UE « Synthèses géologiques - Perso-sdt

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UE
« Synthèses géologiques »
Jacques Déverchère : Chaînes récentes
(1) Introduction à l’étude des chaînes alpines
(2) Aspects de la collision Inde-Asie
(3) Evolution du domaine méditerranéen
Thèmes: (1) « Téthys » - Chaînes récentes – (2) Chaînes anciennes
2009
La Méditerranée
Cadre et évolution géodynamique
-Introduction: des bassins et des chaînes
-Forces et Mécanismes: forces de volume, subduction, exhumation
-Tectonique active et limites de plaques
-Cinématique instantanée et Cinématique finie
-Principaux événements tectoniques
-Structure des plaques en 3D
-Tectonique cassante-ductile et exhumation des roches métamorphiques
La Méditerranée orientale:
- Mer Egée: Exhumation des roches métamorphiques
- Cinématique de l’extension post-orogénique
-Cinématique « finie »: histoire de la convergence en coupe
-Anatolie: Spéculations sur l’évolution du slab
Jacques DEVERCHERE
Certaines illustrations proviennent des cours de
Laurent JOLIVET et Joseph MARTINOD
Site Web de reconstruction cinématique:
http://www.itis-molinari.mi.it/Intro-Med.html
Chaînes de Montagne
Bassins en extension
De la surface à la profondeur…
Méditerranée: recherche de…
• Forces en présence: 2 dominent et entrent en compétition:
–Origine cinématique: Convergence Afrique-Eurasie
– Principales limites de plaques et de microplaques?
– Reconstructions paléotectoniques de la Méditerranée?
– Reconstructions géodynamiques du domaine méditerranéen occidental ?
–Origine gravitaire: Rollback du panneau plongeant
– Mise en évidence?
– Hypothèses pour son existence?
– Conséquences sur la mécanique de l’extension?
–Autres phénomènes dynamiques associés? détachement, délamination lithosphérique,
effondrement gravitaire des chaînes
• Structures lithosphériques:
– Quelles forces de volume?
– Réajustements isostatiques?
– Variations d’épaisseurs crustales? Lithosphériques? Héritage alpin?
– Structures de marges? Symétrie? Nature des transitions continent-océan?
– Déformation actuelle: types de déformation? Localisation? Remobilisation des sutures?
– Rôle du magmatisme? Structures thermiques des chaînes alpines ?

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A. Forces de volume:
Etalement gravitaire
Modéliser le processus de subduction et ses conséquences sur la tectonique de surface
est compliqué:
• car la subduction est une instabilité
• car on sait très mal quantifier les phénomènes qui contrôlent la subduction
• car la tectonique de surface est souvent modeste par rapport aux vitesses de subduction
(J. Martinod, 2007)
B. Forces de traction du slab et de
viscosité du manteau
Modèles variés d’exhumation HP
C. Forces responsables de l’exhumation
des roches profondes
D. Contexte « Téthysien »
CAVAZZA, W., ROURE, F., SPAKMAN, W., STAMPFLI, G.M., ZIEGLER, P.A. and the TRANSMED Project Working Groups,The
TRANSMED Atlas: geological-geophysical fabric of the Mediterranean region- Final report of the project. Episodes, 27, 4, 244-254.

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Les déplacements depuis 70 Millions d’années
Dewey et al., 1989
Vitesses de rapprochement (mm/an) entre
principales plaques (Eurasie fixe)
Vitesse de convergence dans la zone de subduction?
1. Les séismes localisés de 1960 à 2001
Autres arguments:

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Autres arguments: 2. Les régimes de contraintes actuels (WSM)
Refs Spakman, Wortel, Bijwaard...
3. La tomographie sismique
Autres arguments:
Faccenna et al., EPSL, 2006
Tomographie sismique
(Piromallo & Morelli, 2003)
Continuité du slab sous l’Egée
Rupture du slab sous Bitlis
Description (texte), références
Coupe chrono-litho-stratigraphique
Coupe tectonique

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Reconstruction:
Afrique-Europe
• Lente convergence
(0.5 à 1 cm/an)
• Vers 30 Ma: Début
extension
(âges radiochronologiques de complexes
métamorphiques)
• Migration de
l’extension en
direction des
subductions
Reconstructions
paléotectoniques
Jolivet et Faccenna, 2001
Chemins P-T-t : Principes
Erosion + tectonique -> exhumation -> empreinte dans les roches
- Relation déformation-recristallisations métamorphiques -> Trajet P-T
- Graduation en Ma grâce aux datations des paragénèses métamorphiques
- Conversion directe des pressions en valeur de la profondeur
Chemin P-T = image du trajet suivi par la roche dans la
lithosphère lors de son enfouissement et de son exhumation
1 chemin = plusieurs contextes tectoniques possibles ->
associer d’autres informations tectoniques!
Faciès métamorphiques: dépendent du gradient géothermique
réel, mais influence de la tectonique sur la façon dont la
rétromorphose métamorphique s’établit
Exhumation: doit être assez rapide (plus que la conduction) –
Echanges de chaleur par conduction, efficaces à courte
distance
Exemples de chemins P-T-t
P
T
1. Chemin de rétromorphose dans
une plaque chevauchante, loin de
tout détachement
P
T
Refroidissement rapide
par les unités
superficielles par
conduction efficace
Refroidissement
final en surface
2. Chemin de rétromorphose de
roches au mur d’une faille plate
(détachement)
Décompression isotherme
-> Compétition entre phénomènes tectoniques et thermiques
ε = σ/ η(σ, T, …)