Du système cordillérain nord-américain au domaine caraïbe. Etude géologique du Mexique méridional.
Jean-Charles CARFANTAN 1986

RESUME
 

Les modalités paléogéographiques et tectoniques du passage du système cordillérain occidental nord-américain au domaine caraïbe sont abordées à partir d'études géologiques régionales de divers secteurs du Mexique méridional. Le mémoire comporte six parties. Les cinq premières sont consacrées à la stratigraphie et à l'évolution paléogéographique et structurale des secteurs étudiés. Les données sont complétées par des observations en dehors de ces secteurs et par l'information bibliographique concernant l'ensemble des grands domaines géologiques sud-mexicains et centro-américains. La sixième partie a pour objet, partant des données géologiques du Mexique méridional et de l'Amérique Centrale et en les intégrant dans un cadre très large, de proposer un modèle d'évolution géodynamique allant de la reconstruction de la partie occidentale de la pangée permo-triasique au dispositif actuel des plaques nord et sud-américaines, de la plaque caraïbe et de la plaque de Cocos.


Dans l'introduction le Mexique méridional est d'abord situé dans son cadre géologique et géodynamique actuel. On définit, de façon nouvelle, ses grands domaines continentaux en s'appuyant sur leurs particularités stratigraphiques, la polarité orogénique des édifices montagneux - schématiquement la structuration est de plus en plus récente d'Ouest en Est -, leur vergence, orientale en règle générale, et la présence de limites faillées majeures. Du domaine marin Golfe du Mexique - mer des Caraïbes à l'Est, à l'Océan Pacifique, à l'Ouest, ces grands ensembles sont : L'édifice plissé externe, la ceinture olmèque, chiapanèque et quiché, est limité au Sud par le système décrochant sénestre Polochic-Motagua et son prolongement mexicain jusqu'à la côte pacifique du Chiapas, éléments du réseau de failles de la frontière nord-caraibe actuelle. Les autres édifices sont tronqués au Sud par l'un des paléo-prolongements occidentaux de la frontière nord-caraïbe, le système de failles Atoyac, parallèle aux côtes méridionales du Mexique, à l'Ouest de l’isthme de Tehuantepec.
Le système Atoyac et la fosse d’Acapulco sont les limites nord et sud d’un paléo-couloir de cisaillement sénestre de largeur comparable au couloir actif nord-caraïbe centro-américain encadré par les failles des systèmes Polochic et Jocotan-Chamelecon. Au paléo-couloir mexicain correspond la province physiographique de la Sierra Madre du Sud s.s., lanière du système cordillérain occidental juxtaposée par coulissage sénestre aux régions méridionales du bloc d’Oaxaca et de la Sierra de Juarez.

1ère PARTIE
STRATIGRAPHIE, EVOLUTION PALEOGEOGRAPHIQUE ET STRUCTURALE DU SECTEUR NORD-OCCIDENTAL DU CHIAPAS. ORGANISATION DE L’ENSEMBLE DU DOMAINE OLMEQUE, CHIAPANEQUE ET QUICHE.

A. STRATIGRAPHIE - PALEOGEOGRAPHIE.

1°/- Le socle.
Il affleure au Chiapas le long de la marge pacifique actuelle, du système Polochic à l'isthme de Tehuantepec, et, en Amérique Centrale de la côte pacifique à la mer des Caraïbes au niveau et au Nord de la frontière nord-caraïbe. Il comprend trois grands ensembles :
a- Des formations métamorphiques calédoniennes, sans doute exclusivement cambro-ordoviciennes.
b- Des formations sédimentaires néritiques hercyniennes d'âge Carbonifère à Permien moyen.
c- Des plutons granitiques permo-triasiques dont le principal est le gigantesque batholite côtier du Chiapas.
Les formations hercyniennes ont été plissées au cours de phases orogéniques contemporaines des phases Wichita et appalachienne. L'émersion est générale durant le Permien supérieur. Ces formations ne se rattachent pas à la ceinture externe des Appalaches mais à l'édifice hercynien du Nord-Ouest de l’Amérique du Sud dont elles ont été séparées par l'ouverture de la Tethys mésozoïque à l'emplacement de la plaque caraïbe.

2°/- La couverture.
Elle est constituée par des dépôts molassiques continentaux discordants sur le socle, des séries néritiques mésozoïques essentiellement carbonatées, des séries terrigènes marines ou continentales d'âge paléocène à miocène moyen. Elles sont surmontées en discordance angulaire par des dépôts fluvio-lacustres ou localement marins et des formations volcaniques plio-quaternaires.
a- Les formations anté-pliocènes :
La molasse continentale post-appalachienne.
Elle est à faciès Nouveaux Grès Rouges, repose en discordance angulaire sur l'édifice hercynien et les plutons permo-triasiques et renferme des coulées volcaniques d'âge jurassique moyen et oxfordien.
Les séries néritiques mésozoïques :
La transgression mésozoïque, d'origine téthysienne, est annoncée par des évaporites et des intercalations marines d'âge jurassique moyen au sommet de la molasse post-appalachienne. Elle ne débute franchement qu’à l'oxfordien, en même temps que l'ouverture océanique du Golfe du Mexique, et atteint un premier maximum d'extension à la fin du Jurassique.
Les faciès et la distribution des séries d'âge néocomien à aptien montrent un recul du rivage au Chiapas, contemporain de la transgression de l'avant-pays maya. On l'interprète comme l'une des conséquences de l'abandon de l’ouverture océanique au niveau du Golfe du Mexique et de la progression vers l’Ouest de la Tethys éocrétacée par un chemin différent.
Le socle est totalement submergé à partir de l'Albien. De l'Albien au Sénonien inférieur se dépose une puissante série de calcaires de plate-forme.
Le Campano-Maestrichtien est caractérisé dans le domaine olmèque et les régions internes des domaines chiapanèque et quiché par des dépôts détritiques littoraux. Ailleurs la sédimentation demeure carbonatée neritique.
Les séries terrigènes tertiaires.
Le Paléocène est détritique dans le domaine olmèque, à faciès bréchique et marneux dans les régions chiapanèques nord-occidentales découpées par un réseau de failles synsédimentaires, carbonaté néritique principalement dans le reste du domaine chiapanèque et le domaine quiché.
La limite Paléocène-Eocène correspond à une régression importante. Des molasses continentales rouges se déposent durant l'Eocène inférieur dans la majeure partie du domaine chiapanèque et dans le domaine quiché. Dans le domaine olmèque la sédimentation détritique marine se poursuit.
De l'Eocène moyen au Miocène moyen, de part et d’autre d'une ligne de rivage fluctuante, s'accumulent des séries détritiques, marines et très épaisses dans le domaine olmèque et le Nord-Ouest du domaine chiapanèque, continentales et moins puissantes dans le Sud-Est de ce domaine et dans le domaine quiché.
b. Les formations plio-quaternaires discordantes.
Elles comprennent :
* Des sédiments fluvio-lacustres déposés dans des cuvettes synclinales nées de la tectonique post-Miocène moyen.
* Des sédiments marins d'âge pliocène moyen localisés au voisinage du Golfe du Mexique.
* Des formations volcaniques calco-alcalines et des plutons hypoabyssaux alignés parallèlement à la côte du Pacifique et engendrés par la subduction de la plaque de Cocos.
* Des épanchements alcalins et hyper-alcalins sur la bordure ouest du Golfe, liés à la distension récente de sa marge.

B. TECTONIQUE.
La structuration du domaine externe résulte de la superposition de plusieurs phases tectoniques. On reconnaît :
1°/- Une distension précoce, triasico-jurassique :
Elle découpe le bâti paléozoïque en horsts et grabens et permet l'ascension de matériel volcanique. Elle entre dans le cadre de la distension triasico-jurassique du Golfe du Mexique et de ses marges due à la progression de la Tethys. A la hauteur du Golfe celle-ci ne dépassera pas un stade océanique restreint. La Tethys abandonnera cette voie dans sa progression vers l’Ouest, à la limite du Jurassique et du Crétacé.
2°/- Une phase orogénique subhercynienne :
Elle détermine l'émersion, à la limite Sénonien inférieur - Sénonien supérieur, et l'érosion des régions internes du domaine chiapanèque. C’est le contre-coup d’une phase compressive majeure, subhercynienne, connue dans le domaine caraïbe et dont le rôle est aussi essentiel à l’arrière du domaine externe du Mexique méridional.
3°/- Une phase orogénique cassante laramienne au Paléocène :
Elle provoque la fracturation du domaine chiapanèque dès la limite du Crétacé et du Paléocène et se termine avec l'émersion, à la limite du Paléocène et de l’Eocène, de la plus grande partie du domaine chiapanèque et de la totalité du domaine quiché.
Cette fracturation est mise en relation avec la naissance du proto-systéme Polochic-Motagua et l'ouverture du bassin du Yucatan.
4°/- Une phase compressive majeure " chiapanèque ", au Miocène supérieur :
C’est la phase essentielle. La couverture, décollée au niveau des évaporites, se déforme en dessinant des plis de style jurassien, Simultanément les accidents laramiens réactivés jouent en décrochements sénestres, provoquant des torsions axiales et des chevauchements de portée limitée. De façon similaire, mais à l'échelle du domaine, la terminaison méridionale de l'édifice subit une torsion générale due au jeu décrochant sénestre du systéme Polochic-Motagua.
Cette tectonique transpressive est la conséquence du passage, à l'arrière du domaine externe, du bloc du Honduras, détaché du Mexique à la hauteur de la fosse d’Acapulco.
5°/- Une néotectonique distensive plio-quaternaire :
Elle se traduit notamment par la présence au Chiapas d’un vaste graben en voie de formation, parallèle à la côte pacifique, homologue des grabens côtiers centro-américains.
La néotectonique distensive résulte du régime " convergence - extension " entre la plaque de Cocos et la plaque nord-américaine au droit du domaine chiapanèque. Ce méme régime, au Sud du système Polochic-Motagua, entre la plaque de Cocos et l'arrière de la plaque caraïbe, a provoqué la formation des grabens côtiers centro-américains.
En conclusion, l'accent est mis sur des différences entre le domaine olmèque, chiapanèque et quiché et la Sierra Madre Orientale dont il n'est pas le prolongement méridional comme on l’admet. On effectue par ailleurs une comparaison entre le " modèle chiapanèque " et le modèle du Jura français.

2ème PARTIE
LES REGIONS CENTRALES ET MERIDIONALES DE L'ISTHME DE TEHUANTEPEC.
Les formations de la région de l'isthme de Tehuantepec appartiennent à trois des grands domaines géologiques sud-mexicains. Du Nord - Nord-Est au Sud - Sud-Ouest :
- le socle et la couverture du domaine externe ;
- la Sierra de Juarez à son extrémité méridionale ;
- la lanière cordilléraine de la Sierra Madre du Sud s.s. à son extrémité orientale.

A. LE SOCLE ET LA COUVERTURE DU DOMAINE EXTERNE.
1°/- Stratigraphie :
a- Le socle.
Il est représenté à l'Est de l'isthme par le batholite permo-triasique du Chiapas et, à l'Ouest de l'isthme, par le batholite de la Mixtequita de même âge.
b- La couverture.
La couverture septentrionale des batholites est celle du maine olmèque et chiapanèque. Leur couverture axiale et méridionale est constituée par :
1. la molasse continentale post-appalachienne ;
2. une série littorale d'âge jurassique supérieur localisée à la dépression nord-sud comprise entre les deux batholites ;
3. des calcaires de plate-forme appartenant à une série d'âge albien à sénonien inférieur, érodée en plus grande partie, et reposant directement sur la molasse post-appalachienne dans les régions méridionales de l'isthme.
4. des dépôts continentaux plio-quaternaires discordants.

2°/- Tectonique :
On reconnaît au niveau du socle et de sa couverture axiale et méridionale :
a- Une phase distensive précoce.
Liée à la distension triasico-jurassique du Golfe du Mexique, elle explique la localisation du Jurassique supérieur marin dans un couloir tectonique compris entre les batholites permo-triasiques.
b- Une phase compressive subhercynienne.
Elle provoque la surrection pré-campano-maestrichtienne du socle et le plissement de sa couverture méridionale, molasse post-appalachienne comprise.
c- Une phase compressive laramienne.
Elle s'effectue " à sec " et reprend les structures plissées durant la phase précédente selon une direction légèrement oblique. Au cours de cette phase, les formations de la Sierra de Juarez viennent chevaucher la couverture méridionale des batholites permo-triasiques.
d- Un épisode compressif chiapanèque possible qui a pu induire de nouvelles torsions axiales.
e- Une fragmentation néotectonique.
Les failles triasico-jurassiques ont été réactivées récemment et une forte séismicité jalonne actuellement les accidents isthmiques. Cette néotectonique est sans doute due à la segmentation de la plaque de Cocos à hauteur de la limite de la fosse d’Acapulco et de la fosse centro-américaine.

B. L’EXTREMITE MERIDIONALE DE LA SIERRA DE JUAREZ.
Elle comprend trois grandes unités tectoniques à stratigraphie distincte, limitées par des failles inverses inclinées vers le Pacifique, des plutons granitiques et des formations continentales discordantes.

1°/- Stratigraphie :
a- Les formations mésozoïques des trois unités tectoniques.
1. Unité frontale. Elle est formée par :
1.1. A la base, une série détritique épimétamorphique, originellement continentale (molasse post-appalachienne métamorphisée).
1.2. Des marbres concordants à rudistes albo-cénomaniens.
2. Unité intermédiaire. Elle est formée par :
2.1. A la base, une série détritique épimétamorphique originellement marine, d'âge probable néocomien-aptien, métamorphisée au Campanien inférieur.
2.2. Des marbres concordants en petits bancs et à lits siliceux.
3. Unité principale.
Elle est constituée essentiellement de formations mésozoïques du bassin " cuicatèque " qui comprennent ici :
3.1. A la base, une série de schistes épimétamorphique à métagrauwackes et métatufs, renfermant des lentilles de serpentinites, et des coulées diabasiques.
3.2. Des schistes chloriteux et sériciteux et des quartzites dépourvus d'éléments ophiolitiques.
3.3. Des marbres concordants d'âge albo-cénomanien.
La distribution des faciès de ces trois unités montre le passage d'Est en Ouest de la plate-forme carbonatée mésozoïque à un bassin présentant des caractères océaniques. Le bassin cuicatèque est regardé comme une dépendance téthysienne prolongeant le bassin océanique guatémaltèque dont les formations, à cachet océanique plus marqué, sont débitées en laniéres dans le couloir de cisaillement Polochic-Jocotan-Chamelecon.
3.4. Des plutons tectonisés d'âge crétacé supérieur traversent les formations du bassin cuicatèque.
3.5. Des formations sédimentaires discordantes rouges sont attribuées au Campano-Maestrichtien.
b- Les formations discordantes tertiaires. Elles comprennent :
1. A la base, une épaisse molasse continentale rouge post-laramienne attribuée à l'Eocène et à l'Oligocène.
2. Des formations volcanogènes et des plutons cogénétiques, d'âge miocène, liés à la subduction de la paléo-plaque de Cocos.

2°/- Tectonique :
On reconnaît :
a- Une phase distensive précoce.
Elle a permis l'individualisation du bassin cuicatèque. Cette phase n'est pas liée à la distension triasico-jurassique du Golfe du Mexique mais à la séparation complète de l'Amérique du Nord et de l'Amérique du Sud réalisée par l'ouverture de la Téthys éocrétacée à hauteur de la plaque caraïbe.
b- Une phase compressive subhercynienne, responsable du premier plissement et du métamorphisme des formations du bassin cuicatèque et suivie de la mise en place de plutons granitiques.
c- Une phase compressive laramienne qui a provoqué de nouvelles déformations plicatives et individualisé par failles inverses les différentes unités tectoniques.
d- Une tectonique décrochante post-laramienne caractérisée par de très importantes failles coulissantes sénestres, parallèles à la côte actuelle du Pacifique. Elle se rattache au système Atoyac qui a tronqué l'extrémité de la Sierra de Juarez et placé à son contact la lanière cordilléraine occidentale de la Sierra Madre du Sud s.s. La fossilisation des décrochements par le volcanisme et les intrusifs miocènes engendrés par la subduction de la paléo-plaque de Cocos permet de préciser la chronologie de la dérive du bloc du Honduras et de quantifier son taux.

C L’EXTREMITE ORIENTALE DE LA SIERRA MADRE DU SUD S.S.
C’est une partie de la lanière cordilléraine occidentale, d’orientation W-NW - E-SE, comprise entre les décrochements du système Atoyac et la fosse d’Acapulco. Elle est subdivisée en trois unités tectoniques chevauchantes limitées par des cisaillements inclinés vers le Pacifique. Ces unités sont formées d'un socle métamorphique ancien et d'une couverture de terrains mésozoïques épimétamorphiques, essentiellement volcanogènes, surmontés de molasses marines discordantes. L'ensemble est traversé par de nombreux intrusifs et en partie cacheté par des dépôts continentaux tertiaires.
1°/- Stratigraphie.
a- Le socle.
Il est formé de migmatites à paléosome d'amphibolites, de gneiss et de micaschistes calédoniens.
b- La couverture mésozoïque.
1. Les formations épimétamorphiques.
Elles débutent par des roches métadétritiques (molasse post-appalachienne métamorphisée). Elles sont surmontées par un ensemble métavolcanique andésitique et métavolcano-détritique renfermant des lentilles de marbres à rudistes albo-cénomaniens (arc Chontal). On le compare aux autres formations volcanogènes d'âge jurassique supérieur-cénomanien de la terminaison méridionale du système cordillérain occidental.
2. Les molasses marines.
Elles présentent une nette polarité latérale et sont datées du Maestrichtien vers leur sommet.
c- Les intrusifs granitiques.
Ils occupent de vastes superficies. On distingue des plutons tectonisés d'âge crétacé supérieur et des plutons d'âge miocène associés au volcanisme de même âge.
d- Les dépôts continentaux tertiaires.
Comme dans la Sierra de Juarez des molasses continentales rouges post-laramiennes sont surmontées par des formations volcaniques d'âge miocène.
2° /- Tectonique :
On reconnaît :
a- Une phase compressive " orégonienne " responsable du plissement et du métamorphisme des séries à dominante volcanique et suivie de la mise en place de plutons granitiques. On la situe à la limite du Cénomanien et du Turonien.
b- Une phase compressive laramienne qui a provoqué le plissement des molasses marines campano-maestrichtiennes et induit les cisaillements de la couverture et du socle.
c- Une tectonique décrochante post-laramienne qui rejoint celle de l’extrémité sud de la Sierra de Juarez.

En conclusion on insiste sur la présence de faciès de transition entre le domaine externe et la Sierra de Juarez et leur absence entre la Sierra de Juarez et la Sierra Madre du Sud s.s.,  ainsi que sur le rôle et l'âge des décrochements de la paléo-frontière des plaques nord américaine et caraïbe.

3ème PARTIE
LE PROLONGEMENT DU SYSTEME POLOCHIC-MOTAGUA DE LA FRONTIERE MEXICANO-GUATEMALTEQUE A L’OCEAN PACIFIQUE.
On effectue d'abord le point des données relatives à la géométrie, au sens, à la valeur et à l'âge des failles du système Polochic-Motagua en Amérique Centrale et de celles qui concernent la géologie des édifices ou des lambeaux d'édifices qu’elles placent vis-à-vis. Sa stratigraphie et l'histoire tectonique du bloc du Honduras sont réinterprétées. On souligne ses différences avec le domaine externe chiapanèque et quiché et ses analogies avec le bloc d’Oaxaca.
L'extrémité du système Polochic-Motagua jusqu'à la plaine côtière du Pacifique est décrite et son prolongement probable en mer discuté.
Au Mexique, les failles du système Polochic-Motagua placent vis-à-vis des terrains appartenant à trois ensembles géologiques distincts. Ce sont du Nord au Sud :

I. LE SOCLE ET LA COUVERTURE DU DOMAINE CHIAPANEQUE AU NORD DU SYSTEME POLOCHIC.

II. UNE SERIE VOLCANO-PLUTONIQUE ANDESITIQUE EPIMETAMORPHIQUE ENTRE LES SYSTEMES POLOCHlC ET MOTAGUA.
On la rattache au système cordillérain occidental. Elle représente un témoin de la ceinture volcanique mésozoïque de la marge pacifique du bloc du Honduras, généralement cachée sous le volcanisme cénozoïque et déplacée d’environ l000 km par rapport à la ceinture marginale mexicaine en raison du jeu du système Polochic-Motagua durant le Cénozoïque.

III. UN BATHOLITE MIOCENE AU SUD DU SYSTEME MOTAGUA.
C’est un important pluton granitique d'âge miocène et non le prolongement du batholite paléozoïque du Chiapas qui supporte les volcans septentrionaux de la cordillère côtière centro-américaine.
La zone faillée constitue au Mexique un large couloir de cisaillement sénestre évolué. Des chevauchements au voisinage des décrochements principaux et une composante verticale récente indiquent l’alternance d'épisodes transpressifs et transtensifs.
L’ensemble du système Polochic-Motagua est interprété de façon analogue. Le rétablissement en Amérique Centrale des zones isopiques mésozoïques conformément à la succession logique reconnue au Mexique méridional nécessite des déplacements latéraux considérables au cours du Cénozoïque. Ils sont confirmés notamment par la distribution des ceintures calco-alcalines cénozoïques de la marge pacifique mexicaine et centro-américaine.

4ème PARTIE
LA SIERRA DE JUAREZ DANS LA REGION DU RIO GRANDE D’OAXACA
La région du Rio Grande d’Oaxaca est située dans la partie septentrionale de la Sierra de Juarez. On distingue deux grands domaines. L'un oriental, externe, formé de terrains sédimentaires mésozoïques de plate-forme ; l'autre occidental, interne, où les formations mésozoïques sont celles du bassin cuicatèque. Le domaine interne chevauche le domaine externe et chacun d’eux est subdivisé en unités chevauchantes, toutes à vergence orientale. A l'Est de la limite géographique occidentale de la Sierra de Juarez les formations du bassin cuicatèque sont chevauchées par des unités de socle dont les terrains sont semblables à ceux du bloc d’Oaxaca. Leur front est la limite géologique de ce bloc.

A. LE DOMAINE EXTERNE.
1°/- Stratigraphie - Paléogéographie :
Les faciès des terrains mésozoïques et paléocènes sont voisins de ceux de la ceinture externe. Les premiers dépôts marins reposant sur la molasse continentale post-appalachienne sont d'âge jurassique supérieur et d'extension limitée ainsi que ceux d'âge néocomien-aptien. La transgression se généralise à la base de l’Albien.
De l’Albien au Sénonien inférieur se déposent de puissantes séries carbonatées de plate-forme. Le Sénonien supérieur et le Paléocène sont caractérisés par des apports terrigènes. Cette succession est parente de celle des formations des régions orientales de la Sierra Madre Orientale. Comme cette dernière, le domaine externe de la Sierra de Juarez émerge à la fin du Paléocène et demeurera émergé par la suite.
2°/- Tectonique :
a- La tectonisation subhercynienne du domaine interne se traduit par l'apparition de faciès détritiques au Campano-Maestrichtien.
b- La phase compressive laramienne est l'événement tectonique majeur. Elle provoque le plissement et l'émersion des séries mésozoïques -paléocènes et la structuration de l'édifice en diverses unités chevauchantes.

B. LE DOMAINE INTERNE.
1°/- Stratigraphie :
a- Des formations anté-mésozoïques affleurent à la base de l'une des unités orientales. Il s'agit de micaschistes rapportés au Paléozoïque supérieur.
b- Les formations mésozoïques, en partie épimétamorphisées, comportent :
1. Une série métadétritique continentale peu épaisse présente au-dessus des micaschistes de l'unité orientale.
2. Des schistes sériciteux, chloriteux et graphiteux à lentilles de serpentinites et de marbres, et à intercalations diabasiques à chimisme alcalin. Ils sont datés du Valanginien.
3. Des schistes et des grès sériciteux et des calcaires détritiques d'âge hauterivien à aptien.
4. Des calcaires à lits siliceux plus ou moins recristallisés d'âge albien et cénomanien.
5. Un puissant flysch d'âge turonien et sénonien inférieur.
C- Les formations tertiaires. Elles débutent par des molasses continentales rouges discordantes. Elles sont surmontées d'épanchements volcaniques associés à des plutons granitiques. Ils représentent la limite nord du magmatisme calco-alcalin miocène du Sud-Est du Mexique.
2°/- Tectonique :
On reconnaît :
a- une phase distensive précoce. Les données radiométriques et stratigraphiques permettent de situer l'ouverture du bassin cuicatèque à la limite du Jurassique et du Crétacé et la fin de son activité magmatique extensive à l’Hauterivien.
b- Une phase compressive subhercynienne responsable du premier plissement et du métamorphisme des séries du bassin cuicatèque, du charriage du domaine interne sur le domaine externe et de son émersion.
c- Une phase compressive laramienne plissant à nouveau l'édifice et provoquant des cisaillements qui affectent aussi le socle de la marge occidentale du bassin.
d- Une phase compressive d'âge miocène inférieur déterminant de larges plis de fond.
e- Une tectonique cassante cénozoïque dont les manifestations les plus spectaculaires sont les failles du système cuicatèque. Elles présentent une composante horizontale sénestre mais les déplacements latéraux sont restés limités. Ce réseau se superpose aux accidents crustaux éocrétacés et son activité durant le Cénozoïque est liée à l'évolution de la marge pacifique.

C. LES UNITES DE SOCLE.
Deux unités de terrains fortement métamorphiques chevauchent les formations du bassin cuicatèque.
* La première est constituée de gneiss cataclastiques que l'on rattache au socle grenvillien du bloc d’Oaxaca.
* La seconde est constituée de migmatites que l'on rattache au socle calédonien d’Oaxaca. Elles sont traversées par des plutons holomélanocrates à mésocrates dont les âges radiométriques se situent à la limite du Jurassique et du Crétacé.
La portée du chevauchement du bloc d’Oaxaca sur le bassin cuicatèque est d'au moins 12 km.

5ème PARTIE
LA BORDURE ORIENTALE DU BLOC D’OAXACA ENTRE DOMINGUILLO ET OAXACA ET LA COUVERTURE MESOZOIQUE DES REGIONS CENTRALES DU BLOC AU SUD-OUEST D'OAXACA.
Le bloc d'Oaxaca est constitué d’un socle de terrains métamorphique du Précambrien et de terrains métamorphiques et sédimentaires du paléozoïque et d'une couverture sédimentaire mésozoïque dont les faciès sont plus profonds sur les bordures du massif que dans ses régions centrales. Elle est surmontée en discordance par des dépôts continentaux cénozoïques.

A. STRATIGRAPHIE.
1°/- Le Socle :
a- Le socle précambrien et paléozoïque inférieur.
On distingue de part et d’autre d’une suture éclogitique et ophiolitique taconique :
* à l'Est, un socle " zapotèque ", formé de granulites et de massifs anorthositiques précambriens rattachés à la ceinture grenvillienne nord-américaine surmontés de rares lambeaux sédimentaires d'âge trémadocien ;
* à l'Ouest, un socle " mixtèque ", formé de séries métamorphiques cambro-ordoviciennes à cachet océanique.
b- Le socle paléozoïque supérieur.
Il est représenté par quelques témoins de séries néritiques ou continentales, d'âge carbonifère et permien, reposant en discordance sur les socles zapotèque et mixtèque.
On discute le problème de la situation des formations du socle d'Oaxaca au sein des ceintures calédonienne et hercynienne américaines.
2°/- La couverture mésozoïque :
a- La couverture mésozoïque de la bordure orientale du massif.
Elle débute par la molasse continentale post-appalachienne d'épaisseur réduite à nulle. Les formations marines peuvent être groupées en trois ensembles :
1. Une série détritique d'âge berriasien à aptien.
2. Des calcaires à lits siliceux et à microfaune pélagique d'âge albien et cénomanien.
3. Un flysch d'âge turonien et sénonien inférieur.
Les parentés sédimentaires et faunistiques de ces ensembles et des séries originelles partiellement épimétamorphisées du domaine interne de la Sierra de Juarez, permettent de regarder la bordure orientale du massif d’Oaxaca comme la marge occidentale du bassin à ophiolites cuicatèque.
b- La couverture mésozoïque des régions centro-méridionales du massif.
1. La série détritique d'âge berriasien à aptien s'amenuise puis disparaît.
2. Les calcaires à lits siliceux d'âge albien et cénomanien passent à des calcaires fréquemment dolomitiques à rudistes et miliolidés.
3. Le flysch marin d'âge turonien et sénonien inférieur passe à une série essentiellement continentale de couleur rouge. La sédimentation se poursuit avec les mêmes caractères jusqu'au Paléocène.
Cette couverture mésozoïque est analogue à celle des régions septentrionales du bloc du Honduras.
Par ailleurs, dans les régions centrales et septentrionales du massif, des intercalations marines d'âge jurassique moyen dans la molasse continentale post-appalachienne et des sédiments marins d'âge jurassique supérieur, plus étendus, montrent que la transgression téthysienne à partir du Golfe du Mexique s'est avancée largement vers l'Ouest en empruntant, semble-t-il, une dépression située à l'emplacement de la suture taconique.
3°/- Les dépôts discordants tertiaires :
Les séries molassiques continentales rouges post-laramiennes sont particulièrement puissantes à la limite du bloc d’Oaxaca et de la Sierra de Juarez'.
L’activité volcanique s'est manifestée dés l'Oligocène à l'Ouest du massif. A l'Est, elle n'est apparue qu'au Miocène.

B. TECTONIQUE.
1°/- Phase " orégonienne " :
L'émersion des régions centrales du bloc d'Oaxaca à partir du Turonien est liée à la tectonisation " orégonienne ", à la limite du Cénomanien et du Turonien, de l'extrémité méridionale du système cordillérain occidental, charrié sur la bordure occidentale du bloc d'Oaxaca. L’érosion de cet édifice alimente à partir du Turonien un flysch peu profond à l'avant du front chevauchant. Les apports terrigènes du flysch de la bordure orientale du bloc d'Oaxaca et du domaine interne de la Sierra de Juarez proviennent des régions émergées du bloc d'Oaxaca.
2°/- Phase subhercynienne ?
La fermeture du bassin cuicatèque à la limite du Sénonien inférieur et du Sénonien supérieur résulte du rapprochement du bloc d’Oaxaca-Honduras et de la plate-forme orientale sud-mexicaine. Il est probable qu'au cours de ce déplacement, la bordure orientale du bloc d’Oaxaca a subi une première tectonisation. Elle est difficile à mettre en évidence, en raison de l'absence de séries campano-maestrichtiennes, due, peut-être, à une émersion. D’autre part la généralisation des faciès détritiques à partir du Campanien sur la bordure occidentale du bloc d’Oaxaca et dans ses régions centrales peut témoigner d'une reprise tectonique de l'édifice orégonien occidental.
3°/- Phase laramienne :
Les bordures orientale et occidentale du bloc d'Oaxaca ont subi au cours de cette phase une intense déformation plicative et cisaillante, cette dernière étant surtout marquée sur la bordure occidentale où s'est avancé le front de l'édifice orégonien (- subhercynien ?).
La couverture des régions centrales du bloc d'Oaxaca, comme celle des régions septentrionales du bloc du Honduras, n'a été que peu déformée.
4°/- Phase Miocène inférieur :
La tectonique de plis de fond d'âge miocène inférieur est particulièrement bien exprimée sur la bordure orientale du massif.
5°/- La tectonique cassante cénozoïque :
Le bloc d'Oaxaca est découpé par de nombreuses failles. Elles appartiennent directement ou sont liées :
* d'une part, aux failles du système cuicatèque d'orientation générale Nord - Nord-Ouest - Sud - Sud-Est ;
* d'autre part, au système Atoyac d'orientation générale Ouest -Nord-Ouest - Est - Sud-Est et Est - Nord-Est - Ouest - Sud-Ouest, paléofrontière décrochante sénestre des plaques nord-américaine et caraïbe.
Contrairement à la marge continentale pacifique du Chiapas et de l'Amérique Centrale qui fait face à la fosse centro-américaine, il n'existe pas, face à la fosse d’Acapulco, de grabens récents parallèles à la côte. Un certain nombre d’indices laissent supposer qu'à cette hauteur le régime actuel plaque de Cocos - plaque nord-américaine est de type " convergence compression ".

6ème PARTIE
EVOLUTION GEODYNAMIQUE DU MEXIQUE MERIDIONAL ET DES DOMAINES VOISINS DANS LE CADRE DE LA TECTONIQUE DE PLAQUES.
Les données géologiques essentielles sont résumées et interprétées à partir d'une coupe générale du Mexique méridional allant du Golfe du Mexique à la fosse d’Acapulco. L'évolution géodynamique est envisagée en termes d’interactions de plaques lithosphériques, en faisant intervenir les plaques nord et sud américaines, les plaques et paléo-plaques du Pacifique oriental, la Téthys mésozoïque, la paléo-plaque caraïbe mésozoïque et la plaque caraïbe cénozoïque.

A. LA PANGEE OCCIDENTALE.
Les difficultés de reconstruction géométrique de la partie occidentale de la Pangée permo-triasique sont levées en faisant coulisser d’environ 1100 km le bloc du Honduras le long du système Polochic-Motagua et de la fosse d’Acapulco pour l'accoler aux côtes méridionales du Mexique et en déplacant vers l’Ouest d’environ 800 km l'ensemble Mexique - Amérique Centrale ainsi formé le long du linéament transcontinental nord-américain Caltam. Cette reconstruction conduit à diverses remarques concernant les ceintures précambriennes et paléozoïques qui apparaissent toujours tronquées presque perpendiculairement à la côte du Pacifique. On admet que cette troncature est due à la naissance du Pacifique mésozoïque par rifting, au Trias, âge des premières séries transgressives de la marge pacifique américaine, et que le Pacifique paléozoïque s’est résorbé par subduction à l’Ouest de l’élément pangéen isolé, au fur et à mesure de son éloignement.

B. ETAPE TRIAS - JURASSIQUE MOYEN.
Elle est caractérisée, à la périphérie du Golfe du Mexique, par une fracturation accompagnée de manifestations volcaniques, due à la progression vers l'Ouest de la Téthys, des avancées marines au Lias et au Jurassique moyen et le dépôt de puissantes séries évaporitiques.
Sur la marge pacifique transgressée au Trias, le volcanisme engendré par la subduction océanique débute au Jurassique moyen.

C. ETAPE JURASSIQUE SUPERIEUR.
Dans le domaine téthysien c'est l'étape de l'ouverture océanique du Golfe du Mexique, compensée par un coulissage de 800 km le long du linéament Caltam et accompagnée d'une large transgression parvenant jusqu'à la marge pacifique mexicaine.
Au niveau de la marge active pacifique le volcanisme andésitique se développe et s'individualise un bassin arrière-arc.

D. ETAPE NEOCOMIENNE.
L'ouverture océanique du Golfe du Mexique est terminée. La Téthys progresse alors à l'emplacement de la future plaque caraïbe. Une digitation téthysienne individualise au Mexique le bassin intracratonique cuicatèque prolongé par le bassin de la Haute-Chaîne - Haut Plateau Central de la Sierra Madre Orientale. La séparation complète de l'Amérique du Nord et de l'Amérique du Sud se réalise. L’'ffrontement des domaines océaniques téthysien et pacifique donne naissance au proto-arc caraïbe engendré par subduction intra-océanique.
Le volcanisme andésitique se poursuit sur les marges actives nord et sud américaines.

E. ETAPE BARREMIEN - SENONIEN INFERIEUR.
L'éloignement de l'Amérique du Nord et de l'Amérique du Sud permet la pénétration entre ces continents d’un fragment de la croûte pacifique supportant l’arc caraïbe crétacé. A son front la Tethys est peu à peu résorbée par subduction et le bassin intracratonique mexicain perd toute activité.
Deux phases compressives majeures affectent le Mexique et l'Amérique Centrale :
* l'édifice volcanique andésitique mésozoïque pacifique subit une première tectonisation à la base du Crétacé supérieur. Elle est peut-être liée à la collision hétérochrone avec la marge pacifique de blocs continentaux, séparés de la pangée par le rifting triasique ;
* à la limite du Sénonien inférieur et du Sénonien supérieur l’arc caraïbe entre en collision avec les marges passives nord et sud téthysiennes sur lesquelles il est charrié. La fermeture du bassin cuicatèque, serré entre le bloc Oaxaca-Honduras et le Mexique oriental, provoque le charriage de ses sédiments sur sa marge orientale.

F. ETAPE SENONIEN SUPERIEUR - PALEOCENE.
Les apports terrigènes provenant de l'érosion des édifices nés des phases tectoniques précédentes envahissent le Mexique, l'Amérique Centrale et le domaine caraïbe.
L'étape se termine par une nouvelle phase compressive majeure qui reprend les édifices tectonisés et déforme intensément une grande partie de leur avant-pays.
Elle est due à la réorganisation du domaine océanique pacifique ayant donné naissance à la plaque Farallon et au proto-systéme Polochic-Motagua dont le jeu provoque l'ouverture du bassin du Yucatan.
La configuration de la plaque caraïbe, où se trouve désormais intégré le bloc du Honduras, devient proche de ce qu'elle est actuellement. A son front, la subduction de la croûte océanique atlantique engendre le volcanisme de la ride d'Aves.

G. ETAPE EOCENE - OLIGOCENE.
L'activité andésitique de la marge pacifique, qui a cessé depuis la base du Crétacé supérieur, reprend à l'Eocène moyen, en raison de la subduction de la plaque Farallon.
A la fin de l'Oligocène, une partie de la dorsale Farallon entre en collision avec la marge pacifique mexicaine mettant un terme à l’activité volcanique à cette hauteur.
La plaque Farallon se segmente au niveau de la dorsale des Galapagos en deux plaques, la paléo-plaque de Cocos au Nord et la plaque de Nazca au Sud.
La transtension le long du système Polochic-Motagua provoque l'ouverture en " pull-apart basin " de la fosse caïman. Elle prend le relais du bassin du Yucatan et son fond océanique s’allonge de part et d’autre de la mini-ride d'expansion médio-caïman.
La réorganisation de la frontière nord-caraîbe a des répercussions dans les grandes Antilles et au niveau de la frontière sud de la plaque caraïbe qui sont affectées de déformations compressives.
Les deux Amériques continuent de s'écarter. La plaque caraïbe progresse ver' l'Est à la faveur au Nord du jeu décrochant sénestre du système Polochic-Motagua, et, au Sud, de néodécrochements dextres entre lesquels s’ouvrent de petits bassins.

H. ETAPE MIOCENE.
La collision fini-oligocène d’une partie de la dorsale Farallon avec la marge pacifique mexicaine provoque des déformations en plis de fond au Miocène inférieur.
L'éloignement rapide du bloc du Honduras du Mexique méridional, dû à la vitesse relative élevée de la plaque caraïbe, place peu à peu la paléo-plaque océanique de Cocos face aux côtes tronquées mexicaines. La subduction de la plaque océanique à hauteur de la fosse d’Acapulco engendre un volcanisme marginal de plus en plus récent vers l’Est. Une lanière appartenant au système cordillérain occidental est entraînée dans le couloir de cisaillement jusqu'à l’isthme de Tehuantepec.
Au Miocène supérieur s'ouvre dans la paléo-plaque de Cocos la néo-dorsale du Pacifique oriental qui progresse vers le Nord depuis la dorsale des Galapagos.
La conjonction de cette dernière réorganisation du domaine océanique pacifique et du passage du bloc du Honduras à l'arrière du domaine externe méridional nord-américain détermine sa tectonisation.
De nouvelles déformations affectent les régions circum-caraïbes, provoquées essentiellement par le déplacement de la plaque caraïbe mais aussi par le rapprochement, à une vitesse beaucoup plus lente, des deux Amériques.

I. ETAPE PLIO-QUATERNAIRE.
La dorsale du Pacifique oriental, prolongée par le système décrochant dextre de San Andreas parvient jusqu’au Golfe de Californie et isole du continent nord-américain la péninsule de basse Californie. La néo-configuration de la plaque de Cocos entraîne une nouvelle distribution spatiale du volcanisme andésitique. Il apparaît dans le domaine externe peu après son plissement, et au niveau de l’axe néo-volcanique transmexicain où sa localisation est largement conditionnée par la présence d'un paléo-réseau de failles.
Le régime plaque de Cocos - plaque nord-américaine est de type " convergence-compression " à la hauteur de la fosse d’Acapulco et de type " convergence-extension " à hauteur de la fosse centro-américaine. Cette différence peut s'expliquer par l’histoire distincte de ces deux parties de la fosse méso-américaine.
Les déformations transpressives dues à la migration de la plaque caraïbe (à un taux moins élevé depuis le Pleistocène), et accentuées par la convergence des continents nord et sud américains, se poursuivent dans les régions circum-caraïbes. Au front de la plaque caraïbe le régime est de type " convergence-compression ".
 
 

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UNIVERSITE DE SAVOIE  TRAVAUX DU DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE  ISSN 0758-749X

N° 7- 1986 Jean-Charles CARFANTAN : Du système cordillérain nord-américain au domaine caraïbe. Etude géologique du Mexique méridional. 2 vol. 558 p. (500 francs). ISBN 2-904431-14-4, édition complète ; ISBN 2-904431-15-2, volume 1 ; ISBN 2-904431-16-0, volume 2.


Cet ouvrages est diponibles auprès de Andre.Paillet@univ-savoie.fr

LGHAM
Travaux du Département des Sciences de la Terre