| The Jurassic evolution of the Tian Shan region (Central Asia) : geodynamic context and paleogeographic consequences (L’évolution jurassique de la région du Tian Shan (Asie Centrale) : contexte géodynamique et conséquences paléogéographiques) Morin, Julien - (2019-09-10) / Universite de Rennes 1 The Jurassic evolution of the Tian Shan region (Central Asia) : geodynamic context and paleogeographic consequences
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Jolivet, Marc Discipline : Science de la Terre et de l'Environnement Laboratoire : Géosciences Rennes Ecole Doctorale : EGAAL Classification : Sciences de la terre Mots-clés : Géologie, Asie Centrale, Jurassique, Paléogéographie, Tian Shan, Déformations intra-plaque
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Résumé : La région intracontinentale du Tian Shan (Asie Centrale) est une zone clé pour comprendre l’évolution long terme des continents en général et de l’Asie en particulier. Si son évolution géodynamique paléozoïque et cénozoïque est assez bien comprise et caractérisée par une succession d’orogénèses, son histoire Mésozoïque reste quant à elle assez mal contrainte. Le Jurassique est une période particulière au sein de ce contexte globalement compressif. En effet, à la fin du Trias l’Eurasie était largement entourée par des zones de subductions conduisant à de l’extension au Jurassique inférieur – moyen au sein du domaine Caspien/Turan à l’ouest et à de l’extension Jurassique – Crétacé au sein des domaines Sibérie – Mongol à l’est. Néanmoins, l’évolution paléogéographique et cinématique Jurassique de la région du Tian Shan, correspondant probablement à une zone de relais entre ces deux domaines dominés par de l’extension, sont encore mal comprises. Pour ce faire, nous avons mené des analyses sédimentaires sur différents bassins associés à la chaîne du Tian Shan et compilé les différentes données disponibles afin de caractériser l’évolution des environnements de dépôts et des conditions climatiques au cours du temps. En parallèle, nous avons effectué des études géomorphologiques et compilé les données de thermochronologie basse température pour reconstruire l’évolution paléotopographique de la région du Tian Shan. Durant le Jurassique inférieur - début du Jurassique moyen, l’évolution topographique du Tian Shan était dominée par l’aplanissement progressif d’un relief Paléozoïque supérieur à Mésozoïque inférieur, localement réactivé par des évènements tectoniques éphémères. La sédimentation, dans les bassins bordants la chaîne et dans les bassins intra- montagneux était caractérisée par des dépôts alluviaux à lacustres déposés dans des conditions humides. Durant cette période, la région du Tian Shan était dominée par de la tectonique compressive à décrochante. A l’ouest, le Sinémurien – Pliensbachien marque le début de la sédimentation dans le bassin de Yarkand-Fergana. A cette période, une activité tectonique le long de la faille de Talas Fergana/Karatau conduisit à l’ouverture du bassin de Yarkand-Fergana sous forme d’hémi-graben. L’extension, et donc l’ouverture du bassin, a persisté durant le Jurassique moyen. Ces épisodes de déformations et leurs chronologies ne peuvent pas être liés à la collision du bloc de Qiangtang, mais peuvent être associés à l’extension induite par la subduction de la Néo-Téthys affectant les domaines Caspien/Turan à l’ouest. Nous proposons que le champ de contrainte extensif induit par la zone de subduction de la Néo-Tethys ait également joué un rôle majeur en contrôlant l’évolution topographique et cinématique tardi Jurassique inférieur – moyen de la région du Tian Shan. Pendant la période tardi Jurassique moyen – Jurassique supérieur, peu d’indices de déformations existent dans le Tian Shan mais également dans les domaines Caspien –Turan. Nous proposons que la période de la fin du Jurassique moyen – début du Jurassique supérieur corresponde à une période de relative quiescence tectonique. Enfin, la transition Jurassique – Crétacé est marquée par une réactivation tectonique conduisant à l’inversion du bassin de Yarkand-Fergana et à la création de relief localisé dans la chaine du Tian Shan. Abstract : The strongly intracontinental Tian Shan region, in Central Asia represents a key area to understand the long term evolution of continents in general and Asia in particular. If its Paleozoic and Cenozoic geodynamics are well understood and characterized by a succession of orogenesis driven by accretion of continental blocks, its Mesozoic evolution remains poorly constrained. Within this largely compressive geodynamic setting, the Jurassic period corresponds to a peculiar time span dominated by widespread extension within the Caspian – Turan domain to the west and within the Siberian/Mongolian domain to the east. However, the Jurassic paleogeographic and kinematic evolution of the probable relay zone corresponding to the Tian Shan region is yet to be fully understood. To do so, we conducted sedimentological analyses within several basins associated to the Tian Shan Range and compiled previously published sedimentological data in order to characterize the evolution of the depositional environments through time as well as to document climate conditions. In parallel, we conducted geomorphological analyses and compiled both detrital geochronology and low - temperature thermochronology data to describe the paleotopographical evolution of the Tian Shan area, especially constraining the location and the timing of relief building in the range. During the Early to early Middle Jurassic, the topographic evolution of the Tian Shan Range was dominated by progressive planation of late Paleozoic to early Mesozoic relief, locally interrupted by short-lived tectonic uplift. Throughout the region, contemporaneous sedimentation was characterized by alluvial to lacustrine strata deposited under humid conditions. During this period, recurrent limited deformation events associated with strike slip and compressive tectonics occurred. To the west of the Tian Shan, the Early Jurassic Sinemurian (?) – Pliensbachian marks the onset of sedimentation, at least in the northern Yarkand-Fergana Basin. At that time, renewed activity along the Talas- Fergana/Karatau fault led to the opening of the Yarkand-Fergana Basin as a half-graben. Continuous opening of this basin occurred during the late Early – Middle Jurassic. These episodes of deformation and their timing cannot be related to the far-field effects of the Qiangtang collision but could instead, be associated to the coeval subduction-related extension affecting the Caspian – Turan domains to the west of the Tian Shan area. We propose that this extensional stress-field, induced by the Neo-Tethys subduction, played a major role in driving the late Early to early Middle Jurassic tectonic and topographic evolution of the Tian Shan region. During the late Middle to early Late Jurassic, few evidences of deformation exist in the Tian Shan or within the Caspian – Turan domains. We propose that the late Middle – early Late Jurassic corresponded to a period of relative tectonic quiescence in the area. Finally, the Late Jurassic – Early Cretaceous transition was marked by a tectonic reactivation leading to the inversion of the Yarkand – Fergana Basin and to localized relief building in the Tian Shan. | |||