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L'extension tardi-orogénique dans l'arc alpin

Mise à jour le 25/03/2008
Par npajon - page créée le 31.10.2011

 

La sismicité actuelle de l'arc alpin est certes de faible magnitude mais bien réelle et fréquente comme le montre la visualisation des données SisFrance avec InfoTerre (voir ci-contre).

On peut donc légitimement se demander si cela traduit une poursuite de la convergence ou si d'autres phénomènes sont mis en jeu.

sisfrance

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Des études relativement récentes ont porté sur la dynamique actuelle et récente des Alpes occidentales internes. L'approche a été pluridisciplinaire, mettant en jeu des outils et des arguments variés :

  1. Des arguments déduits des analyses structurales

  2. Des arguments déduits des études sismotectoniques

  3. Des arguments déduits de mesures géodésiques

  4. Les structures profondes

  5. Conclusion

  6. Et en Himalaya ?...


 

La zone cible de ces études fait partie de l'arc sismique du briançonnais (sud-est du massif du Pelvoux).

 

Localisation de la zone d'étude par rapport aux structures de l'arc alpin occidental

fig1

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(d'après la thèse de C. Sue - fig.2.1)

Schéma structural de la zone cible

fig2

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(d'après la thèse de C. Sue - fig.2.3)

 

Ces études conduisent à mettre en évidence un régime tardi-alpin extensif, à grande échelle, dans les zones internes. Cette extension est postérieure à l'épisode compressif, c'est à dire à la mise en place des nappes de charriage, aux plissements dont le dernier s'est développé au cours du Miocène.

Cette extension se poursuit actuellement avec plusieurs failles normales sismiquement actives. Elle affecte une zone de 400 km de long et de 50 km de large. De part et d'autre cette zone, le champ de contraintes est toujours compressif : à l'est, sous la plaine du Pô, à l'ouest, au front des massifs cristallins externes.

 

1 - Des arguments déduits des analyses structurales

L'interprétation des analyses de terrain (cartographie, études d'affleurements) ainsi qu'une approche morpho-tectonique (photographies aériennes, télédétection, Modèles Numériques de Terrain...) a permis l'établissement d'une carte synthétique représentant le réseau de failles affectant la zone cible.

Cette carte met en évidence une fracturation tardive en extension à la fois dans la zone briançonnaise et dans la zone des schistes lustrés piémontais.

fig3

Cette carte synthétique montre que la fracturation tardi-alpine est bien développée dans la zone briançonnaise (entre les massifs du Pelvoux et de l'Argentera). La famille de failles principales qui en ressort est longitudinale et plus ou moins parallèle au front pennique crustal.

La datation de ces failles est très incertaine : la "borne inférieure" est difficile à établir car il est difficile de trancher entre un régime uniquement Quaternaire, Plio-Quaternaire ou débutant au cours du Miocène. Christian Sue (Thèse de 1998) suggère également que le front pennique crustal (chevauchement de la zone externe par les nappes internes métamorphiques HP-BT) ait rejoué tardivement en extension contrôlant ainsi l'effondrement de la zone briançonnaise et de la zone piémontaise. 

 

Une étude de terrain a été menée dans le secteur de la Tête d'Oréac (commune de l'Argentière-le-Bessée - Entrée du Vallon du Fournel) 

---->  Pour en savoir plus.

 

photo1 oreac

 

 

 

2 -  Des arguments déduits des études sismotectoniques

Ces études reposent sur l'exploitation de données fournies par :

 

  • Le réseau Sismalp : c'est un réseau de 44 balises sismiques permanentes, réparties sur l'ensemble des Alpes françaises, de 1988 à 1995
  • le programmes GeoFrance 3D : c'est un réseau de 73 stations temporaires qui a fonctionné de août 1996 à janvier 1997
  • l'IGG (Institut de Géodésie de Gênes) : réseau de 15 stations sur le territoire français.

 

⇒ La quantité de données collectées fut très importantes ce qui a permis de préciser l'image sismotectonique du sud des Alpes occidentales et de fournir des mécanismes au foyer fiables.

fig4

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 Les caractéristiques générales de cette sismicité ont alors pu être dégagées :

 

 

  • Il s'agit d'une sismicité de croûte supérieure : les foyers sont pratiquement tous situés au-dessus de 15 km de profondeur et au-dessous de 4 km.

 

 

 

 

  • Les magnitudes sont relativement modérées, comprises entre -1 et 4, la majorité se concentrant entre 0,5 et 2.

fig5

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 Grâce à l'exploitation de ces nombreuses données, on a pu établir une carte sismotectonique synthétique où les mécanismes au foyer sont représentés.

---->  Pour en savoir plus sur "Les mécanismes au foyer"

fig6

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Ces analyses sismotectoniques montrent le caractère extensif du régime tectonique actuel des Alpes occidentales internes qui sont les zones sismiquement les plus actives de l'arc alpin. La direction d'extension associée est radiale à l'arc alpin, dans l'ensemble de la zone briançonnaise (depuis l'est du Mont-Blanc jusqu'au nord-est de l'Argentera). Cette extension est donc d'ampleur régionale.

 Pour conclure :

fig7

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- C. Sue - Symposium Collège de France - Juin 2007 -

Sismotectonique : Régime des déformations

Type de déformation :

Extension / Coulissage / Compression

Directions de déformation :

Axes de compression/extension

Extension : perpendiculaire à la chaîne, au coeur

Compression : en éventail, en bordure.

La déformation extensive est étroitement liée aux structures crustales majeures de cette région (Front Pennique Crustal et Faille de la Durance).

 figu8 fig9

- C. Sue - Symposium Collège de France - Juin 2007 -

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3 - Des arguments déduits de mesures géodésiques

  Des campagne de mesures GPS ont été menées depuis 1993 (Alpes 1993-98 / Rhin 99-2000 / Jura 2000) . Les géopositionnements obtenus ont été comparés à des données IGN de 1972.

  Les conclusions confirment les résultats obtenus avec les analyses sismotectoniques et structurales : on peut remarquer des mouvements divergents au cœur de la chaîne alpine.

geodesie

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- Thèse J.M NOCQUET - 2002 -

 

4 - Les structures profondes

Le programme de sismique profonde ECORS-CROP a permis d'étudier la croûte des Alpes occidentales et a donné lieu a de nombreuses interprétations. La profondeur du Moho est assez bien déterminée : de 35 km de profondeur sous l'avant-pays alpin et les massifs subalpins, il passe à 55 km sous les zones internes.

En profondeur, des failles normales longitudinales, sub-parallèles au front pennique crustal, semblent se "brancher" sur cette discontinuité crustale qui pourrait alors avoir été réactivée en faille normale (Sue et Tricart, 1998).

La figure ci-dessous présente une coupe crustale très schématique tirée des interprétations du profil ECORS-CROP d'après Tardy et al. (1990) et Marchant (1993)

ecors

Le profil ECORS-CORP ne permet pas d'imaginer la zone de la "racine alpine" qui est une interprétation (Marchant, 1993). L'extension affectant la bordure ouest du corps d'Ivrée (CI, sur le schéma), ainsi que le régime compressif sous la plaine du Pô sont symbolisés par des flèches blanches.

 

 

Ce type d'investigation ne donne pas accès aux structures plus profondes concernant la lithosphère alpine. Quelques études tomographiques montrent uniquement un contraste de vitesse entre les lithosphères européenne (plutôt lente) et adriatique (plutôt rapide). Les techniques d’étude de tracés de rais montrent qu'une subduction vers l'est de la lithosphère européenne sous la lithosphère adriatique peut expliquer les fortes variations de vitesses montrées par la tomographie.

 

 

 

coupe lithosph

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Coupe lithosphérique entre la région de Lyon et la mer Ligure  (Thèse C. Sue - Fig. 5.7)

 

Les travaux plus récents de Spallarossa et al. (1998) ont fourni une image assez spectaculaire de la structure profonde des Alpes occidentales et de la plaine du Pô. Même s'il est nécessaire de rester prudent sur les interprétations de ce type d'image tomographique, elle montre d'importantes hétérogénéités latérales de vitesse. En effet, il semblerait qu'un corps (entre 100 et 230 km de profondeur) plonge sous la plaine du Pô. Cette anomalie se situe sous l'anomalie rapide du corps d'Ivrée (entre 0 et 50 km de profondeur, au niveau des séismes de l'arc sismique piémontais). L'anomalie rapide profonde pourrait être associée à un panneau lithosphérique plongeant vers l'est sous la plaine du Pô, même si son pendage apparaît particulièrement important.

tomo

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Ces données sur les structures profondes des Alpes et leur organisation sont essentielles pour tenter de formuler des explications du régime extensif post-orogénique qui affecte les Alpes (voir "Quelques explications géodynamiques possibles...").

 

5 - Conclusion

Différents outils et techniques d'étude permettent donc d'affirmer que l'extension dans l'arc alpin affecte un volume très important dans les zones internes puisqu'elle s'étend de l'arrière de Dora Maira jusqu'au sud-est du massif de l'Aar et concerne les 15 à 20 premiers kilomètres de la croûte.

On peut alors se demander : "Les alpes sont-elles encore vivantes ?...". La réponse est oui !

L'ensemble des études menées, utilisant différents outils, montrent que les Alpes sont toujours vivantes mais pas comme une chaîne en formation : on assiste plutôt à un rééquilibrage post-collisionnel qui se traduit, en autres, par une tectonique en extension qui affecte les zones internes.

 

La convergence de l'Afrique vers l'Europe se poursuit toujours de 4 à 8 mm/an, selon une direction NNW-SSE mais il n'y a pas de "conséquence visible" au niveau des Alpes. La convergence est donc en quelque sorte "absorbée" ailleurs. Il y a subduction sous la Sicile, un mouvement de rotation au niveau de l'Appulie et on avance un "amortissement" dans la Méditerranée.

 

 

6 - Et en Himalaya ?...

On trouve aussi des failles normales actives en Himalaya, ce qui traduit là encore, un régime en extension.

pthomas

Failles normales dans l'Himalaya du Ladhak

----> Pour en savoir plus (PlaneTerre)

himalaya
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