Review of the syn-rift to early post-rift depositional systems of the Cretaceous Mauléon rift: sedimentary record of continental crust hyperextension and mantle denudation (Western Pyrenees)

Simon Andrieu (1) , Nicolas Saspiturry (1, 2, 3) , Benoit Issautier (1) , Philippe Razin (2) , Eric Lasseur (1) , Cécile Allanic (1) , Olivier Serrano (1) , Thierry Baudin (1) , Bryan Cochelin (4)

1 BRGM - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM)
2 Bordeaux INP - Institut Polytechnique de Bordeaux
3 GR - Géosciences Rennes
4 State Key Laboratory for Mineral Deposits Research

The Mauléon Basin, in the northwestern Pyrenean Belt, is related to Early Cretaceous rifting and mantle denudation. Here we review the evolution of depositional systems in the Mauléon Rift Basin during Albian and Cenomanian time. This review includes the lithostratigraphy, regional distribution, boundaries, age and facies sedimentology of the basin’s syn-rift formations and their members. We construct paleogeographic maps to elucidate (1) the 3D distribution of sedimentary facies and depositional systems during the Albian and Cenomanian from the Iberian proximal margin to the hyperextended domain and (2) the link between major extensional structures and sedimentation during rifting and mantle denudation. The Mauléon Rift was supplied during most of the Albian by sediments from the Iberian proximal margin. The southern margin had a steep and abrupt topographic boundary related to a northward crustal rollover along the south-dipping Saint-Palais detachment. This feature controlled the deposition of coarse-grained turbidites at the base of the margin that abruptly gave way to low-density turbidites, then deep-basin deposits in the hyperextended domain. During uppermost Albian to Early Cenomanian time, mantle denudation occurred in the eastern Mauléon Basin and the vergence of the detachment systems reversed. Minor debris-flow deposits formed at the foot of fault scarps associated with the newly formed north-dipping detachments. Elsewhere, sediment from deltaic systems to the west in the Saint-Jean-de-Luz area deposited low-density turbidites in the hyperextended domain. During the post-rift stage, the flux of coarse sediment from the detachment footwall gradually declined as deformation waned, and low-density turbidites expanded onto the hyperextended domain from the European Upper Cretaceous carbonate platform. These paleogeographic reconstructions, in addition to offering a synthetic view of the evolution of sedimentary environments during rifting, offer new insight into the post-rifting exhumation of the lower crust and mantle.

Le bassin de Mauléon, localisé dans les Pyrénées nord-occidentales, subit une phase de rifting aboutissant à la dénudation du manteau au cours du Crétacé inférieur. Dans ce travail, nous synthétisons l’évolution des systèmes de dépôts Albien à Cénomanien du bassin de Mauléon. Cette synthèse inclut les lithologies, la répartition régionale, les limites stratigraphiques, les âges et les faciès des différentes formations et membres syn-rifts du bassin de Mauléon. Ces derniers ont été temporellement et spatialement corrélés afin de reconstruire des cartes paléogéographiques offrant une meilleure compréhension: (1) de la distribution 3D des faciès sédimentaires et des systèmes de dépôts de l’Albien au Cénomanien entre la marge proximale ibérique et le domaine hyper-aminci du bassin de Mauléon et (2) du lien entre les principales structures extensives et la sédimentation au cours du rifting et de la dénudation du manteau. De l’Albien inférieur à supérieur, le bassin de Mauléon était essentiellement alimenté depuis la marge proximale ibérique. La forte pente topographique de cette marge, est due à un basculement vers le nord provoqué par le détachement à vergence sud de Saint-Palais. Cette géométrie a favorisé des dépôts de conglomérats de bassin profond au pied de la marge ibérique passant de manière brutale à des faciès hémipélagiques du domaine hyper-aminci. De l’Albien terminal au Cénomanien inférieur, la vergence des systèmes de détachements s’inverse. Cette étape finale de structuration du bassin conduit à la dénudation du manteau dans la partie orientale du bassin. Des debris flows mineurs, issus de l’érosion sous-marine du mur des détachements à vergence nord, sédimentent au pied des escarpements de failles. À la même époque, les turbidites de faible densité, se déposent dans le domaine hyper-aminci, alimentées par un système deltaïque de polarité Ouest-Est provenant du domaine occidental de Saint-Jean-de-Luz. Au cours du stade postrift, les flux sédimentaires grossiers provenant des escarpements des détachements diminuent corrélativement avec la diminution du jeu tectonique sur ces accidents tandis que les turbidites de faible densité se déposent dans le domaine hyper-aminci proviennent de la plateforme carbonatée européenne. En plus d’offrir une vision synthétique de l’évolution des milieux sédimentaires lors du rifting, ces reconstructions paléogéographiques apportent de nouvelles réflexions quant à l’évaluation de l’exhumation de la croûte inférieure et du manteau.

Domaines: Pétrographie; Stratigraphie; Tectonique

Simon Andrieu, Nicolas Saspiturry, Benoit Issautier, Philippe Razin, Eric Lasseur, et al.. Review of the syn-rift to early post-rift depositional systems of the Cretaceous Mauléon rift: sedimentary record of continental crust hyperextension and mantle denudation (Western Pyrenees). Bulletin de la Société Géologique de France, 2021, 192, pp.49. ⟨10.1051/bsgf/2021044⟩. ⟨hal-03468316⟩