Mechanics of thick-skinned Variscan overprinting of Cadomian basement (Iberian Variscides)

Remnants of the Cadomian basement can be found in the Iberian Variscides (IBVA) in several key sectors of its autochthonous units (composed of Neoproterozoic to Lower Palaeozoic metasedimentary sequences) and within the Continental Allochthonous Terrane (CAT). Comprehensive characterization of these critical exposures shows that the prevailing features are related to major geological events dated within the age range of 620–540 Ma. Indeed, near the Cambrian–Ordovician boundary, the IBVA Internal Zones experienced pervasive basement thinning and cover thickening, reflecting diffusive displacement of intracratonic rifting that continued until Lower Devonian times. In the thick-skinned Internal Zones, Helvetic/Penninic style nappes were generated, whereas flower upright axial structures developed along transpressive, intraplate shear zones. These features contrast with those preserved in the thin-skinned IBVA External Zones, dominated by décollements above (un-)deformed Palaeozoic and Cadomian basement. The inferred attenuation of rheological contrast between Cadomian basement and Palaeozoic cover can be explained by inherited fabrics due to thermal softening operated during the Cambrian–Lower Devonian extensional regime. Deeper décollements (and subsequent strain partitioning) are also expected to develop at the upper-lower crust (and at the Moho?) transition, as imaged by the available seismic profiling and MT surveys. The whole data implies a significant discontinuity between Cadomian and Variscan Cycles that should have constrained subsequent lithospheric evolution.

RésuméDans les Variscides Ibériques (VAIB), on trouve des reliques de socle Cadomien dans plusieurs secteurs-clé d’unités autochtones (composés par des séquences métasédimentaires du Néoprotérozoïque et du Paléozoïque inférieur) et au sein de la formation de l’Allochtone. La caractérisation d’ensemble de ces affleurements critiques montre que leurs aspects dominants sont en rapport avec des événements géologiques majeurs datés de l’intervalle d’âge 620–540 Ma. En fait, près de la limite Cambrien-Ordovicien, les zones internes de VAIB ont subi un amincissement du socle et un épaississement tectonique de la couverture qui expriment un déplacement diffusif de rifting intracratonique jusqu’au Dévonien inférieur. Dans les zones internes à peau épaisse il y a mise en place de nappes de style helvétique/pennique, tandis que dans les zones de cisaillement transpressive intraplaque se développent des structures en fleur, à zone axiale redressée. Ces aspects contrastent avec ceux qui sont préservés dans les zones externes pelliculaires des VAIB, dominées par des décollements au-dessus d’un tégument Paléozoïque et du socle Cadomien sous-jacent. L’atténuation impliquée par les contrastes rhéologiques entre la couverture Paléozoïque et le socle Cadomien peut être expliquée par la présence des fabriques héritées par amollissement thermique qui a opéré pendant le régime extensionnel, depuis le Cambrien jusqu’au Dévonien inférieur. Des décollements plus profonds (et le compartimentage dû à la déformation) doivent aussi se développer au niveau de la transition croûte supérieure–inférieure (et du Moho ?), d’après les images disponibles de profils séismiques et levers magnétotelluriques. Toutes ces données impliquent une discontinuité significative entre les cycles Cadominen et Varisque qui ont dû contraindre ĺévolution lithosphérique ultérieure.