Sedimentary Records of Paleogene (Eocene to Lowermost Miocene) Deformations near the Contact between the Carpathian Thrust Belt and Moesia

Enregistrements sédimentaires des déformations d’âge Éocène à Miocène inférieur dans la zone de contact du front des Carpathes et de la plateforme moésienne

¹ Danubian Energy Consulting, 42-44 Vasile Lascar, 5th floor, 11th suite, Bucharest 2 - Romania
² Bucharest University, Faculty of Geology and Geophysics, Traian Vuia 6, Bucharest 2 - Romania
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^⋆ Corresponding author

Abstract

The kinematic models proposed for the Tertiary evolution of the Romanian Carpathians explain its arcuate shape by the progressive displacement of the upper plate (Tisza-Dacia block) around the western margin and then along the northern margin of Moesia, the latter representing the stable foreland autochthon. The main tectonic events took place in the Eocene when a former nappe pile, formed by the end of the Cretaceous and representing the actual Southern Carpathians, underwent extension. This episode was followed by dextral wrenching that was accompanied by the opening of the Getic Depression as a pull-apart basin along the northern Moesian margin, at the current location of the Southern Carpathian foothills. This deformation operated from Oligocene to Lower Miocene times. Although from the Lower Miocene onwards the progressive eastwards motion of the Tisza-Dacia block accounted for well-defined accommodating structures in both the frontal (Eastern Carpathians) and lateral (Getic Depression) sides of the accretionary wedge, the Eocene to Lower Miocene tectonics left apparently no imprint upon the outer thin-skinned belt.

We have looked for the sedimentary records of these tectonic events by building and integrating several detailed sedimentary logs near the contact between the Outer Carpathians and Moesia. Two main facies associations were defined in terms of basin energy, i.e. proximal high-energy prograding associations, represented by coarser sedimentary units and distal variable-energy aggrading associations. Based on the wide incision observed at the base of the high-energy units and on the clast provenance, we assume a tectonic origin for the vertical changes observed in the dipping attitude of the beds, which account for angular unconformities. Importantly, the regional correlation of the Eocene-Lowermost Miocene formations points to a progressive migration in time and space of the high-energy sedimentary units, which get younger eastwards, consistent with the direction of the tectonic transport of the Carpathian allochthon.

Résumé

Les modèles cinématiques proposés pour l’évolution des Carpathes roumaines au Tertiaire expliquent la forme arquée de cette chaîne de montagnes par le mouvement de la plaque supérieure (bloc de Tisza-Dacia) autour de la marge occidentale, puis le long de la marge septentrionale de la Moésie, cette dernière représentant l’avant-pays de la chaîne et le substratum de la partie méridionale du bassin flexural. Les principaux événements tectoniques sont survenus pendant l’Eocène quand l’ensemble chevauchant (formé vers la fin du Crétacé et représentant les Carpathes méridionales actuelles) a subi une extension. Cet épisode a été suivi d’une translation décrochante dextre accompagnée de l’ouverture de la Dépression Gétique en bassin de pull-apart sur la marge septentrionale de la Moésie (en termes géographiques, le piémont des Carpathes méridionales). La deuxième déformation s’est déroulée pendant l’intervalle Oligocène- Miocène inférieur. Même si, à partir du Miocène inférieur, l’avancement progressif du bloc Tisza-Dacia vers l’est a induit des structures assez bien définies dans la zone frontale du prisme tectonique (Carpathes orientales) et sur sa bordure latérale (Dépression Gétique), la tectonique de l’Eocène-Miocène inférieur n’a apparemment laissé aucun signe de déformation sur la ceinture déformée externe. Nous avons recherché des marqueurs tectoniques de cet intervalle de temps en construisant et intégrant des colonnes sédimentaires détaillées dans la zone du contact entre les Carpathes externes et la Moésie. Deux catégories principales d’associations de faciès sédimentaires ont été définies en termes d’énergie de dépôt : des associations proximales progradantes de haute énergie représentées par des unités sédimentaires plus grossières et associations distales aggradantes d’énergie variable. Une origine tectonique (syn-cinématique) des unités de haute énergie est envisagée grâce à l’érosion significative observée à leur base, la provenance des grains détritiques et les pendages des couches indiquant en général des discordances angulaires. Une conclusion importante est que la corrélation régionale des formations d’âge Éocène-Miocène basal indique une migration progressive spatiale et temporale des unités sédimentaires de haute énergie qui deviennent plus jeunes vers l’est, en accord avec la direction du transport tectonique de la plaque supérieure du système carpathique.