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La Sierra Madre occidentale

 | 
Luc Descroix
, 
Juan Estrada
, 
José Luis Gonzalez Barrios
, 
et al.

Encadré 1. Géologie de la Sierra Madre occidentale

Constitution et origine

Marc Tardy

Texte intégral

1La Sierra Madre occidentale est un plastron volcanique tertiaire qui couvre un sixième de la superficie du Mexique (fig. I).

2Dans la partie ouest du pays, l'empilement volcanique constitue un plateau élevé (2 500 m d'altitude moyenne ; point culminant à 3 350 m) allongé nord-nord-ouest/sud-sud-est, long de 1 200 km et large de 200 à 300 km. Il s'étend, d'un seul tenant, de la frontière des États-Unis aux environs de la ville de Guadalajara où il est interrompu par l'axe volcanique transmexicain plio-quaternaire (moins de 5 Ma). À l'ouest, sa limite avec la plaine côtière du Sinaloa est marquée par un fort abrupt topographique entaillé par les canyons (Barranca del Cobre) des cours d'eau tributaires du Pacifique. Sur ses bordures nord et est, le plateau est affecté par la distension dite du « Basin and Range » à l'origine de blocs basculés en sierras et de vallées parallèles remplies d'alluvions récentes ; son passage au désert du Sonora ou aux dépressions endoréiques du plateau central mexicain (1 500 à 2 000 m d'altitude moyenne) y est progressif.

3L'existence du plus vaste entablement de roches volcaniques acides connu au monde qu'est la Sierra Madre occidentale a été signalée dès le début du xxe siècle par les travaux des pionniers de la géologie mexicaine : Ordonez (1900), Hovey (1907), King (1939), Burrows (1949). Ce n'est, cependant, qu'à partir des années 1970 que sont menées, notamment le long de la route Durango-Mazatlán (Mcdowel et Keiser, 1977 ; Swanson et al., 1978) et aux environs de Chihuahua (Swanson et Mcdowel, 1985), les premières études pétrologiques, géochimiques et radiochronologiques de l'ensemble de l'empilement volcanique qui constitue cette montagne.

Fig. I – La Sierra Madre occidentale dans les parties ouest et nord-ouest du Mexique et le sud-ouest des États-Unis ; le gris représente le massif montagneux.

4À la suite de ces travaux, complétés depuis par de nombreuses études d'équipes internationales (Rangin, 1986, Demant et al., 1989), il est classique de distinguer dans cette sierra (fig. II) :

  • un complexe volcanique de base, d'épaisseur mal connue, constitué essentiellement d'andésites et de dacites (dans lesquelles sont intercalés quelques niveaux de rhyolites) recoupées par des corps intrusifs de granodiorites. Les roches volcaniques sont généralement métamorphisées dans le faciès schiste vert et, de plus, hydrothermalisées au contact des intrusifs. Les datations, ainsi que les caractéristiques pétro-géochimiques, indiquent que laves et roches intrusives appartiennent à un même complexe magmatique calco-alcalin, lequel, vers l'ouest, se poursuit jusqu'en Basse-Californie. Sa mise en place s'est effectuée, entre 90 Ma (Crétacé supérieur) et 40 Ma (Éocène supérieur) - avec un paroxysme entre 60 et 55 Ma (Paléocène supérieur) - à travers et sur les roches antérieurement déformées du Paléozoïque et du Mésozoïque des parties occidentales du continent mexicain ;
  • un complexe volcanique supérieur, discordant sur l'ensemble précédent, plus clairement représentatif de la Sierra Madre occidentale. Dépassant 1 000 m d'épaisseur et débutant parfois dès l'Éocène supérieur (40 Ma) par des andésites, il est formé de tufs, d'ignimbrites de composition rhyodacitique à rhyolitique et de dômes-coulées de rhyolite. Cet ensemble a été généralement mis en place, en contexte de volcanisme explosif (on rapporte la présence de près de 400 anciennes caldeiras associées aux ignimbrites), entre 34 Ma et 20 Ma (Oligocène-Miocène inférieur). Il est à noter que dans la partie nord de la Sierra Madre occidentale, en Sonora, des laves basiques (basaltes et andésites basaltiques), pouvant atteindre 600 m d'épaisseur et datées entre 30 et 20 Ma, sont intercalées dans la séquence acide ;
  • couronnant l'édifice, des épanchements basaltiques épars et de faible épaisseur, les uns alcalins (12 Ma) liés à la genèse de petits fossés d'effondrements au Miocène, les autres tholéiitiques surmontant des alluvions quaternaires.

Fig. II – Coupe géologique simplifiée de la Sierra Madre occidentale levée le long de la route.

Vue des affleurements de rhyolite de bordure orientale du fossé d'effondrement du bassin du rio Santiago, en rive droite de ce cours d'eau.

5La genèse de l'édifice volcanique de la Sierra Madre occidentale est liée à la subduction océan-continent qui a fonctionné, de façon non permanente, depuis le Crétacé supérieur (90 Ma) jusqu'à l'apparition de la tectonique en extension du Basin and Range.

6La subduction était celle de la paléo-plaque océanique Farallon (elle occupait la partie orientale du Pacifique) sous la marge continentale de la plaque Amérique du Nord. Initiée dès le début du Crétacé supérieur, elle a engendré sur la bordure du continent un arc volcanique et plutonique, dont témoigne aujourd'hui le complexe volcanique de base de la Sierra Madre occidentale. Ce régime s'est achevé à l'Éocène alors que le Mexique enregistrait les effets de la tectonique laramienne, à l'origine notamment de la Sierra Madre orientale.

7L'Éocène est aussi la période durant laquelle ont été enregistrés, d'une part, une réorganisation du mouvement des plaques dans le Pacifique et, d'autre part, un ralentissement de la vitesse de convergence entre les plaques Farallon et Amérique du Nord. Ce ralentissement de la subduction, qui a entraîné une accentuation de l'angle de plongement de la plaque Farallon, a provoqué une distension dans le bord de la plaque continentale supérieure et, par voie de conséquence, a permis l'émission des magmas ignimbritiques caractéristiques du complexe volcanique supérieur de la Sierra Madre occidentale. Ce contexte s'est maintenu jusqu'à ce que, une fois disparue par subduction, la plaque Farallon, s'installe, il y a 20 Ma environ, en même temps que l'extension du Basin and Range, la nouvelle frontière de plaque transformante à l'origine de l'actuel système de San Andreas.

Bibliographie

Références

Burrows R. H., 1949 – Geology of .northern México. Bol. Soc. Geol. Mexicana, 7 : 85-103.

Demant A., Cochene J-J, Delprettti P., 1989 – Geology and petrology of the tertiary volcanics of the northwestern Sierra Madre occidental, México. Bulletin de la Société Géologique de France, série 8, tome V, fascicule 4 : 86-94.

Hovey E. O., 1907 – A geological reconnaissance in the Western Sierra Madre of the State of Chihuahua, México. Amer. Mus. Nat. Hist. Bull., 23 : 401-442.

King P. B., 1939 – Geological reconnaissance in northern Sierra Madre occidental of México. Geol. Soc. of Amer. Bull., 50 : 1625-1722.

Mcdowel F. W., Keiser R. P., 1977 – Timing of mid-Tertiary volcanism in the Sierra Madre occidental between Durango City and Mazatlán, México. Geol. Soc. of Amer. Bull., 88 : 1479-1487.

Ordonez E., 1900 – Las riolitas de México. México Inst. Geol. De México, bol. 15, 76 p.

Rangin C, 1986 – Contribution à l'étude géologique du système cordillérain mésozoïque du nord-ouest du Mexique : une coupe de la Basse-Californie centrale à la Sierra Madre occidentale en Sonora. Société Géologique de France, Mémoire n° 148, 133 p.

Swanson E. R., Mcdowel F. W., 1985 – Geology and geochronology of the Tomochic caldera, Chihuahua, México. Geol. Soc. of Amer. Bull, 96: 1477-1482.

Swanson E. R., Keizer R. P., Lyons J. I., Clabaugh S. E., 1978 – Tertiary volcanism and caldera development near Durango City, Sierra Madre occidental, México. Geol. Soc. of Amer. Bull., 89 : 1000-1012.

Table des illustrations

Légende Fig. I – La Sierra Madre occidentale dans les parties ouest et nord-ouest du Mexique et le sud-ouest des États-Unis ; le gris représente le massif montagneux.
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Légende Fig. II – Coupe géologique simplifiée de la Sierra Madre occidentale levée le long de la route.
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Légende Vue des affleurements de rhyolite de bordure orientale du fossé d'effondrement du bassin du rio Santiago, en rive droite de ce cours d'eau.
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Auteur

Marc Tardy, professeur de géologie à l'université de Savoie.

© IRD Éditions, 2005

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