Évolution tectono-métamorphique et modélisation 3D le long du projet ferroviaire Lyon-Turin : Maurienne, Alpes

Tectono-metamorphic evolution and 3D modelling along the Lyon Turin railway project (Maurienne, Alps)

• Auteur / Autrice : Pierre Strzerzynski
• Direction : Stéphane Guillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chemins de fer de montagne

Stratigraphie

Modélisation tridimensionnelle

Alpes

Morphotectonique

Résumé

Le projet ferroviaire Lyon-Turin offre l’opportunité de disposer de nombreuses données du sous-sol dans le secteur de Modane-Aussois (Briançonnais, France) qui, combinées aux structures géologiques de surface permettent de progresser dans la connaissance des processus de subduction continentale, d’exhumation et de collision dans les Alpes. Plusieurs étapes dans l’exhumation sont mises en évidence : - Un empilement des unités de couverture à la faveur de chevauchements vers le NW (D1-D2) permet l’exhumation entre 37 et 35 Ma depuis des conditions de HP BT (1. 02 GPa - 350°C) jusqu’à 0. 75 GPa – 380°C. - Des zones de cisaillement normale à vergence est (D3) datée entre 35 et 31 Ma sont activent entre 0. 75 GPa – 380°C et 0. 4 GPa et 300°C. Au cours de cette phase un réchauffement partiel (0. 57 GPa, 430°C) est enregistré. - Deux phases de déformations cassantes successives terminent cette histoire géologique. La première est caractérisée par une direction d’extension N-S avec une direction de raccourcissement E-W à verticale qui a eu lieu entre 31 et 20 Ma. La seconde est marquée par une direction d’extension E-W et une direction de raccourcissement N-S à verticale qui débute vers 5 Ma et qui est toujours active. Par ailleurs le développement de méthodes de traitement de données de reconnaissance pour la descenderie et les forages ont permis de mieux comprendre la formation et la géométrie finie des principaux contacts tectoniques. La modélisation 3D (modeleur géologique du BRGM) a été utilisée tout au long de cette thèse afin de vérifier la cohérence géométrique des données, dans un secteur où la géométrie est complexe et les données de reconnaissance abondante.

The Lyon Turin railway project gives the opportunity to combine underground data with surface geological data in order to progress on the knowledge of continental subduction and exhumation processes in the Alps. Different exhumation steps have been identified: - A cover nappe stack resulting of thrusting toward the NW (D1-D2), it allows exhumation of HP-LT rocks (from 1. 02 GPa - 350°C to 0. 75 GPa – 380°C) between 37 and 35 Ma. - East verging normal shear zones (D3) occurred between 35 and 31 Ma allowing the exhumation until 0. 4 GPa et 300°C. During this phase, a temperature increase is recorded at 0. 57 GPa, and 430°C. - Two successive brittle deformation phases ended the geological story. The first one occurs between 31 and 21 Ma, and is characterized by N-S extension and E-W to vertical shortening directions. This eformation phase is associated with the whole tilting of the Modane-Aussois area. The second one starts at 5 Ma and is still active today. It is characterized by E-W direction of extension and N-S to vertical direction of shortening. New methods of treatments of bore hole and tunnel dataset lead to better understand the formation and the present day geometry of the mains tectonic contacts. These include on one hand a GIS and VRML numerical treatment of the tunnel forcut pictures and on the other hand the attribution of tectonic contact to D1-D2 or D3 tectonic phases by using the chemical compositions of the phengites. 3D odelling (using 3D geomodeler) has been used during each step of this work in orde to validate the geometrical compatibility between geological scenario and geological data both on the surface and in depth