L' évolution tectono-sédimentaire des marges de la Téthys Alpine au cours de l'amincissement lithosphérique

Unravelling the interaction between tectonic and sedimentary processes during lithospheric thinning in the alpine tethys rifted margins

• Auteur / Autrice : Geoffroy Mohn
• Direction : Gianreto Manatschal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés libres

Tectonique

Rifting

Amincissement crustal

Tectonique alpine

Résumé

La compréhension des mécanismes responsables de l’extension lithosphérique est un enjeu majeur pour la caractérisation des processus de la déchirure continentale. En effet, les mécanismes d’extension lithosphérique permettant l’amincissement de la croûte continentale restent méconnus. Les données acquises dans les marges passives actuelles précisent que la phase majeure d’amincissement se produit dans la zone d’étranglement (necking zone) montrant le passage d’une croûte de 30 à 10 km, à la limite entre marge proximale et distale. Le manque de données dans les marges actuelles ne permet pas de répondre avec précision à ces questions. De ce fait l'étude est focalisée sur les nappes Austroalpines de Bernina-Campo-Grosina dans les Alpes. Ces nappes préservent les reliques de la "necking zone" de la marge fossile Adriatique. Les résultats montrent qu’au sein de la necking zone : 1) l’amincissement est accommodé par un système couplé de détachements crustaux permettant l’exhumation de croûte supérieure et inférieure 2) les niveaux crustaux intermédiaires sont interprétés comme représentant un découpleur entre la croûte supérieure et inférieure 3) la présence d’une zone d’extraction permet l’omission de la croûte moyenne. L’amincissement crustal résulte donc de l’exhumation et de l’extrusion de croûte moyenne dans la "necking zone" tandis que la marge distale est caractérisée par la juxtaposition de croûte supérieure et inférieure. Enfin le manteau sous-continental sera exhumé le long de détachements coupant la croûte continentale préalablement amincie. Ces résultats permettent par analogie une meilleure compréhension de l’architecture des marges passives actuelles.

A long-standing problem in Earth Sciences is to understand how continents break apart to form new oceanic basins. Many of the questions that currently frame ongoing debates about continental break-up are related to the mechanics of extreme lithospheric extension. Observations from many present-day rifted margins revealed that the transition from continental crust that underwent minor thinning in proximal margins to hyper extended crust in distal margins occurs within a necking zone. The low resolution of offshore data makes it difficult to study the structures and processes associated with crustal thinning in present-day systems. We focused our study on the Austroalpine Bernina-Campo-Grosina units exposed in the Alps, which preserve relics of the former necking zone of the Adriatic rifted margin. Within this necking zone, high-strain shear zones responsible for lithospheric thinning can be defined including: 1) a system of conjugate low-angle shear zones/detachment faults active in the brittle upper crust and lower crust 2) mid-crustal decollements decoupling the deformation in the upper and lower crust 3) an extraction shear zone, whose activity resulted in the total excision of the middle crust. These high-strain zones are interpreted to accommodate crustal thinning from 30 to 10 km during Toarcian time. Thinning resulted in exhumation of mid-crustal rocks in the necking zone, while in the distal margin upper and lower crust are juxtaposed and overprinted by late detachment faults that cut across the thinned crust and exhume mantle rocks to the seafloor. These structures can explain the first-order crustal architecture observed at many present-day rifted margins.