, durant l’Oligocè els sistemes de drenatge transversal s’acaben imposant als de drenatge axial, i evolucionen, sobretot de nord a sud, i d’est a oest, guanyant espai en la conca d’acord amb el sentit d’avançament de les estructures, provocant el desplaçament del sistema de drenatge axial cap a posicions més occidentals. Finalment, s’estableix un últim estadi de rebliment de la conca de Jaca a finals de l’Oligocè i Miocè inferior, representat pels dipòsits al·luvials del ventall de San Juan de la Peña (Formació Bernués), els quals coexisteixen amb els ventalls de Luna i Huesca, situats a la conca de l’Ebre, registrant el reciclatge de la conca Sudpirinenca. Amb tot, en aquesta tesi es fa palesa la necessitat d’integrar diferents tècniques d’anàlisi de la procedència, per tal de desxifrar senyals ambigües, que dificulten la caracterització de l’evolució dels sistemes sedimentaris, sobretot en contextos tectònics actius, on coexisteixen diverses àrees Font que evolucionen ràpidament en el temps.

Characterization of the sediment routing evolution in foreland basins gives insights on the tectonic and erosional history of the source areas. The Eocene to Miocene clastic systems of the South Pyrenean basin are a good natural laboratory to investigate paleoenvironment, source areas and sediment composition changes during the progressive evolution of a basin. This thesis provides a multidisciplinary approach integrating sandstone petrography, clast point counting and detrital zircon U-Pb geochronology, applied in the Jaca basin sedimentary systems. This methodology is performed in the last turbiditic deposits from the Hecho Group, whose stratigraphic evolution from Lutetian deep-marine to deltaic and terrestrial environments during late Eocene-Oligocene times records a major tectonic and drainage reorganization in the active Pyrenean pro-wedge. A main axially drained system sourced from eastern areas, located in the central Pyrenees, is here characterized during the Hecho Group turbidite sedimentation. However, the last turbiditic deposits from the basin, known as the Rapitán turbidite channel (Bartonian), record the first sediment input sourced from new northern source areas, created by the activity of Lakora/Eaux-Chaudes thrust. The abandonment of the turbiditic sedimentation is replaced by deltaic to terrestrial environments (Belsué-Atarés, Sabiñánigo and Campodarbe Formations), which record the interplay of axially fed systems, sourced from the central Pyrenees, with transverse fed systems derived from new northern source areas uplifted by the activity of the Gavarnie thrust. These new source areas are composed by Paleozoic and Mesozoic materials of the North Pyrenean Zone, and by the former turbiditic foreland basin deposits that are recycled into the alluvial fan systems. During Oligocene times tectonics controlled the replacement of the axially fed systems by the transverse fed systems, from north to south, and from east to west, according to the main direction of progradation of the deformation. This situation resulted with the displacement of the axially fed system towards the western margin of the basin. The last stage of infill of the Jaca basin during Oligocene to early Miocene times consisted on the sedimentation of the alluvial deposits of the San Juan de la Peña fan (Bernués Formation), at the same time that alluvial sedimentation was initiated in the Ebro basin, by the Luna and Huesca which yielded to recycling of the former foreland deposits. This thesis highlights the importance of integrating different provenance techniques in order to resolve ambiguous provenance signals which hinder the characterization of the sediment routing evolution, chiefly in active tectonic settings, where diverse source areas can occur.