De la subduction continentale `a l`écaillage d`unités de croûte

De la subduction continentale à l’écaillage d’unités de croûte
supérieure. Une approche numérique.
N. Carry (1), F. Gueydan (1), J-P. Brun (1), D. Marquer (2)
(1) Géosciences Rennes, UMR6118/CNRS, (2) Géosciences, EA2642, Franche-Comté
Les mécanismes qui régissent la transition entre subduction1 continentale et l’individualisation
d’écailles crustales est encore mal comprise. Une étude de cette transition est réalisée ici à travers
l’évolution thermique et rhéologique 2D d’une marge passive2 mise en subduction.
Les observations menées dans les chaı̂nes de montagnes récentes montrent des empilements d’unités
de croûte3 supérieure ayant subies une haute pression et une basse température pendant les stades
précoces de leurs formations. Dans le dôme Lepontin (Alpes Suisso-Italiennes) les unités formées en
premier ont été plus profondément que celles formées ensuite. Ces unités Lepontines ont des épaisseurs
et longueurs relativement régulières de l’ordre de 5 à 10 km et 30 à 50 km respectivement. Des modèles
2D thermiques mettent en évidence 2 étapes succéssives qui caractérisent l’histoire de la marge au cours
de son enfouissement.
– Dans un premier temps – avant 3 millions d’année (Ma) – l’évolution thermique de la marge est
presque adiabatique4 et donc caractérisée par une augmentation de la résistance de la marge en
raison de l’augmentation de la pression (croissante avec la profondeur).
– Dans un second temps, l’acroissement continu de la température au-dessus de la marge conduit
à une décroissance de la résistance de la marge. Cette diminution contre-balance progressivement
l’effet de la pression.
L’évolution temporelle de la résistance est alors comparée aux contraintes qui s’excercent sur la marge
(poussée d’Archimède et forces tectoniques). L’individualisation d’écailles crustales se produit lorsque
les contraintes sont plus fortes que la résistance de la marge.
L’épaisseur, la longueur de l’unité ainsi que la profondeur à laquelle l’unité s’individualise sont
modélisées pour différentes vitesses et valeurs de l’angle de subduction. Seule l’individualisation de la
première écaille est analysée correspondant à la pression la plus élevée.
Les calculs montrent qu’épaisseur et longueur croissent avec la vitesse et l’angle de subduction. Ces
résultats sont cohérents avec l’exemple Alpin. Il semblerait que les unités de ultra-haute pression5 sont
issues de subduction à fort angle et forte vitesse tandis que les unités de haute pression sont issues de
subduction à plus faible angle et plus faible vitesse. Dans tous les cas, seule la partie supérieure de la
croûte est écaillée.
1
La subduction est l’enfouissement d’une plaque tectonique sous une autre
Une marge passive constitue la zone intermédiaire entre les plaques continentales et les plaques océaniques
3
La croûte terrestre est la première enveloppe du globe d’une épaisseur moyenne de 30km. Dans les marges, cette
partie est amincie n’atteignant plus qu’une dizaine de kilomètres.
4
sans modification importante de la température
5
UHP, plus de 20 kbar, soit 60-70 km de profondeur
2
1