Les Alpes - 2 _Partie texte

B. AUGÈRE PRÉPA AGREG INT 2016-2017 1
LES ALPES
Mercredi 04/01/2017
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INTRODUCTION
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La chaîne des Alpes est un vaste ensemble de reliefs, large de quelques centaines de km et dessinant un arc de plus
de 1000 km de long entre Vienne (Autriche) et la Corse. C’est un édifice majeur des paysages européens,
comportant un certain nombre de sommets au delà de 4000m.
Les Alpes constituent une chaîne orographique coincée entre le Massif central français à l’W et le bassin
Pannonique à l’E.
D’W en E, on peut distinguer l’arc des Alpes Occidentales puis une partie rectiligne entre lac Léman et Dassin
Panonnique comportant au N, les Alpes centrales puis les Alpes Orientales et au S les Alpes Méridionales.
! ALP 1
L’étude sera effectuée sur les Alpes franco-italo-suisses en la limitant à la partie visible sur la carte de France au
millionième et s’articulera autour de 3 questions
" Comment les Alpes s’inscrivent-elles dans la dynamique lithosphérique ?
" Quelle est la structuration de l’édifice ?
" Quels sont les indices et les vestiges de l’histoire de cette chaîne ?
" Peut-on reconstituer les grandes étapes de son histoire géodynamique ?
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Les séismes témoignent d’instabilités mécaniques
Localisation des séismes à la surface du globe et « zoom » sur la sismicité dans le secteur Alpes – Apennins –
Adriatique
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# Alp 2 !
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Localisation plus importante de la sismicité dans la partie sud de l’arc alpin.
A replacer dans un contexte géodynamique très bien connu
Les Alpes sont localisées au niveau d’une limite convergente de plaques caractérisée par une vitesse propre en
même temps qu’une limite divergente fonctionne dans l’Atlantique avec sa vitesse propre.
Entre ces deux limites, il existe une structure d’accommodation sous la forme de failles de transfert (ou F.
transformantes), dont la faille du détroit de Gibraltar, qui passe vers l’E à un décrochement légèrement compressif
dans les Cordillères Bétiques (SE Espagne : Cordopue-Grenade), dans le Rif et en Kabylie.
L’histoire des Alpes est donc étroitement liée à l’histoire de l’Atlantique : la convergence Afrique / Europe
entre en compétition avec la divergence de l’Atlantique.
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L’étude de la distribution de la sismicité doit être complétée par une approche géodésique : sur des intervalles de
temps de quelques jours à quelques années, possibilité de mesurer des déplacements horizontaux et verticaux de
quelques millimètres seulement.
En combinant sismicité et vecteurs déplacement, on constate que l’Afrique converge vers l’Europe à des vitesses
de 4 à 7 mm/an : ces vitesses sont variables au cours du temps, et globalement la vitesse est moins importante à
l’W qu’à l’E, ce qui détermine un mouvement de rotation antihoraire de l’Afrique, responsable d’un transfert de
contraintes vers l’Europe au niveau des Alpes (pôle de rotation décrivant leur mouvement relatif est situé à l’W
(mais non loin) de Gibraltar).

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# Alp 3
Il existe 3 petites fosses de subduction encore actives (pointillé bleu) dans la fosse héllénique : SE de la Sicile, S
de la Grèce et SE de la Turquie.
Le trait rouge correspond à d’anciennes limites de plaques qui constituent aujourd’hui un front de chaîne de
montagne.
Le contexte géodynamique méditérannéen dans lequel est situé la chaîne Alpine met en jeu 4 plaques : l’Europe
(EU), l’Afrique (AF), l’Arabie (AR) et l’Anatolie (ANA) qui se sont séparées de la plaque Afrique depuis moins de
35 Ma.
La chaîne alpine résulte du rapprochement entre l’Eurasie au Nord et le bloc Apulie-Afrique-Arabie (issues
du Gondwana) au Sud. De l’Arc des Alpes occidentales à celui des carpates, la chaîne est quasiment
continue. Ce rapprochement a débuté voici 100 Ma.
De façon plus générale, l’exemple des Alpes montre que les contraintes liées à la convergence Afrique / Europe
sont transmises à l’ensemble du territoire français :
" Pourquoi le Massif Central ou le Massif Armoricain, portions d’une vieille chaîne complètement érodée,
affleurent-ils ?
" Pourquoi le Massif Armoricain est-il à une altitude supérieure à celle du Bassin Parisien ?
# Alp 4
Cela s’explique si on suppose que la lithosphère continentale européenne se déforme par ondulations à grande
longueur d’onde (100-200 km.), avec formation de gigantesques anticlinaux et synclinaux (flambage
lithosphérique). D’ailleurs, le Bassin Parisien est « mollement » plissé : cf. anticlinal du pays de Bray.
On peut penser que le Massif Armoricain et le Massif Central correspondent à des anticlinaux à l’échelle de la
lithosphère.
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Cette étude a été effectuée lors de la séance 1 du 16/11/2016
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La carte géologique de la France au millionième sur laquelle s’appuie cette première approche sera vue en TP. Un
schéma structural de la chaîne des Alpes est réalisé à partir de ce document.
# Carte géol au millionième (commun TP)
Si l’on fait abstraction des affleurements de roches magmatiques et métamorphiques varisques de fond rouge (qui
ne relèvent pas de l’histoire alpine), une vue d’ensemble montre, en partant de la plaine du Pô, du Piemonte
(affleurements q2, q3), une succession de secteurs épousant la forme arquée de l’ensemble, à savoir, de l’est (bord
interne de la chaîne) vers l’ouest (bord externe):
• une zone de fond turquoise (j2c) constituée par la nappe des schistes lustrés, où affleurent des roches
basiques à ultrabasiques (oph 1, ub), à dominante verte,
• une zone de fond gris (h2-3) et violet (t2, tj) qui constitue la couverture sédimentaire de la zone
briançonnaise,
• une zone de fond plus varié bleu (j1, 2 et 3), vert (c1 et 2), orangé (e2) soit la couverture sédimentaire de
la zone dauphinoise,
• une zone comportant la vallée du Rhône, le Bas Dauphiné, la Bresse et le bassin suisse, marquée par des
dépôts cénozoïques (g, m et q).
Plus à l'ouest, le Massif Central et le Jura leur font suite.
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La nette délimitation de ces secteurs est due à la présence d’accidents majeurs qui les séparent. Il s’agit pour
l’essentiel de chevauchements ou charriages à vergence (sens de déplacement) générale ouest.

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# Alp 5
Ainsi peut-on définir d’est en ouest, une zone piémontaise et ligure ou liguro-piémontaise (j2c) chevauchant (en
partie) une zone briançonnaise (h2-3, t2, tj), elle-même chevauchant par un accident majeur qualifié de front
pennique ou Chevauchement pénique Frontal (CPF) la zone dauphinoise. "#! $#%&! '&! (&! ()&*#+()&,&-.!
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Les analyses tectoniques et métamorphiques conduisent à distinguer une zone externe, non métamorphique (zone
dauphinoise) et des zones internes (zones briançonnaise et liguro-piémontaise) de la chaîne. Cette subdivision est
justifiée par l’analyse de leur mise en place (cf plus loin). Les dépôts cénozoïques constituent le bassin d’avant-
chaîne, pour l’essentiel un bassin molassique, qui s'étend depuis la Suisse jusqu'aux départements de la Savoie et
de l’Isère. Au Sud, on note les bassins de Digne-Valensole et du Bas-Dauphiné.!
Au sein de la zone dauphinoise affleurent des plutonites varisques (14 à 18), de fond rouge, qui constituent les
massifs cristallins externes (Mont-Blanc, Aiguilles Rouges, Belledonne, Pelvoux et Mercantour).
La zone briançonnaise comporte une partie des massifs cristallins internes (Grand Saint-Bernard, Mont Pourri,
Vanoise, Ambin), constitués de métamorphites anciennes (bk), de plutonites anciennes (7) et de houiller (h).
L’autre partie des massifs cristallins internes est piémontaise (Mont-Rose, Grand Paradis, Dora Maira) constitués
de plutonites fini-varisques (18, 20).
L’analyse fine de cette carte et surtout les compléments fournis par d’autres documents conduisent à distinguer
deux autres zones plus internes, peu représentées dans les Alpes occidentales, mais qui ont une importance dans
l’interprétation géodynamique de cette chaîne. Elles affleurent au N de Turin (Torino). Il s’agit de :
" la zone austro-alpine, affleurements bistres (br) anciens, chevauchant à l’ouest la zone liguro-piémontaise
et se terminant du côté interne (est) contre la faille insubrienne ; on parle encore de zone de Sesia (localité
italienne de ce secteur) ;
" la zone sud-alpine, affleurements anciens (b) s’appuyant à l’ouest sur la faille insubrienne et largement
cachetés par les dépôts quaternaires de la Lombardie à l’est.
La faille ou « ligne » insubrienne est en fait un faisceau de failles dont certaines sont décrochantes dextres (voir
l’indication reportée sur la carte et les blocs décalés de part et d’autre).
Une autre zone existe, coincée entre les zones Dauphinoise et Briançonnaise, dans les Alpes du Nord (Savoie et
Valais suisse). Il s’agit de la zone valaisane comportant une couverture sédimentaire (t, J, et c2-e: flyschs) sur des
ophiolites (oph).
Le Piémont et la Lombardie (bassin de la plaine du Pô), vastes zones subsidentes (voir les isobathes de la base du
Pliocène) ainsi que le Montferrat (sud de Turin) sont à rattacher à la chaîne des Apennins, dont l’extrémité
septentrionale figure à l’est de Gènes (Genova).
Le bassin du Pô est une vaste zone subsidente (voir les isobathes de la base du Pliocène) à rattacher à la chaîne des
Apennins, dont l’extrémité septentrionale figure à l’est de Gènes (Genova). La plaine du Po, très plate, correspond
au remplissage sédimentaire sub-actuel d'une zone subsidente très dissymétrique, les zones les plus subsidentes se
trouvant juste au Nord des principaux chevauchements apenniniques. C'est un bassin flexural (anciennement appelé
bassin molassique). Sous le poids des nappes apenniniques s'avançant vers le Nord, le substratum austro-alpin est
fléchi (réponse isostatique à une surcharge) et subside fortement. La subsidence s'accompagne en même temps
d'une forte sédimentation, ce qui fait que la dépression ainsi créée ne s'enfonce pas sous le niveau de la mer,
comblée en même temps qu'elle se forme. La plaine du Po est à relier à l'Apennin, et en aucun cas aux Alpes.
L'équivalent alpin de la plaine du Po est le bassin molassique suisse qui constitue le bassin flexural des Alpes.
Enfin, dans chacune de ces zones, existent des chevauchements, considérés comme des accidents de second ordre
par rapport aux précédents.
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Socle et couverture désignent deux ensembles de roches, opposés par leur nature et leur comportement mécanique,
séparés par une discordance. Cette notion a été très discutée dans les Alpes. Nous considérerons que l’ensemble des
formations paléozoïques ou plus anciennes constitue le socle alpin, alors que les roches mésozoïques et
cénozoïques forment la couverture (excepté les ophiolites du plancher océanique alpin).

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# Photo de Maurienne + TP (Carte Annecy 1/250.000)
Par extension, pour les formations océaniques, nous considérerons comme socle – au sens mécanique du terme - les
roches magmatiques basiques et ultrabasiques de la lithosphère océanique, les ophiolites, et comme couverture leur
toit sédimentaire. Parfois, quelques dépôts du début du secondaire peuvent être inclus dans le socle.
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Le socle dauphinois : Il forme les massifs cristallins externes (Mont-Blanc, Aiguilles Rouges, Belledonne,
Pelvoux, Mercantour). L’altitude de ces plutonites varisques, bien supérieure à celle de ces mêmes formations dans
les massifs anciens, témoigne de leur reprise dans une tectonique récente, alpine. Il comporte aussi des reliques
d’un océan primaire (ophiolites de Chamrousse à l’est de Grenoble). Nombre de ces affleurements sont affectés par
un métamorphisme d’âge varisque (surcharge rouge).
Le socle briançonnais : Il représente une partie des massifs cristallins internes (Grand St Bernard, Mont Pourri,
Vanoise, Ambin..). La plupart de ces formations est affectée par le métamorphisme alpin (figuré en bleu) dans les
faciès des schistes verts et des éclogites (massif d’Ambin)
Le socle piémontais : il forme l’autre partie des massifs cristallins internes (Mont Rose, Grand Paradis, Dora
Maira). Ce socle est affecté par un métamorphisme alpin dans le faciès des éclogites. Au sud du massif de Dora
Maira, deux étoiles marquent l’emplacement des unités alpines à coésite. Toutes ces formations sont associées à un
socle ligure de tout autre nature.
Le socle austro-alpin : La zone de Sesia est essentiellement constituée par un socle ancien (br) et deux types de
plutonites, varisques (méso : 13 et néo : 21) et alpine (23). C’est la première fois que nous rencontrons des
"granites" alpins qui sont peu représentés. Les formations anciennes ont subi un métamorphisme alpin dans le
faciès des éclogites. Notons également dans la partie sud de cette zone la présence de péridotites (ub) dans le
massif du Lanzo, interprétées comme un affleurement de manteau.
Le socle sud-alpin : La zone d’Ivrea, essentiellement représentée par un socle ancien (b) et des plutonites
varisques (20,21) est affectée d’un métamorphisme permo-triasique sud-alpin (attention, les figurés ne sont plus
bleus mais violets) dans les faciès des amphibolites et des granulites. Un métamorphisme mésovarisque est aussi
observable.
Le socle de l'océan alpin (zone ligure) : La zone liguro-piémontaise comporte aussi des affleurements de
magmatites basiques de complexes ophiolitiques (oph, ub). Ce sont des restes du plancher océanique alpin (de la
Téthys) qui forment le socle océanique ligure. Fréquemment ces lambeaux entourent, via des contacts tectoniques,
les massifs cristallins internes piémontais (Mont Rose, Grand Paradis), ces derniers affleurant à la faveur de
fenêtres. Citons le massif du Chenaillet (Montgenèvre, à l’est de Briançon), les ophiolites du Queyras, celles du
Mont Viso accolées au bord externe du massif de Dora Maira. Ces formations, à l’exception du Chenaillet, sont
également affectées par un métamorphisme alpin dans les faciès “schistes bleus” et “éclogites”.
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Les Schistes lustrés s’étalent en larges nappes vers l’W. La klippe du Mont Jovet en ZB en constitue un
témoignage..
La nappe des Flysch à helminthoïdes (FH) au sommet (K>), décollé avant métamorphisme et répandu vers l’W en
vastes klippes.
o Ubaye-Embrunnais et Alpes Maritimes sur la ZD
o Unités sommitales des Pré-Alpes
Les nappes apuliennes chevauchent le crâton européen mais elles n’existent pas dans les Alpes Occidentales.
Visibles dans la zone de Sésia, ces nappes se développent dans les Alpes Centrales et surtout dans les Alpes
Orientales. Les sondages montrent leur présence sous les molasses de la plaine du Pô. La klippe de la dent
blanche appartient à ce domaine

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Bilan
La chaîne alpine présente une disposition en éventail marquée par :
" Chevauchement vers le N des Alpes sur le bassin molassique suisse, autricien et allemand
" Chevauchement vers le S des Alpes méridionales qui chevauchent et sont recouvertes par les molasses de
la plaine du Pô
Un accident majeur, le Front Pennique ou Chevauchement Pennique Frontal délimite les Alpes internes et les
Alpes externes. A ce niveau, la ZB chevauche vers l’W la ZD.
La faille insubrienne est un décrochement dextre qui sépare les Alpes centrales des Alpes méridionales. Elle est
jalonnée de petits massifs granitiques oligo-miocènes dont nous discuterons l’importance pour la chronologie.
Les Alpes sont le témoignage de l’affrontement de deux plaques continentales, l'Europe (W et NW) et l'Apulie
(promontoire septentrional de la plaque africaine à l’E) avec une suture océanique vestige de l'Océan Alpin, la
Téthys ligure. Les zones paléogéographiques et les grands ensembles structuraux définis dans ce qui précède se
superposent.
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Trois marqueurs fondamentaux qui doivent être associés:
" Topographie (relief positif) et racine orogénique (dont témoigne une anomalie gravimétrique négative) =
épaississement.
" Bassin flexural.
" Structures tectoniques ( plis, chevauchements, décrochements,…).
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Relief positif (Attention : tout relief positif n’est pas une chaîne de collision)
# Diapo Image topographie
Il s’agit d’un M.N.T (Modèle Numérique de Terrain).
Ce relief positif est couplé à une anomalie gravimétrique négative :
# ALP 6
Cette image indique la présence en profondeur d’un excès de masse de densité inférieure à la densité moyenne de la
lithosphère.
La profondeur du Moho : plus importante sous la chaîne : idée d’une racine crustale
Imagerie par sismique réflexion: TP profil Ecors
# ALP 7
Profil transversal aux Alpes occidentales : coupe nord-ouest / sud-est ;
en rouge : sédiments européens ;
en blanc avec pointillé rouge : la croûte continentale européenne ;
en jaune : sédiments du bassin padan ;
en hachures verticales : croûte continentale apulienne ; en gris : le manteau)
On observe le plongement actuel de la lithosphère européenne sous les Alpes et sous la lithosphère africaine
On voit bien également l’épaississement crustal (Moho vers -55 km) ainsi qu’une « lame » de manteau impliquée
dans l’épaississement qui est donc lithosphérique et pas seulement crustal : la formation des Alpes est bien un
processus à l’échelle lithosphérique.