ETUDE GEOLOGIQUE DE LA SIERRA MADRE DEL SUR AUX ENVIRONS DE CHILPANCINGO ET D'OLINALA, GRO.: Une contribution à la connaissance de l'évolution géodynamique de la marge pacifique du Mexique depuis le Jurassique

Président: M. Christian BECK, professeur, Université de Savoie, Chambéry.Rapporteur: M. Alain DEMANT, maître de conférences, Université Aix-Marseille 3.Rapporteur: M. Jean-François STEPHAN, professeur, Uviversité de Nice-Sophia Antipolis.Examinatrice: Mme Maria Fernanda CAMPA, professeur, Université Autonome du Guerrero.SUMMARY The study is about Sierra Madre del Sur, has mountain belt wich lining the Pacific coast, parallel to the Acapulco Trench. It is based one geological mapping of two representative areas situated in Guerrero state (the first around Olinalà, the second near the capital Chilpancingo), and one carring out transects (scale 1/1). Its goal is to individualize the significant geological sets and to characterize the structures related to the various stages of deformation; this in order to reconstitute the evolution of the sierra since the Jurassic inferior, by putting it within the geodynamic framework of the southern part of Mexico currently located at the crossroads of the North America plates, Caribbean and Coconuts. The first part relates to the architecture and the history of the sierra, approached by the stratigraphic and petrographic approaches and the retrotectonic structural analysis. The Jurassic pre continental – base (part of the block of Oaxaca) includes/understands a base – born of the assembly of the "terranes" Oaxaca and Mixtèque with the Paleozoic inferior – equipped locally with his sedimentary cover of the Paleozoic superior little deformed; the Xolapa Complex which levels along the coast, is a lower part of this crust, migmatized and granitized as a root of the arcs Jurassic and the Paleogene, and recently exhumed. In the whole of the Middle Jurassic, the volcanic rocks and volcanoclastic are recognized with dominant acid (Chapolapa Formation) of an arc with which the basin back-arc with Tecocoyunca is associated. Both are tectonised and metamorphised (green schist) by the compressive Nevadien phase of the Jurassic superior. In connection with the eustatic rise, the lower Cretaceous is marked by the marine invasion and the deposit in discordance of the neritic formations with recifs formations of the thick carbonated platform of Guerrero – Morelos. It is on the "peaceful" edge of this one that is carried out, at the base of the higher Cretaceous, the haulage of the "terrane" Guerrero (intra-oceanic arc generated during the Jurassic superior and the lower Cretaceous) by collision unintermitting – arc. A major consequence of this event is the formation, with before crown, of a basin flexural in which a powerful terrigenous series (flysch Mexcala) accumulates, during the higher Cretaceous and the Paleocene one. This basin, affected by the Laramide phase, undergoes, with the Paleocene lower – Eocene superior, a strong East-West shortening, adapted by the crumpling of the separated cover and the chipping of the base. The unmatched unit, the Paleogene and lower miocene, include/understand post-Laramide continental molasses (Formation Balsas) passing laterally and vertically to the volcanic drill plate with dominant ignimbritic generated by the subduction of the old Farallon plate; it is deformed by basic folds south-eastern – southern – north-western – north of lower Miocène. Since Miocène and following the departure of the Chortis block the evolution, still in progress, Sierra Madre del Sur is under the dependence of the subduction of the Cocos plate: it is it which induces and maintains the exhumation the lower continental crust of the block of Oaxaca (between the surface of subduction and a major surface of detachment crustal in normal fault) with update of the Complex Xolapa and deformation in antiforme of the Sierra Madre del Sur, parallel to the pit of subduction of Acapulco and thus very obliquely compared to the mesozoïc and tertiary former structures recut. The second part is initially the occasion to specify, by the placement of the pétro-geochemical tool, the geodynamic environments of the genesis of two geological sets present in the Sierra Madre del Sur and which are essential markers of the evolution of the Mexican margin: the volcanic arc Chapolapa of the Middle Jurassic whose importance has, until now, been underestimated and the higher Jurassic arc volcanic – cretaceous lower of the "terrane" Guerrero. The petrographic characteristics, the geochemistry of the major elements, the geochemistry of the elements traces and the isotopic geochemistry of the generally acid volcanic rocks of the arc Chapolapa, indicate that they are connected with the calc-alkali series of an old arc of the Andean type. They derive from the fusion of a coat asthenospheric contaminated by the fluids of the hydrothermalized paleo-pacific oceanic crust, by sediments involved in the subduction and, probably, by the North-American continental crust (block of Oaxaca) on which they rest.The volcanic rocks (acid lava and andesites of the lower Cretaceous) of the "terrane" Guerrero present in this part of the Sierra Madre del Sur are also calco-alkalin. But the geochemical indicators confirm that their context of installation was that of an insular arc the intra-Pacific These results, thereafter, are integrated in the presentation, in 2d, of an evolutionary model of the Sierra Madre del Sur This one, built, in six stages according to the calendar established in the first part, schematizes the evolution of this building, from the Jurassic one to the current one. In the third part and on the basis of library search, a synthesis is carried out on the Jurassic components present, as in the Sierra Madre del Sur, with before "terrane" Guerrero on the old edge of the North-American continent. By finding characteristics petrologic, geochemical, stratigraphic and structural comparable, the presence of an old preliminary Nevadien chain is highlighted, from California to Honduras, even if its shifted initial continuity at summer in a sinistral way and on several hundred kilometers by transforming faults, on the one hand in the north of Mexico to the lower Jurassic – superior Crétacé, on the other hand in the south of Mexico and Guatemala since the Paleogene. This essential data is integrated in a model of palinspathic evolution of Mexico, presented since the Jurassic one in six charts.L'étude concerne la Sierra Madre del Sur, chaîne montagneuse qui borde la côte pacifique parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco. Elle est fondée sur la cartographie géologique de deux secteurs représentatifs situés dans l'Etat de Guerrero (l'un autour d'Olinalá, l'autre aux environs de la capitale Chilpancingo) et sur la réalisation de coupes à l'échelle 1/1. Son but est d'individualiser les ensembles géologiques significatifs et de caractériser les structures liées aux diverses étapes de déformation ; ceci afin de reconstituer l'évolution de la sierra depuis le Jurassique inférieur, en la replaçant dans le cadre géodynamique de la partie sud du Mexique située actuellement au carrefour des plaques Amérique du Nord, Caraïbe et Cocos.La première partie concerne l'architecture et l'histoire de la sierra, abordées par les approches stratigraphiques et pétrographiques et par l'analyse structurale rétrotectonique. Le soubassement continental pré – jurassique (partie du bloc d'Oaxaca) comprend un socle – né de l'assemblage des « terranes » Oaxaca et Mixtèque au Paléozoïque inférieur – pourvu localement de sa couverture sédimentaire du Paléozoïque supérieur peu déformée; le Complexe Xolapa qui affleure le long de la côte, est une partie inférieure de cette croûte, migmatisée et granitisée en tant que racine des arcs jurassique et paléogène, et exhumée récemment. Dans l'ensemble du Jurassique moyen, sont reconnues les roches volcaniques et volcanoclastiques à dominante acide (Formation Chapolapa) d'un arc auquel est associé le bassin arrière-arc de Tecocoyunca. Les deux sont tectonisés et métamorphisés (schiste vert) par la phase compressive névadienne du Jurassique supérieur. En liaison avec la montée eustatique, le Crétacé inférieur est marqué par la transgression marine et le dépôt en discordance des formations néritiques à récifales de l'épaisse plate-forme carbonatée de Guerrero – Morelos. C'est sur le bord « pacifique » de celle-ci que s'effectue, à la base du Crétacé supérieur, le charriage du « terrane » Guerrero (arc intra-océanique engendré durant le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur) par collision arc – continent. Une conséquence majeure de cet événement est la formation, à l'avant du front de charriage, d'un bassin flexural dans lequel une puissante série terrigène (flysch Mexcala) s'accumule, durant le Crétacé supérieur et le Paléocène. Ce bassin, affecté par la phase laramienne, subit, au Paléocène supérieur – Eocène inférieur, un fort raccourcissement est-ouest, accomodé par le plissement de la couverture décollée et par l'écaillage du socle. L'ensemble discordant, paléogène et miocène inférieur, comprend des molasses continentales post-laramiennes (Formation Balsas) passant latéralement et verticalement au plastron volcanique à dominante ignimbritique engendré par la subduction de l'ancienne plaque Farallon ; il est déformé par des plis de fond nord – nord-ouest – sud – sud-est du Miocène inférieur. Depuis le Miocène et suite au départ du bloc Chortis l'évolution, encore en cours, de la Sierra Madre del Sur est sous la dépendance de la subduction de la plaque Cocos : c'est elle qui induit et entretient l'exhumation de la croûte continentale inférieure du bloc d'Oaxaca (entre la surface de subduction et une surface majeure de détachement crustale en faille normale) avec mise à jour du Complexe de Xolapa et déformation en antiforme de la Sierra Madre del Sur, parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco et donc très obliquement par rapport aux structures antérieures mésozoïques et tertiaires recoupées.La deuxième partie est d'abord l'occasion de préciser, par la mise en œuvre de l'outil pétro-géochimique, les environnements géodynamiques de la genèse de deux ensembles géologiques présents dans la Sierra Madre del Sur et qui sont des marqueurs essentiels de l'évolution de la marge mexicaine: l'arc volcanique Chapolapa du Jurassique moyen dont l'importance a, jusqu'à présent, été mésestimée et l'arc volcanique jurassique supérieur – crétacé inférieur du « terrane » Guerrero.Les caractéristiques pétrographiques, la géochimie des éléments majeurs, la géochimie des éléments traces et la géochimie isotopique des roches volcaniques généralement acides de l'arc Chapolapa, indiquent qu'elles s'apparentent aux séries calco-alcalines d'un ancien arc de type andin. Elles dérivent de la fusion d'un manteau asthénosphérique contaminé par les fluides de la croûte océanique paléo-pacifique hydrothermalisée, par des sédiments entraînés dans la subduction et, vraisemblablement, par la croûte continentale nord-américaine (bloc d'Oaxaca) sur laquelle elles reposentLes roches volcaniques (laves acides et andésites du Crétacé inférieur) du « terrane » Guerrero présent dans cette partie de la Sierra Madre del Sur sont également calco-alcalines. Mais les indicateurs géochimiques confirment que leur contexte de mise en place était celui d'un arc insulaire intra-PacifiqueCes résultats sont, par la suite, intégrés dans la présentation, en 2D, d'un modèle évolutif de la Sierra Madre del Sur. Celui-ci, construit, en six étapes selon le calendrier établi dans la première partie, schématise l'évolution de cet édifice, depuis le Jurassique jusqu'à l'actuel. Dans la troisième partie et sur la base d'une recherche bibliographique, une synthèse est réalisée sur les constituants jurassiques présents, comme dans la Sierra Madre del Sur, à l'avant du « terrane » Guerrero sur l'ancien bord du continent nord-américain. En retrouvant des caractéristiques pétrologiques, géochimiques, stratigraphiques et structurales comparables, la présence d'une ancienne chaîne liminaire névadienne est mise en évidence, depuis la Californie jusqu'au Honduras, même si sa continuité initiale à été décalée de façon sénestre et sur plusieurs centaines de kilomètres par des failles transformantes, d'une part dans le nord du Mexique au Jurassique supérieur – Crétacé inférieur, d'autre part au sud du Mexique et au Guatemala depuis le Paléogène. Cette donnée essentielle est intégrée dans un modèle d'évolution palinspathique du Mexique, présenté depuis le Jurassique en six cartes