Eclogae Geologicae Helvetiae

, Volume 97, Issue 3, pp 347–369

From N-S collision to WNW-directed post-collisional thrusting and folding: Structural study of the Frontal Penninic Units in Savoie (Western Alps, France)

Original Paper

DOI: 10.1007/s00015-004-1129-2

Cite this article as:
Ceriani, S. & Schmid, S.M. Eclogae geol. Helv. (2004) 97: 347. doi:10.1007/s00015-004-1129-2

Abstract.

The Frontal Penninic Units (FPU) south of Moûtiers (Savoie), are an important geometrical link between the internal and highly metamorphic Penninic units and the external fold-and thrust-belt of the Dauphinois. They were subjected to large-scale poly-phase deformation, analysed in detail by this work. The deformation history of the FPU, after correlation with that of the more internal Penninic units and the external Dauphinois units, reveals three stages of the tectonic evolution, additionally constrained by recent metamorphic and fission track studies.

A first pre- to syn-collisional stage of subduction and nappe stacking during the Eocene led to detachment of the Houiller (“Zone Houillère”) and Subbriançonnais units, followed by subsequent poly-phase (D1 and D2) isoclinal large-scale folding within an accretionary wedge that formed in front of the internal Briançonnais and above the previously subducted Valais ocean. In the frontal parts of this wedge, made up of the Cheval Noir flysch unit, sedimentation was contemporaneous with this deformation until final collision with Europe at the end of the Priabonian. Top-north thrusting in a sinistrally transpressive tectonic scenario is inferred from kinematic indicators. This oblique convergence indicates a lateral position of the Dauphinois during and before collision with the Subbriançonnais-Briançonnais ribbon continent and the Adria plate.

The onset of the second stage at around the Eocene-Oligocene boundary reveals an important change towards top-WNW thrusting, related to WNW-directed indentation of the Adria plate. During Oligocene to Early Miocene times the nappe stack of the FPU became re-folded by large-scale F3 folds, together with the more internal Penninic units. Simultaneously, the entire Penninic nappe stack was carried onto the Dauphinois unit along the WNW-directed Roselend Thrust. Hence, the French-Italian Western Alps, characterised by this west-directed thrusting, underwent a different tectonic evolution from that of the Swiss-Italian Alps, were top N-NW thrusting continued during this second stage. Decoupling occurred by dextral movements along the Insubric- Simplon-Rhone fault system.

After a period of quiescence within the FPU during the Late Miocene, associated with progressive foreland-propagation of post-collisional deformation into the external massifs of the European foreland deformation, deformation in the FPU resumed again during a third stage, which initiated about 5 Ma ago. This stage is presently still ongoing and characterized by normal faulting.

Key words.

Structural geologynappe stackingpost-nappe refoldingFrontal Penninic UnitsWestern Alps

Zusammenfassung.

Die frontalen penninischen Einheiten (FPU) südlich von Moûtiers stellen ein wichtiges geometrisches Bindeglied dar zwischen den internen hochmetamorphen Penninischen Einheiten einerseits und dem externen Falten- und Überschiebungsgürtel des Dauphinois andererseits. Ihre mehrphasige Deformation wird in diesem Beitrag im Detail analysiert. Die Verformungsgeschichte der FPU kann, nach Korrelation mit derjenigen der interneren penninischen Einheiten und des externeren Dauphinois, in drei Hauptstadien der tektonischen Entwicklung unterteilt werden. Diese Unterteilung wird durch neue Untersuchungen zur Metamorphosegeschichte und durch Spaltspurdatierungen zusätzlich unterstützt.

Ein erstes prä- bis syn-kollisionales Stadium der Subduktion und der Deckenstapelung während des Eocän führte zur Abscherung der sedimentären Einheiten der Zone Houillère und des Subbriançonnais, unmittelbar gefolgt von mehrphasiger und grossräumiger isoklinaler Verfaltung (D1 und D2) innerhalb eines Akkretionskeils, der sich vor dem internen Briançonnais und über dem vorgängig subduzierten Valaisan bildete. In den frontalen Teilen dieses Keils, in der zukünftigen Cheval Noir Flysch-Einheit, dauerte die Sedimentation aber noch an bis zur finalen Kollision der frontalen penninischen Einheiten mit dem europäischen Vorland am Ende des Priabon. Kinematische Indikatoren lassen auf nach Norden gerichtete Überschiebungen schliessen, die in einem sinistral transpressiven Szenario stattfanden. Diese schräge Konvergenz zeigt, dass das Dauphinois eine laterale Position einnahm während und vor seiner Kollision mit dem Subbriançonnais-Briançonnais-Mikrokontinent und der Adria-Platte.

Der Beginn des zweiten Stadiums der Verformung an der Wende des Eocän zum Oligocän ist mit einem wichtigen Wechsel hin zu nach WNW gerichteten Überschiebungen verbunden, im Kontext mit der Indentation der Adria-Platte nach WNW. Während dem Oligocän und frühen Miocän wurde der Deckenstapel der FPU um grossräumige F3-Falten wiederverfaltet, zusammen mit den interneren Penninischen Einheiten. Gleichzeitig wurde der gesamte penninische Deckenstapel an der Roselend-Überschiebung nach WNW über die Dauphinois-Einheit transportiert. Also zeigen die französischitalienischen Alpen, durch nach Westen gerichtete Überschiebungen charakterisiert, während diesem Stadium eine andere Entwicklung als die schweizerisch- italienischen Alpen, in welchen gleichzeitig immer noch nach N bis NW gerichtete Überschiebungen stattfanden. Die dextralen Bewegungen an der Insubrischen und der Simplon-Rhone-Linie erlaubten eine Entkoppelung dieser beiden Teile der Alpen.

Nach einer Ruhephase innerhalb der FPU während des späten Miocän, als die Deformation sich progressiv in die externen Massive des europäischen Vorlands verlagerte, setzte die Verformung in den FPU wieder ein während eines dritten Stadiums, welches ungefähr vor 5 Ma begann. Dieses dauert heute noch an und ist durch Dehnungstektonik charakterisiert.

Copyright information

© Birkhäuser Verlag, Basel 2004

Authors and Affiliations

  1. 1.GEIE Galleria di base del Brennero BolzanoItaly
  2. 2.Geologisch-Paläontologisches Institut BaselSwitzerland