La conca d’avantpaís del S dels Pirineus es caracteritza per una història complexa, fruit de l’estreta relació establerta durant el Cretaci superior i el Paleogen entre l’estructuració de la serralada, la construcció del relleu orogràfic i la sedimentació dels materials que aquests dos processos posaren a disposició de l’activitat erosiva. En darrer extrem, la relació d’interdependència s’establí entre el sistema d’encavalcaments i els sediments associats, de manera que la geometria i el tipus’ de seqüència d’encavalcaments condicionà la geometria de la conca, la distribució de fàcies i seqüències deposicionals del seu rebliment. En sentit invers, el tipus de sediment i la distribució dels seus gruixos poden tenir una influència important en la seqüència, en la forma i en la velocitat d’emplaçament dels encavalcaments.
L’evolució de la conca d’avantpaís sud-pirinenca és estretament relacionada amb l’evolució de l’orogen des del Cretaci superior fins a l’Oligocè superior. Els 4 estadis successius de l’evolució de la conca mostren un paral·lelisme amb els estadis evolutius de l’estructura cortical de la serralada. En un primer estadi (Campanià), els primers encavalcaments, producte de la inversió de les falles extensionals prèvies, determinen la formació de solcs turbiditics fortament subsidents damunt d’una escorça encara aprimada. Durant el segon estadi (Paleocè), la subsidència de la conca minva perquè l’escorça recupera el seu gruix inicial a mesura que els encavalcaments es continuen desenvolupant. El tercer estadi és caracteritzat per l’emplaçament d’unitats de sòcol i la formació d’una litosfera que subdueix; ambdós processos tendeixen a accelerar la subsidència a la conca d’avantpaís i condueixen a la formació altra vegada de solcs turbidítics fortament subsidents. Finalment, el quart estadi és caracteritzat per una continentalització de la conca. Els materials detrítics provenen de l’Apilament Antiforme de la Zona Axial que es formà durant aquest estadi, i que determinà la formació de relleus importants.
Albert Martínez, original de J.A. Muñoz.
Aquestes relacions són particularment visibles als Pirineus, i especialment al marge N de la Conca de l’Ebre. Això es deu al fet que, en els Pirineus, a diferència d’altres serralades (per exemple, les Muntanyes Rocalloses nord-americanes), el nivell d’erosió ha quedat prou alt per permetre la preservació dels materials sinorogènics. Això fa que la conca d’avantpaís sud-pirinenca sigui un lloc privilegiat per a l’estudi de les relacions entre tectònica i sedimentació en sistemes en compressió. En els darrers anys, el progrés de la comprensió de la dinàmica dels encavalcaments, juntament amb l’obtenció de dades sobre l’estructura profunda de la Serralada Pirinenca consegüent a la realització del perfil ECORS, han permès de millorar el coneixement dels estadis successius que caracteritzen l’evolució de la conca sud-pirinenca. Hom pot dir que l’explicació de l’evolució de la conca d’avantpaís en relació al desenvolupament de les estructures d’encavalcament il·lustra un dels casos més ben coneguts de relació entre tectònica i sedimentació a diferents escales. Convé remarcar, d’una manera general, que és en l’evolució a escala crustal on els quatre estadis que han estat descrits troben justificació. La progressió del sistema d’encavalcaments i els detalls del seu desplaçament constitueixen el factor principal que, combinat amb d’altres factors (clima), intervé en la distinció de les seqüències i les discontinuïtats que les defineixen, com també les variacions d’entrada de sediments, la distribució de fàcies i la migració de depocentres.
D’una manera sintètica, els estadis successius de l’evolució de la conca sud-pirinenca correspondrien a les successives situacions tectòniques per les quals van passar els Pirineus durant la fase de convergència entre les plaques ibèrica i europea.
Primer estadi
El primer estadi correspon a l’inici dels primers encavalcaments per inversió de les estructures distensives prèvies. El caràcter extensional de la conca pirinenca al Cretaci inferior és ben conegut i ben documentat.
Com a resultat de la convergència entre les plaques ibèrica i europea que s’inicià al Cretaci superior (Santonià - Campanià), aquesta situació extensional que caracteritza la fase de «rift» s’invertí, passà a l’estat compressiu i originà la Serralada Pirinenca estructurada en plecs i encavalcaments. En un primer estadi, aquests encavalcaments es formaren per inversió de les falles distensives prèvies, tal com ha estat descrit en el cas de l’encavalcament de Bóixols. Com a conseqüència d’aquesta inversió tectònica es formaren conques subsidents davant les primeres estructures encavalcants, tant a la banda N com a la banda S dels Pirineus. Així, a la subsidència tèrmica remanent de l’estadi extensional anterior, s’afegeix la subsidència tectònica lligada als fronts d’encavalcament, de manera que aquestes conques a banda i banda dels Pirineus són idònies per a rebre la sedimentació turbidítica profunda que s’acumula en sèries potents de fins a 6000 m al N i 2000 m al S, on constitueixen la formació de Vallcarga. Hom ha descrit les seqüències deposicionals dins aquesta formació a la vall de l’Isàvena, la sedimentació de les quals s’hauria produït simultàniament a estructures cavalcants. Semblantment, s’han descrit exemples de subsol a la conca d’Aquitània, on, segons els perfils sísmics, les estructures encavalcants estarien relacionades amb sediments turbidítics del Santonià superior o el Campanià. Cal remarcar que aquesta situació de conca subsident és característica dels Pirineus centrals i occidentals. Als Pirineus orientals (Cadí, Ripollès) hi ha ambients subaeris, amb sedimentació al·luvial (formació d’Adraen), cosa que suggereix l’existència de relleus emergits. Segons les dades obtingudes per mesura de les direccions dels paleocorrents, els sistemes al·luvials de la formació d’Adraén es dirigien cap a l’W, de manera que hi havia aportació de materials detrítics a les conques turbidítiques més profundes. Hom pot suposar que la discontinuïtat que hi ha a la base de les formacions de Vallcarga i d’Adraén correspon a la inversió tectònica i a la formació dels primers encavalcaments als Pirineus.
A mesura que els nous encavalcaments s’anaven desenvolupant durant el Campanià i, després, durant el Maastrichtià, els sediments dipositats davant del front encavalcant anaven essent progressivament deformats, de manera que donaren una geometria de discordança progressiva. És el cas dels gresos de la formació d’Areny, entre el Segre i la Noguera Pallaresa, dipositats davant l’encavalcament de Bóixols. Aquesta disposició geomètrica permet, doncs, de suposar que aquest encavalcament s’emplaçà al Maastrichtià, amb una durada de vuit milions d’anys, que corresponen a la durada d’aquest període. La seqüència de gresos d’Areny es diposità en un medi en general litoral, el qual, en el temps, se situa a continuació de la sedimentació en un medi més profund, que caracteritza les turbidites del Campanià. A grans trets, el Campanià i el Maastrichtià representen una successió someritzant que s’acaba amb els primers nivells vermells del Garumnià de Tremp, que encara tenen relacions, per transicions laterals, amb els gresos costaners d’Areny.
Segon estadi (Paleocè)
Als Pirineus meridionals, aquest segon estadi es caracteritza per una sedimentació fluvial i lacustre (fàcies garumniana) que recobreix, i en part s’interdigita, amb el grup d’Areny. A part els detalls que ja han estat descrits, cal remarcar com a tret general més important la gran uniformitat amb què aquesta formació s’estén per tot l’àmbit dels Pirineus centrals i orientals. Encara que cap als Pirineus occidentals es passa a fàcies marines, també hi ha una uniformitat característica, amb variacions de gruix relativament poc importants. A l’àrea de Tremp, les formacions conglomeràtiques garumnianes recobreixen les falles extensionals invertides (encavalcament de Bóixols) i són contemporànies al desplaçament «a coll-i-be» del sistema d’encavalcaments. Les falles extensionals del Cretaci inferior ja devien haver estat en gran part invertides, de manera que l’escorça superior estirada podia haver recuperat la longitud que tenia abans de l’extensió, i el gruix cortical també hauria assolit els valors preextensionals, compensant-ne l’aprimament. Així, encara que les estructures d’encavalcament es desenvolupen d’una manera continuada des de l’estadi primer, el canvi en el tipus de rebliment de la conca d’avantpaís podria ésser relacionat amb la compensació del gruix cortical que hi havia al final de la subsidència tèrmica. Això pot haver donat lloc a una sedimentació subaèria o d’aigües somes damunt d’una àrea molt extensa, que devia afectar els Pirineus centrals i orientals, mentre que als Pirineus occidentals la situació que hem descrit per al primer estadi (encavalcaments sobre escorça aprimada) és probable que es perllongués fins al Paleocè i part de l’Eocè. Hom pensa, doncs, que l’escorça devia recuperar més tard els gruixos inicials als Pirineus occidentals que als Pirineus centrals i orientals.
Tercer estadi (Eocè inferior i mitjà)
La conca d’avantpaís sud-pirinenca mostra un canvi notable de les seves característiques en els darrers estadis de la seva evolució. Els talls d’aquesta figura il·lustren el canvi que es va produir entre el tercer i el quart estadis de l’evolució de la conca. Els talls superiors són longitudinals, fets a través de la conca d’avantpaís sud-pirinenca dels Pirineus centrals i orientals; els inferiors corresponen a una transversal dels Pirineus centrals (tall paral·lel al de la figura 20). Hom ha representat talls restituïts parcials en el temps de la sedimentació del tercer estadi (Eocè inferior ì mitjà) i del quart estadi (Oligocè inferior). Durant el tercer estadi, la conca d’avantpaís sud-pirinenca mostrava una forma allargada paral·lela a la direcció de les estructures. Es dipositaren fàcies marines, d’aigües profundes en solcs fortament subsidents situats al dessota dels mantells de corriment superiors i d’aigües somes damunt d’aquests mantells (talls primer i tercer). El pas al quart estadi és assenyalat per la continentalització i una forma més extensa però alhora més irregular de la conca, determinada per l’emersió de les estructures d’encavalcament (talls segon i quart).
Albert Martínez, original de J.A. Muñoz.
Després de la transgressió ilerdiana, esdevinguda a la base de l’Eocè, la conca d’avantpaís es configurà en solcs fortament subsidents, on es dipositaren potents sèries turbidítiques. A partir d’aquest moment, la tectònica d’encavalcaments predomina d’una manera clara sobre el conjunt de factors que controlen la sedimentació, de manera que tant la geometriade la conca com el seu rebliment, la distribució de fàcies i l’organització seqüencial, depenen estretament de l’evolució del sistema d’encavalcaments. La disposició de les fàcies turbidítiques i dels seus equivalents contemporanis al·luvials i costaners reflecteixen en gran mesura la geometria de les làmines d’encavalcament. Durant aquest estadi, les làmines d’encavalcament, constituïdes per unitats mesozoiques que havien estat invertides durant els estadis primer i segon, són desplaçades cap al S en seqüència de bloc inferior («a coll-i-be») sobre l’avantpaís. La disposició longitudinal de les làmines d’encavalcament és en gran part condicionada per les falles extensionals mesozoiques, que determinen la posició de les rampes laterals obliqües. Així, damunt la làmina d’encavalcament del Montsec, els sediments corresponents a aquest tercer estadi inclouen sobretot fàcies al·luvials i deltaiques que formen part a l’anomenat grup de Montanyana. La distribució de fàcies característica d’aquest estadi correspon a aportacions importants provinents del N, on s’estava originant els cons al·luvials, que ocupen les dues terceres parts de la secció transversal de la conca. Com que l’eix de la conca és paral·lel a la cadena, s’organitzà una xarxa fluvial que drenà els materials d’aquests cons al·luvials i els transportà cap a l’W, en direcció a la mar oberta.
Una altra característica d’aquest estadi, juntament amb la dissimetria de la secció transversal i la deflecció de les direccions de transport paral·leles a l’eix de la conca, és la migració vers el S dels depocentres corresponents a les successives seqüències que componen el conjunt del rebliment. Aquesta migració suggereix que el control estructural sobre la sedimentació s’exercí pel joc alternatiu entre l’encavalcament de la làmina superior de les Nogueres, al marge N de la conca, i l’encavalcament del Montsec, al seu marge S.
La conca de Montanyana, moderadament subsident i situada en el bloc superior de la unitat Sud-pirinenca Central, es relaciona vers l’W amb la conca d’Ainsa i Jaca, fortament subsident i situada al bloc inferior, on les turbidites es dipositaren a 1000 m de profunditat. La transició entre aquestes dues situacions es produïa travessant un conjunt d’estructures obliqües on canyons i valls submarins profundament excavats transferien els materials detrítics de les planes al·luvials i deltaiques de la conca de Montanyana cap a les conques subsidents d’Ainsa i Jaca.
Als Pirineus orientals trobem una disposició similar, amb sediments flúvio-deltaics a l’E, damunt la làmina encavalcant de Figueres, que passen vers l’W als dipòsits de talús i turbidites de la conca de Ripoll. Sembla clar que els solcs subsidents de Jaca i Ripoll es troben alineats paral·lelament a les direccions estructurals principals, independentment de la forma que adoptin les làmines encavalcants superiors en el seu emplaçament. Aquest fet sembla suggerir que la subsidència tectònica, responsable de la formació dels solcs turbidítics, és més relacionada amb forces subcorticals que no pas amb la component de càrrega aportada per les làmines encavalcants.
Quart estadi (Eocè superior - Oligocè)
Els sediments corresponents a aquest darrer estadi de l’evolució de la conca d’avantpaís del S dels Pirineus són fonamentalment detrítics, amb un predomini important dels conglomerats d’origen al·luvial, tant pel volum com per l’extensió dels seus dipòsits. La geometria de la conca, allargada paral·lelament a les estructures d’encavalcament, que hem vist com a característica de l’estadi precedent, és gradualment substituïda per la forma, molt més oberta i extensa, de la Conca de l’Ebre. Les conques turbidítiques són gradualment reblertes amb dipòsits deltaics i fluvials, mentre que sistemes al·luvials complementaris s’instal·len damunt les làmines encavalcants superiors (Conglomerats de Collegats) o damunt les seves rampes obliqües (Comiols, al Segre, i el Grado, al Cinca).
El darrer estadi de l’evolució de l’orogen pirinenc i de la conca d’avantpaís sud-pirinenca és determinat pel creixement i el desenvolupament de l’apilament antiforme de la Zona Axial, i alhora el desplaçament cap al S dels mantells de cobertura. Aquests mantells es deformen internament mitjançant la formació d’encavalcaments fora de seqüència, reactivació d’antics encavalcaments, com el del Montsec i retroencavalcaments.
Albert Martínez, original de J.A. Muñoz.
L’evolució estructural corresponent a aquest estadi es caracteritza pel creixement i el desenvolupament de l’apilament antiforme de la Zona Axial, al mateix temps que el sistema d’encavalcaments continua desplaçat cap al S i involucra seqüències dels estadis precedents (làmines d’encavalcament inferiors). Aquesta progressió del sistema d’encavalcament en seqüència de bloc inferior és sincrònica al desenvolupament de seqüències de bloc superior, perfectament il·lustrades en els exemples de la Nou, Oliana i la Pessonada, on cada encavalcament és fossilitzat per la seva corresponent formació conglomeràtica, que al seu torn és encavalcada pel següent encavalcament, situat darrere el primer. Cal remarcar que tant el desenvolupament de seqüències d’encavalcament de bloc superior de les Serres Marginals com, sobretot, el creixement de l’apilament antiforme de la Zona Axial, tenen per efecte la creació de relleu orogràfic. És natural, doncs, que la resposta sedimentària sigui el significatiu increment dels materials detrítics grollers aportats pels sistemes de cons al·luvials relacionats amb aquests relleus.