The detection and significance of early deformation in the southern Variscan Pyrenees, Spain; implications for regional Paleozoic structural evolution

Zusammenfassung

Eine strukturelle Analyse im Variszikum der zentralen Südpyrenäen zeigt mehrere Deformationsphasen, von denen die Hauptfaltungsphase mit WNW-ESE gerichtetem Streichen die älteste zu sein scheint. Die Interpretation und Entzerrung der zur Hauptphase gehörigen Strukturelemente lä\t aber erkennen, da\ eine Verstellung der sedimentären Schichtung vor der Hauptfaltung stattgefunden hat. Eine Frühphasenfaltung ist auch aus der räumlichen Verteilung von Lineationen im Arbeitsgebiet zu erkennen, die die Existenz zweier frühvariszischer Faltensysteme andeutet. Diese sind durch weite NNW-SSE und WSW-ENE Faltenzüge mit subvertikalen Achsenebenen und subhorizontalen Faltenachsen gekennzeichnet. Im Gegensatz zu den Hauptphasenfalten haben sie während der Deformation keine Schieferung parallel zur Achsenebene ausgebildet.

Frühphasenfalten in unterschiedlichen Orientierungen sind auch aus anderen Gebieten der variszischen Zentralpyrenäen beschrieben. Eine Neuinterpretation bestehender Karten und weiterer Daten legt jedoch nahe, da\ auch in diesen Fällen eher zwei Deformationsphasen der Hauptfaltung vorausgegangen sind als nur eine, wie meist vorgeschlagen. Wiederum ist aus den Interferenzfiguren der zwei Faltensysteme sowie aus Geländedaten zu schlie\en, da\ die Achsenebenen sehr steil sind und N-S oder E-W streichen, aber örtlich kann eine starke überprägung durch alpine Deformation (insbesondere überschiebungen) vorliegen.

Eine Frühphasenfaltung in den variszischen Pyrenäen nimmt eine wichtige Position ein im Rahmen eines dynamischen/kinematischen Modelies für die paläozoische Entwicklung der gesamten Mobilzone der Pyrenäen. Dieses Modell basiert auf einer abwechselnd kon- und divergenten, rechtshändigen Horizontalverschiebung am NE Rand der iberischen (Mikro-)Platte.

Das Vorkommen von Frühphasenfalten steht in Beziehung

• (1) zum übergang von divergenten zu konvergenten Horizontalverschiebungen (für die NNW-SSE streichenden Falten), und

• (2) zu einer anfänglichen schrägen Kollision der iberischen und europäischen Platten (für die WSW-ENE streichenden Falten) vor der eigentlichen Hauptfaltungsphase.

Abstract

Detailed structural analysis of part of the Variscan southcentral Pyrenees revealed the occurrence of several deformation generations, of which the most important one, called the mainphase folding and striking WNW-ESE, seems to be the oldest. Directional analysis of structural elements related to mainphase folding (sedimentary bedding, mainphase cleavage, small-scale foldaxes and intersection lineations) shows, however, that sedimentary bedding must have been non-planar before mainphase deformation took place. This observation suggests that premainphase folding occurred as well, and indeed the areal distribution of intersection lineations in the studied area demonstrates the existence of two early Variscan fold systems. They are characterized by very open NNW-SSE and WSW-ENE folds and have subvertical axial planes and subhorizontal foldaxes. In strong contrast to mainphase folds, penetrative axial plane foliations did not develop during deformation.

Pre-mainphase folds in varying orientations have been reported from many other areas in the central Variscan Pyrenees, but a reinterpretation of existing maps and other data shows that also in these cases two pre-mainphase deformation generations must be present, rather than just one as suggested in most previous work. Again, the interference pattern of the two fold systems as well as field evidence indicates that axial planes are steep and strike approximately N-S and E-W, but locally strong reorientation due to Alpine deformation (mainly thrusting) has taken place.

The significance of pre-mainphase folding in the Variscan Pyrenees is discussed in the light of an overall dynamic/ kinematic model involving alternating convergent and divergent right-lateral oblique-slip movements along the north-eastern boundary of the Iberian (micro-)plate.

The occurrence of pre-mainphase folds is related to

• (1) the transition from divergent to convergent obliqueslip movement (NNW-SSE folds), and

• (2) initial oblique convergence of the Iberian and European plates (WSW-ENE folds) prior to mainphase collision.

Résumé

Dans la partie sud des Pyrénées varisques centrales, l'analyse structurale détaillée a révélé l'existence de plusieurs déformations successives, dont la plus importante, appelée »phase majeure« et orientée WNW-ESE, semble Être la plus ancienne.

Cependant, la géométrie des éléments structuraux liés à cette phase majeure (stratification, schistosité, axes des plis et linéations d'intersection) montre que la stratification n'était pas plane lorsque cette phase a débuté.

Cette constatation implique donc l'existence d'un plissement précoce. En fait, la distribution des linéations d'intersection dans la région étudiée a permis de reconnaÎtre deux phases précoces du plissement varisque; elles se caractérisent par des plis très ouverts, orientés NNW-SSE et WSW-ENE, à plans axiaux verticaux ou sub-verticaux et à axes sub-horizontaux. Ces plis, contrairement à ceux de la phase majeure, ne sont pas accompagnés d'une schistosité planaxiale. Des plis précoces, de directions diverses ont été signalés dans de nombreuses zÔnes des Pyrénées varisques centrales; toutefois, une nouvelle interprétation de ces données, notamment des cartes géologiques, révèle que l'on a affaire dans ces cas également à deux générations de déformations précoces et non à une seule, comme l'ont proposé les divers auteurs. Les figures d'interférence des deux systèmes de plissement ainsi que les observations de terrain montrent que les plans axiaux sont fortement inclinés et orientés sensiblement N-S et E-W; toutefois, on observe localement une nette réorientation par la déformation alpine (consistant surtout en chevauchements).

La signification des plissements précoces des Pyrénées varisque est discutée à la lumière d'un modèle dynamique/ cinématique global de l'évolution paléozoique de la zÔne mobile pyrénéenne. Ce modèle met en jeu des décrochements dextres, alternativement convergents et divergents, le long de bordure nord-est de la plaque ibérique.

Les phases précoces sont ainsi reliées:

• 1. pour les plis NNW-SSE au passage divergences-convergences;

• 2. pour les plis WSW-ENE au rapprochement oblique des plaques ibérique et européenne avant la phase majeure de collision.

кРАткОЕ сОДЕРжАНИЕ

НА ОсНОВАНИИ стРУктУ РНОгО АНАлИжА гЕРцИН скИх ОБРАжОВАНИИ цЕНтРАл ьНОИ ЧАстИ УжНых пИРЕ НЕЕВ УстАНОВИлИ НЕскОльк О ФАж ДЕФОРМАцИИ, Иж кО тОРых ОсНОВНАь пРОстИРАлА сь В НАпРАВлЕНИИ WNW-ESE. пРИ ИНтЕРпРЕтАцИИ И Р АсшИФРОВкИ стРУктУР Ных ЁлЕМЕНтОВ, ОтНОсьЩИх сь к ОсНОВНОИ ФАжЕ, Уст АНОВИлИ, ЧтО жДЕсь ИМЕлА МЕстО пЕРЕстАНОВкА ОсАДОЧ Ных слОЕВ ОсНОВНОИ склАД ЧАтОстИ. пО пРОстРАНс тВЕННОМУ РАспРЕДЕлЕНИУ лИНЕИ НОстИ УстАНОВИлИ РАН НУУ ФАжУ склАДОЧНОстИ, Ук АжыВАУЩУУ НА сУЩЕстВ ОВАНИЕ ДВУх РАННЕ гЕРцИНскИ х сИстЕМ склАДОк. ЁтО ш ИРОкИЕ склАДкИ, пРОстИРАУЩИ Есь сООтВЕтстВЕННО В NNW-SSE И WSW-ENE НАпРАВлЕНИьх, И У к ОтОРых плОскОстИ ОсЕИ ИДУт с УБВЕРтИкАльНО, А ОсИ с клАДОк сУБгОРИжОНтАльНО.

ВО ВРЕМь ДЕФОРМАцИИ О НИ ОБРАжОВАлИ слАНцЕВАтОстИ пАРАл лЕльНО к плОскОстИ Ос И, В ОтлИЧИЕ От склАДОк г лАВНОИ ФАжы склАДОЧН ОстИ. склАДкИ РАННЕИ ФАжы с РАжлИЧНОИ ОРИЕНтАцИ ЕИ ИжВЕстНы И В ДРУгИх РАИОНАх гЕР цИНскИх цЕНтРАльНых пИРЕНЕЕВ. НОВАь ИНтЕР пРЕтАцИь ИМЕУЩИхсь к АРт И ДРУгИх ДАННых РАжРЕш АЕт пРЕДпОлАгАть, ЧтО жДЕсь ОсНОВНОИ ФАжЕ ДЕФОРМ АцИИ пРЕДшЕВстВОВАл И НЕ ОДНА, кАк ЁтО ОБыЧНО сЧИтАУ т, А ДВЕ ФАжы склАДкООБ РАжОВАНИь. пО ФИгУРАМ ИНтЕРФЕРЕ НцИИ ДВУх сИстЕМ склАДОк И пО ДАННыМ пО лЕВых РАБОт жАклУЧАУ т, ЧтО плОскОстИ ОсЕИ жДЕсь ОЧЕНь кРУты И пРОстИР АУтсь В N-S, ИлИ Е-W НАпРАВлЕНИьх, Н О лОкАльНО МОглО ИМЕть МЕстО И сИльНОЕ пРЕОБРАжОВАНИЕ Их Ал ьпИИскОИ ДЕФОРМАцИЕИ - В ОсОБЕН НОстИ НАДВИгИ.

В РАМкАх ДИНАМО/кИНЕт ИЧЕскОИ МОДЕлИ пАлЕО жОИскОгО РАжВИтИь ВсЕИ пОДВИж НОИ жОНы пИРЕНЕЕВ РАН НИЕ стАДИИ склАДкООБРАж ОВАНИь В гЕРцИНскИх п ИРЕНЕьх жАНИМАУт ВАжНОЕ МЕст О. ЁтА МОДЕль ОсНОВыВА Етсь НА ЧЕРЕДОВАНИИ схОДь ЩИхсь И РАсхОДьЩИхсь гОРИжОНтАльНых сМЕЩ ЕНИИ ВпРАВО НА сЕВЕРО-ВОстОЧНОМ кРАУ ИБЕРИИскОИ МИкР ОплИты.

пОьВлЕНИЕ РАННИх ФАж склАДЧАтОстИ сВьжАН О с:

• А) пЕРЕхОДОМ От РАсхОж ДЕНИь к схОжДЕНИУ гОРИжОНтАльНОгО сМЕЩЕНИь — Дль склАДО к, пРОстИРАУЩИхсь НА NNW-SSE

• Б) пЕРВИЧНОИ кОллИжИЕ И ИБЕРИИскОИ И ЕВРОпЕ ИскОИ плИт пОД кОсыМ УглОМ Д О сОБстВЕННО ОсНОВНО И ФАжы склАДкООБРАжОВ АНИь — Дль склАДОк, пРОстИРАУЩИхсь НА WSW-ENE.