Evolution structurale et thermique du prisme collisionnel alpin

Intervenant : Nicolas Bellahsen

Institut des Sciences de la Terre de Paris, Sorbonne.

Dans les Alpes externes, nous nous sommes intéressés aux déformations distribuées alpines du socle. C’est dans ces zones que l’on peut arriver à mieux comprendre la cinématique et la mécanique du prisme collisionnel pour deux raisons au moins : (1) une part importante du raccourcissement collisionnel s’est produite dans la zone externe (des Alpes) et (2) la croûte y a été enfouie à 10-20 km, déformée dans le faciès schiste vert, et son exhumation fournit donc une image claire des mécanismes et taux de déformation qui se produisent à mi-croûte dans un prisme orogénique. Les résultats acquis l’ont été notamment dans deux thèses : celle de Mathieu Bellanger financée par le BRGM et soutenue en novembre 2013 et celle en cours d’Alexandre Boutoux. Ces deux thèses ainsi que mes propres travaux nous ont permis de mieux documenter les déformations compressives des Alpes externes (terrain), de les dater (Ar/Ar, thermochronologie basse température), de déterminer leur température (thermobarométrie), de mieux les quantifier (équilibrage de coupe) et enfin de contraindre les circulations de fluides (sur lesquelles je reviendrai plus bas).

Nos résultats sont essentiellement les suivants. Les déformations du socle sont, dans les Alpes occidentales externes (latitude Grenoble), relativement distribuées dans des zones de cisaillement très larges à vergence Ouest actives pendant 10 My, de 35 à 25 Ma environ, notamment localisées sous les bassins syn-rift jurassiques hérités. Les failles normales jurassiques héritées ne sont pas réactivées, la couverture n’est pas décollée du socle. Ces caractéristiques sont celles d’une croûte peu résistante, affaiblie par l’enfouissement tectonique sous les unités internes, la présence des bassins hérités et l’adoucissement syn-cinématique dû surtout à la transformation feldspath-mica.

Ce style structural est semblable à celui que nous sommes en train de caractériser plus au nord, vers le Mont Blanc. Toutefois, les taux de raccourcissement et d’exhumation de la croûte sont 2 à 3 fois supérieur vers le nord, ce qui est compatible avec la structure en « antiformal stack » sous le Mont Blanc. C’est aussi compatible avec la paléogéographie des bassins mésozoiques qui peuvent avoir contrôlé la variation spatiale des conditions du métamorphisme collisionel alpin et par voie de conséquence la cinématique du raccourcissement collisionel.