Séquence d'activité des failles et dynamique du prisme himalayen : apports de la thermochronologie et de la modélisation numérique

Fault activity and timing of the Himalayan prism : constraints from thermochronology and numerical modeling

• Auteur / Autrice : Xavier Robert
• Direction : Peter van der Beek, Jean-Louis Mugnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Failles (géologie)

Érosion

Himalaya (Népal)

Mots clés libres

Prisme orogénique

Résumé

L'influence de l'érosion sur la localisation de la déformation dans une chaîne de montagnes est un phénomène souvent envisagé à la suite de modélisations numériques. Or les données géologiques pertinentes en faveur de cette hypothèse sont encore fort peu nombreuses. Aussi, la mise en évidence d'une évolution temporelle et spatiale de la déformation constitue une observable clef pour tester les relations érosion/localisation de la déformation. Nous testons cet effet, sur un objet géologique soumis à des conditions de déplacements aux limites simples et sur un objet géologique soumis à des conditions climatiques et érosives variables latéralement : le flanc sud de l'Himalaya (située au dessus d'un décollement crustal majeur). Elle est soumise à une convergence continue et de valeur constante depuis au moins une dizaine de millions d'années et sa rhéologie est invariante au cours du temps ; elle est en revanche soumise à un gradient climatique d'est en ouest (transversalement par rapport à la direction de convergence), gradient de plus variable au cours du temps. Nous avons mis en oeuvre des techniques de thermochronologie basse température pour consituer une base de données conséquente, que nous avons utilisée dans des modélisations numériques thermo-cinématiques directes et inverses. Nous montrons que 1) au Népal central,le MHT présente une rampe crustale prononcée, et aucun mécanisme de chevauchement en hors-séquence n'est nécessaire pour expliquer les données, 2) la géométrie du MHT varie d'est en ouest, avec une rampe moins prononcée dans l'est de la chaîne, et 3) les variations latérales en terme de mise en place et de cinétique du MFT sont peu importantes.

The influence of erosion on the location of deformation in mountain ranges has been demonstrated by numerical modelling. However, few relevant geological data in favour of this hypothesis exist. Thus, demonstrating a temporal or spatial evolution of the deformation/kinetics in the frontal units of the Himalayan range would provide a key observation to test the interactions between erosion and the location of the tectonic deformation at the scale of a mountain belt. We test this effect by the acquisition of low-temperature thermochronological data (apatite fission-track) and forward and inverse thermo-kinematic numerical modelling. The southern flank of the Himalaya, situated above a major crustal detachment, is well adapted to test the interactions between erosion and tectonics because it is submitted to convergence that is spatially continuous and homogeneous through time, and its rheology is invariable through time. However, it is submitted to a climatic gradient from east to west, perpendicular to the convergence direction. This gradient is moreover variable through time. We show that 1) in central Nepal, there is a well-expressed crustal ramp on the Main Himalayan Thrust (MHT) below the physiographic transition, out-of-sequence thrusting is not required by the data, 2) the geometry of the MHT varies from east to west, from a linearly dipping detachment to a well-expressed crustal ramp, and 3) the lateral variations of the kinetics or the initiation of the Main Frontal thrust are limited at the scale of the entire orogen.