Tectonic paleostress and tectonic geomorphology in the close vicinity of the Pontarlier strike-slip fault system (Swiss and French Jura Fold-and-Thrust Belt)
DOKPE
- Radaideh, Omar Mohammad Ahmad
- Mosar, Jon (Degree supervisor) ORCID
- Fribourg (Suisse) : Département de géosciences, sciences de la terre, Université de Fribourg, 2020
1 ressource en ligne (143 pages) ; 1 fichier pdf
PhD Thesis: University of Fribourg (Switzerland), 2020
Published in:
- GeoFocus. - 2020, vol. 48
Faults (geology)
Geomorphology
Plate tectonics
Landscape changes
Rivers
Jura (massif)
Pontarlier (Doubs; region)
English
French
This work focuses particularly on the combined tecto-geomorphic and paleostress studies to decipher the style and orientations of tectonic stress fields and to detect their signatures in the present-day fluvial landscape in the northern Alpine Foreland. Two adjacent study areas across the northern Alpine Foreland, the westernmost part of Switzerland and the region of Pontarlier strike-slip fault system in the Swiss and French Jura fold-and-thrust belt, were respectively selected for the detailed tecto-geomorphic and paleostress analyses.
Using high resolution digital elevation model, the diverse geomorphic responses of fluvial landscapes to tectonic deformations were highlighted in the westernmost part of Switzerland on the basis of a combined analysis of hypsometric curves and integrals, transverse topographic symmetry index, and channel length-gradient index. This strategy was additionally supported by analysis of topographic-swath proiles and geophysical and sub/surface geological data. The obtained results not only show clear indications of the importance role of tectonics in the landscape development, which can’t be explained as being the results of variation in lithology and/or climate, but also provide convincing evidence of Cenozoic reactivation of some buried Mesozoic faults in the relatively deep subsurface.
The presence of sharp convex upward hypsometric curve with high hypsometric integral value, a noticeable drainage migration/delection, and steep channel gradients with prominent knickpoints, which almost coincide in space with sudden variations in the depth of the subsurface geologic layers and in the geophysical properties, manifest the role of tectonic activity in the development of present-day landscapes in the westernmost part of Switzerland.
The paleostress analysis of new heterogeneous fault-slip datasets, together with new chronological field observations, through using the P-B-Taxes and Right Dihedral methods, have allowed reconstruction of successive tectonic events under which brittle deformations occurred in the region of Pontarlier strike-slip fault system. These events, which are well correlated with those recognized in the other parts of European Platform, composed of a sequence, from oldest to youngest, of N-S-trending strike-slip, NW-SE-trending extensional, NW-SE-trending compressional, and ~NW-SE-trending strike-slip stress deformations. They occurred prior to, during and after the onset of Jura folding and thrusting, and related to convergence and subsequent collision between the Adriatic microplate and Eurasia plate since Early Cenozoic times. The latest tectonic deformation event, derived from this study, shows similar stress style and direction to the present-day stress field given by the inversions of earthquake focal mechanisms. Ce travail combine le domaine de la géomorphologie tectonique et l’analyse des paléocontraintes afin d’interpréter la nature, l’orientation et l’impact des champs de contraintes tectoniques sur l’évolution du paysage fluvial au nord de l’avant-pays alpin en Suisse occidentale. Deux zones de recherche à proximité l’une de l’autre ont été choisies pour notre étude. Ces zones se situent à cheval entre le Bassin Molassique et la Haute Chaîne du Jura, et plus particulièrement autour de la Faille de Pontarlier.
Plusieurs caractéristiques géomorphiques des paysages fluviaux influencées par les contraintes tectoniques ont été mis en évidence grâce à l’analyse d’un modèle numérique de terrain à haute résolution. Les paramètres analysés à partir de ce modèle sont l’interprétation des courbes et intégrales hypsométriques, l’indice de symétrie topographique transversale et le rapport de longueur des lits de rivières (« channel length-gradient index »).
Cette approche a été complétée par l’analyse de profils topographiques et l’interprétation de données géophysiques et géologiques de surface et du soussol.
Les résultats obtenus montrent non seulement des indications claires sur le rôle de la tectonique dans le développement du paysage qui ne peuvent être expliqués comme étant le seul résultat d’une variation de la lithologie et/ou du climat, mais fournissent également des preuves concrètes sur la réactivation au Cénozoïque de certaines failles mésozoïques relativement profondes. La présence d’une courbe hypsométrique convexe très prononcée avec une valeur intégrale hypsométrique élevée, une migration/déflexion de drainage notable et des gradients de lits de rivières abrupts avec des points d’inflexion (« knickpoints ») importants liés aux variations soudaines de la profondeur des couches géologiques et des propriétés géophysiques, témoignent du rôle de l’activité tectonique dans le développement des paysages actuels de la Suisse occidentale.
Un examen détaillé des paléostructures reposant sur de nouvelles données de terrain a permis de mettre en évidence la complexité géométrique et cinématique des failles analysées. Les chronologies relatives, autant des failles que des stries observées, et l’analyse des contraintes par les méthodes des axes P-B-T et des dièdres droits (Right Dihedral), ont permis de reconstituer des événements successifs de déformation cassante qui se sont produits dans la région du système de failles décrochantes de Pontarlier. Ces événements, similaires à ceux reconnus dans la plateforme européenne, comprennent, du plus ancien au plus récent : un raccourcissement N-S mal défini, une extension NW-SE cohérente, une compression NWSE omniprésente et un régime de contraintes décrochantes NW-SE plus hétérogène.
Ces événements se sont produits avant, pendant et après la phase de tectonique principale du plissement et chevauchement de la chaîne du Jura. Ce domaine tectonique se développe au-dessus d’un décollement majeur à la base des séries Mésozoiques en réponse à la convergence et à la collision entre la microplaque de l’Adriatique et la plaque de l’Eurasie depuis le Crétacé supérieur. Les dernières déformations tectoniques, dérivées de l’analyse cinématique des données, montrent un style et une direction de contrainte similaires au champ de contrainte actuel donné par les inversions des mécanismes focaux des séismes.
Using high resolution digital elevation model, the diverse geomorphic responses of fluvial landscapes to tectonic deformations were highlighted in the westernmost part of Switzerland on the basis of a combined analysis of hypsometric curves and integrals, transverse topographic symmetry index, and channel length-gradient index. This strategy was additionally supported by analysis of topographic-swath proiles and geophysical and sub/surface geological data. The obtained results not only show clear indications of the importance role of tectonics in the landscape development, which can’t be explained as being the results of variation in lithology and/or climate, but also provide convincing evidence of Cenozoic reactivation of some buried Mesozoic faults in the relatively deep subsurface.
The presence of sharp convex upward hypsometric curve with high hypsometric integral value, a noticeable drainage migration/delection, and steep channel gradients with prominent knickpoints, which almost coincide in space with sudden variations in the depth of the subsurface geologic layers and in the geophysical properties, manifest the role of tectonic activity in the development of present-day landscapes in the westernmost part of Switzerland.
The paleostress analysis of new heterogeneous fault-slip datasets, together with new chronological field observations, through using the P-B-Taxes and Right Dihedral methods, have allowed reconstruction of successive tectonic events under which brittle deformations occurred in the region of Pontarlier strike-slip fault system. These events, which are well correlated with those recognized in the other parts of European Platform, composed of a sequence, from oldest to youngest, of N-S-trending strike-slip, NW-SE-trending extensional, NW-SE-trending compressional, and ~NW-SE-trending strike-slip stress deformations. They occurred prior to, during and after the onset of Jura folding and thrusting, and related to convergence and subsequent collision between the Adriatic microplate and Eurasia plate since Early Cenozoic times. The latest tectonic deformation event, derived from this study, shows similar stress style and direction to the present-day stress field given by the inversions of earthquake focal mechanisms. Ce travail combine le domaine de la géomorphologie tectonique et l’analyse des paléocontraintes afin d’interpréter la nature, l’orientation et l’impact des champs de contraintes tectoniques sur l’évolution du paysage fluvial au nord de l’avant-pays alpin en Suisse occidentale. Deux zones de recherche à proximité l’une de l’autre ont été choisies pour notre étude. Ces zones se situent à cheval entre le Bassin Molassique et la Haute Chaîne du Jura, et plus particulièrement autour de la Faille de Pontarlier.
Plusieurs caractéristiques géomorphiques des paysages fluviaux influencées par les contraintes tectoniques ont été mis en évidence grâce à l’analyse d’un modèle numérique de terrain à haute résolution. Les paramètres analysés à partir de ce modèle sont l’interprétation des courbes et intégrales hypsométriques, l’indice de symétrie topographique transversale et le rapport de longueur des lits de rivières (« channel length-gradient index »).
Cette approche a été complétée par l’analyse de profils topographiques et l’interprétation de données géophysiques et géologiques de surface et du soussol.
Les résultats obtenus montrent non seulement des indications claires sur le rôle de la tectonique dans le développement du paysage qui ne peuvent être expliqués comme étant le seul résultat d’une variation de la lithologie et/ou du climat, mais fournissent également des preuves concrètes sur la réactivation au Cénozoïque de certaines failles mésozoïques relativement profondes. La présence d’une courbe hypsométrique convexe très prononcée avec une valeur intégrale hypsométrique élevée, une migration/déflexion de drainage notable et des gradients de lits de rivières abrupts avec des points d’inflexion (« knickpoints ») importants liés aux variations soudaines de la profondeur des couches géologiques et des propriétés géophysiques, témoignent du rôle de l’activité tectonique dans le développement des paysages actuels de la Suisse occidentale.
Un examen détaillé des paléostructures reposant sur de nouvelles données de terrain a permis de mettre en évidence la complexité géométrique et cinématique des failles analysées. Les chronologies relatives, autant des failles que des stries observées, et l’analyse des contraintes par les méthodes des axes P-B-T et des dièdres droits (Right Dihedral), ont permis de reconstituer des événements successifs de déformation cassante qui se sont produits dans la région du système de failles décrochantes de Pontarlier. Ces événements, similaires à ceux reconnus dans la plateforme européenne, comprennent, du plus ancien au plus récent : un raccourcissement N-S mal défini, une extension NW-SE cohérente, une compression NWSE omniprésente et un régime de contraintes décrochantes NW-SE plus hétérogène.
Ces événements se sont produits avant, pendant et après la phase de tectonique principale du plissement et chevauchement de la chaîne du Jura. Ce domaine tectonique se développe au-dessus d’un décollement majeur à la base des séries Mésozoiques en réponse à la convergence et à la collision entre la microplaque de l’Adriatique et la plaque de l’Eurasie depuis le Crétacé supérieur. Les dernières déformations tectoniques, dérivées de l’analyse cinématique des données, montrent un style et une direction de contrainte similaires au champ de contrainte actuel donné par les inversions des mécanismes focaux des séismes.
- Collections
- Faculty
- Faculté des sciences et de médecine
- Department
- Département de Géosciences
- Language
-
- English
- Classification
- Geology
- Series statement
-
- GeoFocus ; volume 48
- Other material characteristics
- illustrations
- License
- CC BY
- Open access status
- diamond
- Identifiers
-
- SWISSCOVERY 991170648799305501
- DOI 10.51363/unifr.sth.2025.041
- Persistent URL
- https://folia.unifr.ch/unifr/documents/313100
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