Red Sea related history of extension and magmatism in the Jizan area (Southwest Saudi Arabia): indication for simple-shear during early Red Sea rifting

The tectonic and magmatic history of the Jizan coastal plain of the Red Sea (Tihama Asir) in Southwest Saudi Arabia is dominated by SW-NE extension. This extension manifests itself by a basic dike swarm and several generations of normal faults that trend roughly NW-SE. The oldest synrift deposits are non-marine clastics and bimodal volcanics of the Jizan Group, which were intruded by basic dikes, gabbros and granophyres of the Tihama Asir Magmatic Complex (TAMC). Radiometric ages for the TAMC-rocks range from 26 to 18 Ma. Rifting in the southern part of the Red Sea System therefore is certainly older than 26 Ma. Between 26 and 20 Ma the southwestern Arabian margin was affected by a monoclinal downwarp (flexure). The oldest extensional features in the Jizan area are N-S to NNW-SSE striking dikes and normal faults which were overprinted by other NW-SE striking extension structures. An array of en-echelon extensionzones is linked by complex patterns of transfer faults, mainly WNW-ESE striking dextral strike slip or oblique-slip faults. The observed superposition of dikes and normal faults of different orientations was not necessarily caused by a counterclockwise rotation of the regional stress-field, but more likely reflects the clockwise rotation of individual faultbounded blocks between the two phases of extension. Uplift of the graben shoulder east of the Jizan coastal plain is probably younger than 14 Ma and its development coincides with a major rearrangement of the kinematics along the Red Sea. This new kinematic pattern probably led to the onset of strike-slip movement along the Aqaba-Levant transform. At the same time extension and volcanism ceased in the Jizan area or shifted further to the west. After a long hiatus of about 10 Ma renewed extension facilitated extrusion of alkali-olivine-basalts since 2 Ma ago.The kinematic development of the southwestern Arabian continental margin confirms aWernicke-type simple-shear model for the evolution of the southern Red Sea.

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Zusammenfassung Die tektonisch-magmatische Entwicklung der Küstenebene von Jizan (Tihama Asir, Südwestarabischer Kontinentalrand) ist geprägt durch NW-SE-streichende Extensionsstrukturen wie einen basischen Gangschwarm und mehrere Generationen von Abschiebungen, die mit der Bildung des Roten Meeres in Zusammenhang stehen. Die ältesten Synriftablagerungen, lakustrine Sedimente und bimodale Vulkanite der Jizan Group wurden von basischen Gängen, Gabbros und Granophyren des Tihama Asir Magmatit-Komplexes intrudiert, für den radiometrische Alter von 26-18 Ma vorliegen. Die Riftbildung im südlichen Abschnitt des Roten Meeres ist deshalb sicher älter als 26 Ma. Der sich in Südwest-Arabien bildende Kontinentalrand wurde während des Zeitraumes 26-20 Ma von einer monoklinalen Verkippung (Flexur) erfaßt. Die ältesten Extensionsstrukturen (Abschiebungen, Gänge) im Gebiet von Jizan streichen N-S bis NNW-SSE und wurden von NW-SE-streichenden abgelöst. En-echelon angeordnete, durch Extension geprägte Bereiche werden durch komplexe Transferstörungen miteinander verbunden. WNW-ESE-streichende dextrale Seitenverschiebungen bzw. Schrägabschiebungen fungieren dabei als hauptsächliche Verbindungsstrukturen. Die beobachtete Änderung der Streichrichtung von Gängen und Abschiebungen ist vermutlich weniger auf eine Rotation des regionalen Spannungsfeldes als auf klemräumige, im Uhrzeigersinn erfolgte Rotation einzelner Blöcke zurückzuführen. Die Hebung der Grabenschulter im Gebiet von Jizan ist vermutlich jünger als 14 Ma und fällt mit einer generellen Umstellung in der Kinematik des Roten Meeres zusammen. Diese Umstellung findet im nördlichen Roten Meer ihren deutlichen Ausdruck mit der einsetzenden Lateralbewegung an der Aqaba-LevanteBlattverschiebung. Mit der beginnenden Heraushebung des Escarpments erlosch die Extension und der Vulkanismus im Gebiet der Küstenebene von Jizan bzw. verlagerte sich in andere Gebiete. Erst vor ca. 2 Ma kam es erneut zu Extension und zur Extrusion von Alkali-Olivin-Basalten. Die kinematische Entwicklung des Südwestarabischen Kontinentalrandes wird mit dem Modell einfacher Scherung (»normal simpleshear-Model« nachWernicke 1985) für die Bildung des südlichen Roten Meeres erklärt.

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Résumé Le développement tectono-magmatique de la plaine côtière de Jizan (Tihama Asir, marge continentale sud-ouest de l'Arabie Saoudite) est caractérisé par des structures extensionnelles (dykes et failles normales orientés en général NW-SE) en relation avec la formation de la Mer Rouge. Les dépôts de rift les plus anciens, représentés par des sédiments lacustres et par les volcanites bimodales du groupe de Jizan, sont intrudés par des gabbros et granophyres appartenant au complexe magmatique de Tihama Asir, daté de 26-18 Ma. Il en résulte que l'ouverture de la partie sud de la Mer Rouge est antérieure à 26 Ma. Au cours de la période qui s'étend de 26 à 20 Ma, la marge continentale sud-ouest de l'Arabie a été affectée d'une rotation monoclinale (flexure). Les structures extensionnelles les plus anciennes dans la région de Jizan (filons et failles normales) sont orientées N-S à NNW-SSE et ont été reprises par des structures NW-SE. Les domaines qui ont été soumis à extension sont reliés par des failles transformantes complexes, essentiellement dextres. Le changement d'orientation des dykes et des failles normales n'a probablement pas été causé par une rotation des contraintes principales, mais plutôt par une rotation dextre de blocs rigides. Le soulèvement de l'épaulement du graben dans la région de Jizan est probablement postérieur à 14 Ma et coïncide avec un changement général des conditions cinématiques de la Mer Rouge. L'effet le mieux exprimé de ce changement en Mer Rouge septentrionale est le mouvement décrochant de la structure d'Aqaba. Le soulèvement de l'épaulement a marqué la fin de l'extension tectonique et de l'activité magmatique. Au Quaternaire, une deuxième période d'extension a conduit à l'extrusion de basaltes alcalins à olivine. L'évolution cinématique de la marge continentale du sudouest de l'Arabie s'intègre dans le modèle de cisaillement simple normal proposé parWernicke (1985) pour le développement de la Mer Rouge.

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- Jizan (Tihama Asir, ) , NW SE, , . , , Jizan , Tihama Asir, , , 26–18 . 26 . 26–20 , - , . , — Jizan N — S NNW- SSE, NW — SE. , , , () ; WNW-ESE , . , - , . . , . Jizan, 14 . , Aqaba — Levante. Jizan . 2 - . - (normal simple-shear Modell , 1985), .

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contribution no. 213, SFB 108 Universität Karlsruhe