Évolution paléogéographique et paléotopographique du Tian Shan Chinois au Mésozoïque

par Gloria Heilbronn

Thèse de doctorat en Sciences de la terre

Sous la direction de Marc Jolivet.

Soutenue le 28-03-2014

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière (Rennes) , en partenariat avec Géosciences (Rennes) (laboratoire) , Université européenne de Bretagne (PRES) et de Géosciences (laboratoire) .


  • Résumé

    Le Tian Shan est une chaîne intracontinentale d’Asie Centrale, dont la structure lithosphérique résulte de l’accrétion de divers blocs au cours du Paléozoïque. Son histoire tectonique récente est marquée par sa réactivation au Tertiaire, liée à la collision entre l’Inde et l’Asie. L’histoire topographique et tectonique de la chaine entre les deux orogenèses majeures (paléozoïque terminal et cénozoïque) reste peu contrainte. Cette thèse associe deux approches, la sédimentologie et la thermochronologie basse température, dans le but de déterminer de façon qualitative l’évolution de la topographie au cours du Mésozoïque.Le démantèlement des reliefs associés à la chaine tardi-paléozoïque s’achève au Trias supérieur. Il est suivi d’une activité tectonique très faible au Jurassique, majoritairement transtensive et caractérisée par des taux d’exhumation très faibles dans le Tian Shan. Une surface majeure de pénéplanation se développe alors en Asie Centrale. A la limite Jurassique – Crétacé, la mise en place de cônes alluviaux indique une réactivation de la chaîne, qui n’est néanmoins pas suffisante pour être enregistrée par la thermochronologie. Cette période est caractérisée par un régime généralement extensif en Asie Centrale (jusqu’au Bassin Caspien qui s’ouvre à l’est), et précède la phase d’exhumation lente, qui suit au Crétacé inférieur. La chaîne est progressivement réactivée à partir de 100 Ma et pendant le Crétacé supérieur, ce qui pourrait correspondre à un effet retardé de la collision du Bloc de Lhassa (140 - 120 Ma). Vers 65 - 60 Ma, une phase d’exhumation rapide atteste d’une réactivation plus intense et localisée le long des principales failles. Elle est sans doute liée aux collisions de blocs le long de la marge sud-ouest de l’Asie (e.g. Bloc du Kohistan, arc du Dras, Bloc Afghan). Dans la région du Tian Shan, l’activité tectonique semble totalement s’arrêter au Paléocène permettant le développement d’un niveau majeur de calcrêtes, avant la nouvelle réactivation au Néogène. Par conséquent, l’association des données de thermochronologie sur le socle avec la reconstruction des milieux de dépôt dans les différents bassins, montre que la paléo-chaîne du Tian Shan s’aplanit durant le Mésozoïque. Des évènements tectoniques de faible envergure ont lieu en Asie Centrale, induits par les principaux mouvements géodynamiques le long des bordures entourant l’Asie. Pourtant leur enregistrement est incomplet et seule la combinaison des deux approches étudiées permet de reconstituer l’évolution topographique et paléogéographique du Tian Shan.

  • Titre traduit

    Paleogeographic and paleotopographic evolution of the Chinese Tian Shan during the Mesozoic


  • Résumé

    The Tian Shan is an intracontinental range located in Central Asia. The structure of the range formed during the Paleozoic through the accretion of several blocks. Recently the range has been reactivated due to far-field effects of the collision between India and Asia. The topographic and tectonic evolution of the range in-between these two major relief-building phases (Late Paleozoic and Cenozoic) is still poorly understood. Two different approaches are combined in this work, in order to determine the Mesozoic topographic evolution of the area, in a qualitative way.The Late-Paleozoic range has been progressively eroded until the Upper Triassic/Lower Jurassic. Tectonic activity was relatively quiet during the Jurassic characterised by low exhumation rates. We suggest that the tectonic regime was dominated by transtension in the Tian Shan area. This period is linked to a regional peneplanation in Central Asia. At the Jurassic-Cretaceous boundary, the occurrence of alluvial fan deposits shows a reactivation of the range, though not strong enough to be recorded by low-temperature thermochronology. This period is characterised by an overall extensional tectonic regime all over Central Asia, with the opening of the Caspian Basin further west. It precedes the phase of very slow exhumation that occurs during the Lower Cretaceous. From 100 Ma and during the Upper Cretaceous, the range is progressively reactivated. We suggest that this correspond to a delayed answer of the Lhassa bloc collision (140 - 120 Ma). Around 65 - 60 Ma, a new phase of rapid exhumation attests of a stronger reactivation, localised along the major faults. This is contemporary of bloc collisions along the south-west margin of Asia, such as the Kohistan Block, the Dras arc or the Afghan Block. In the Tian Shan area, the development of calcrete features in the Paleocene suggests the end of tectonic activity, before the new reactivation in the Neogene.The combination of low temperature thermochronology on the basement rocks and facies sedimentology in the various basins indicate that while during the Mesozoic, the Palaeo-Tian Shan topography generally flattens, some small-scale tectonic events driven by far-field effects of major geodynamic processes around the edges of Asia did occur. However, those tectonic movements did not induce enough exhumation to be recorded by low temperature thermochronometers. Only the sediment record allows their detection and detailed description.


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