Prsentation PowerPoint

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Symposium Collège de France - Aix en Provence,
14-15 juin 2007
Lextension dans les Alpes implications
géodynamiques
Christian Sue (IUEM, Brest), Bastien Delacou,
Jean-Daniel Champagnac, Cecile Allanic

• 0- Situation en terme de  tectonique des
  plaques  
• 1- Fracturation tardi-alpine (Néogène)
• Observations de terrain
• Morphotectonique
• Quantification des champs de paléocontraintes
• 2- Mécanismes de la sismicité alpine
• Sismotectonique
• Données GPS vs. sismologie alpine
• 3- Interprétations géodynamiques

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Problématique générale lextension dans les
chaînes de montagnes
Apennins (Italie)
Grèce
Andes
Himalaya
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Effets de la convergence Afrique / Europe au
niveau des Alpes ???
Tectonique des plaques ...
4 à 8 mm/an
de Mets et al. 1990, Le Pichon 1993 (modèle NUVEL
1)
Afrique et Europe se rapprochent toujours !
Vitesses entre 4 et 8 mm/an NNW-SSE MAIS -
Amortissements dans la Méditerranée !? -
Subduction sous la Sicile - Rotation Apulie
4
daprès Schmid et al., 2004
5
La collision alpine coupe équilibrée
?
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1- Fracturation tardi-alpine (Néogène)
Observations de terrain Morphotectonique Paleocont
raintes
massif du Viso, Piemont, Italie
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Analyse morphotectonique (MNT, images satellites,
photo aériennes)
8
Analyse morphotectonique (MNT, images satellites,
photo aériennes)
9
Vanoise
1
2
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Age de la déformation cassante ?
déformation cassante postérieure à la mise en
place des nappes, aux phases de plissement, aux
schistosités

• Extension depuis 25 Ma
• (globalement Miocène
• à actuelle)

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faille active (Islande)
Age de la déformation cassante ?
morphologie
gouge de faille (4 m)
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champ de paléocontraintes dans toutes les Alpes
occidentales internes (312 tenseurs).
Champagnac et al., Eclog.Geol.Helv.,
2003 Champagnac et al., Terra Nova,
2004 Champagnac et al., Tectonics, sub. Sue
Tricart, Tectonics, 2003 Grosjean et al.,
Eclog.Geol.Helv., 2004
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• Mode de déformation
• Interpolation basée sur le plongement des axes de
  paléocontraintes s1 s3
• - Bleu s1 vertical (extension)
• Vert s2 vertical (décrochement)
• Rouge s3 vertical (compression)

? Importance de lextension
? Pas de compression
? ¼ des tenseurs décrochants
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Extension parallèle à la chaîne Signal majeur
Extension perpendiculaire Signal mineur
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• Fracturation Néogène des Alpes occidentales,
  résumé des faits
• - Prédominance des failles normales dans toutes
  les zones internes
• 25 de décrochements associés
• Empreinte morphotectonique marquée
• signal majeur en extension parallèle à la chaîne
• signal mineur en extension perpendiculaire
  (radiale)
• Extension Néogène à actuelle Problème de lâge
  absolu

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2- Mécanique de la sismicité alpine
EUROMED, Hazard Map, 2004

• sismicité faible à modérée

Thouvenot et al., 1990
- sismicité historique relativement importante
(Ml 6).
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Seismotectonique Alpes occidentales
Sue et al., JGR, 1999
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Sue et Tricart, Tectonics, 2003
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Sismotectonique catalogue utilisé

• 389 mécanismes au foyer
• Magnitude 2 lt Ml lt 6
• - Profondeur 5 lt Prof lt 20 km

régime tectonique associé ?
Delacou et al., Geophys.J.Int, 2004
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Régionalisation de la déformation

• régime extensif généralisé au coeur,

• décrochant compressif localisé
• en externe.

Delacou et al., Geophys.J.Int, 2004
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Sismotectonique régime de déformation

• type de déformation
• extension/coulissage/compression
• directions de déformation
• axes de compression/extension

Extension perpendiculaire à la chaîne
au cur,
Compression en éventail en bordure.
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GPS Alpes occidentales

• synthèse des données GPS (Nocquet 2002)
• in Delacou, al., in prep. Eclog. Geol. Helv.

E. Calais et al., Geology, 2002
C. Vigny et al., J. Geod. 2000 Noquet, 2002
Taux de déformation géodésiques de 1-3 mm/a au
travers de la chaîne pour des lignes de base
typiques de 50 km
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Régime de déformation cisaillante - GPS

• déformations lentes
• 1 à 3 mm/an au maximum (extension ou
  compression)

• bonne correspondance avec lapproche
  sismotectonique

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Régime de déformation en rotation - GPS

• vitesses faibles
• 2 à 2.5 degrés/Ma

• témoin de rotation aux limites ?

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Quantification de la déformation sismique

• catalogue complet pour Ml gt 3 (après 1980),

• relation moment/magnitude
• Log(M0) 1.5 Ml 16.1 (Scholz 1990),

• Ml lt 2 négligeables,

• 60 env. pris par Ml gt 5 (Alpes s.s.).

- Problème incertitudes sur les magnitudes
Sue et al., Terra Nova, submitted.
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Bonne cohérence qualitative en terme
dorientation des axes de déformation entre
données GPS et sismologiques
Seuls quelques à quelques dizaines de de la
déformation mesurée par GPS peut être expliquée
par lactivité sismique des Alpes occidentales,
ce qui pose le problème des processus de
déformation asismique dans la chaîne.
Sue et al., Terra Nova, submitted.
GPS 1 à 3 mm/a

• charge élastique ?
• déformation asismique ?
• glissement lent ( creeping )

Taux sismiques maximisés
0.2 à 0.4 mm/a au max.
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• Tectonique active des Alpes occidentales résumé
  des faits
• - Extension localisée dans la haute chaîne,
  suivante la forme arquée
• Compression localisée au pied de la topographie
  alpine
• Réactivation de structures héritées
• Bonne corrélation qualitative avec les mesures
  géodésiques
• Déformations sismiques (très) lentes, processus
  de déf. asismique

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3- Interprétations géodynamiques
Origines des déformations corrélations 3D entre
épaisseurs crustales, soulèvement et déformations
Masson et al., 1999
Gubler et al., 1981
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Test sur lorigine des déformations
modélisation numérique éléments finis, 2,5 D
code SHELLS
modèle détalement gravitaire
(sans forces aux limites)
régime calculé proche de celui observé
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Test sur lorigine des déformations
modélisation numérique éléments finis, 2 D code
ADELI
0.03 mm/a
conditions aux limites fixes équilibre
extension/compression ? rôle des forces de volume
1 mm/a
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Evolution géodynamique
Extrusion latérale (25? 15 Ma)
Surrec. ECM (15 5 ? Ma)
rééquilibrage isostatique (5 0 Ma)
Régime tectonique actuel guidé par les forces de
volume ? extension perpendiculaire à la chaîne
Régime tectonique  Néogène  guidé par les
forces aux limites ? extension parallèle à la
chaîne
(rotation?)
structures profondes
Augmentation de lérosion
Rebond post-glaciaire
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Structures profondes
A
B
C
After Lippitsch et al. 2003
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Structures profondes
(after E. Kissling)
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Impact du climat sur la tectonique alpine
Pas de surface témoin à léchelle de la
chaîne Estimation du pic dérosion miocène
sup. Taux dérosion divisé en deux parts - taux
stable 150m/Ma - approfondissement des vallées
300m/Ma
La topographie actuelle peut servir à estimer la
distribution de lérosion
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Impact du climat sur la tectonique alpine
Geophysical Relief (Small Anderson, 1998)

• Effets dune augmentation de lérosion dans les
  Alpes
• augmentation du flux sédimentaire
• modifications du champ de contraintes
• surrection induite par compensation isostatique
• rééquilibrage gravitaire ?
• Lérosion un paramètre majeur dans la dynamique
  alpine récente !!

Coll. JD Champagnac, P Molnar
Champagnac et al, Geology 2007
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Merci !!!