Histoire thermochronologique et variations morphologiques en Himalaya du nord-ouest

Thermochronologic history and morphological varitions in the north-west Himalaya

• Auteur / Autrice : Jérémie Van Melle
• Direction : Arnaud Pêcher, Peter van der Beek
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de géodynamique des chaînes alpines (Grenoble1961-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exhumation

Géomorphologie

Thermochronologie

Himalaya (Inde)

Résumé

La chaîne de l'Himalaya, longue de près de 2500 km, résulte de la collision des continents indien et asiatique qui a été initiée il y a 55 Ma. Depuis cette collision initiale, la morphologie des paysages au niveau de l'ensemble Himalaya/Tibet n'a pas cessé d'évoluer, façonnée par la tectonique et l'érosion. A son extrémité nord-ouest, la chaîne de l'Himalaya montre une mosaïque de reliefs contrastés. Des zo-nes aux reliefs vigoureux enchâssent des régions caractérisées par un relief faible mais à haute altitude. Le meilleur exemple en est sans doute le Plateau de Deosai. Situé à ~4000 m d'altitude moyenne sur les terrains de l'Arc Kohistan/Ladakh, il est entouré de massifs aux reliefs très incisés, tels que la chaîne du Karakorum au nord-est et le Massif du Nanga Parbat à l'ouest. Ces massifs regroupent à eux deux 6 des 14 sommets de plus de 8000 m au monde. Cette étude présente une analyse couplée morphologique et thermochronologi-que de l'Himalaya du nord-ouest, appuyée sur deux campagnes de terrain sur et autour du Plateau de Deosai. Cette approche pluridisciplinaire nous à permis : (1) de préciser les caractéristiques morphologiques de l'Himalaya du nord-ouest et (2) d'éclairer l'histoire de la formation et de l'exhumation des régions de faible relief à haute altitude jusqu'alors peu étudiées dans ce contexte. Les analyses morphologiques, à l'échelle du nord-ouest Himalaya, montrent que plusieurs zones de faible relief à haute altitude existent à l'ouest de la Faille du Ka-rakorum, de part et d'autre de la suture Indus-Tsangpo. Les travaux de thermo-chronologie permettent de proposer les premiers âges thermochronologiques de basse température (AFT, et (U-Th)/He sur apatite et zircon) de cette partie de l'Arc Kohistan/Ladakh. Ils suggèrent, grâce à la modélisation d'histoires thermiques et leur comparaison avec les données de la littérature, que les surfaces de faible relief à haute altitude se sont formées depuis 30 à 40 millions d'années. Ces dernières ont, depuis ce stade, évolué lentement, à la faveur de vitesse d'exhumation faible (~200 m. Ma-1), au contraire des massifs incisés dont l'exhumation est rapide (plu-sieurs km. Ma-1 pour le Nanga Parbat depuis ~10 Ma). L'étude morphologique des profils des rivières drainant le Plateau de Deosai et la modélisation thermo-cinématique de l'évolution de sa bordure nord, nous permettent de montrer que l'érosion est localisée dans les grandes vallées et peu efficace à l'intérieur du pla-teau. L'histoire d'exhumation et les caractéristiques morphologiques des régions de faible relief à haute altitude très proches de celles de l'ouest Tibétain, suggèrent qu'à l'Éocène ils ne formaient qu'un seul ensemble. Les régions de faible relief à l'ouest de la Faille du Karakorum ont petit à petit été individualisées à la faveur d'une érosion localisée dans les grandes vallées et dirigée par les grands accidents tectoniques.

The Himalayan orogen, with a length of close to 2500 km, is the result of the col-lision of the Indian and Eurasian continents, which initiated 55 My ago. Since the onset of collision, the morphology of the Himalaya/Tibet region has not ceased to evolve, controlled by tectonics and erosion. At its north-western extremity, the Hi-malayan belt shows strongly contrasting relief, with regions of very high relief encir-cling areas characterised by high elevation and low relief. The best example of the latter areas is without doubt the Deosai Plateau. Located at ~4000 m mean eleva-tion on Kohistan/Ladakh Arc terrains, it is surrounded by strongly incised massifs such as the Karakorum and the Nanga Parbat. These two massifs contain 6 of the 14 summits with an altitude higher than 8000 m in the world. This study presents a morphological analysis coupled with a thermochronologi-cal study of the north-west Himalaya, based on two fieldwork campaigns on and around the Deosai Plateau. This multi-method approach allows us to: (1) precise the morphological characteristics of the north-western Himalayan region and (2) highlight the formation and exhumation history of the low-relief, high-elevation ar-eas, which have been little investigated in this context. Morphological analyses on the scale of the entire north-west Himalaya show that several zones of low relief at high elevation exist west of the Karakorum Fault, both north and south of the Indus-Tsangpo Suture Zone. The thermochronologic study allows us to present the first low-temperature thermochronology data (AFT and (U-Th)/He on apatite and zircon) from this part of the Kohistan/Ladakh Arc. Thermal history modelling using these data and their comparison with published data, sug-gest that the low-relief, high-elevation surfaces have formed since 30-40 Ma. Since this time, these surface evolved slowly, due to very low exhumation rates (~200 m. My-1), unlike the surrounding strongly incised massifs characterised by extremely high exhumation rates (several km. My-1 for the Nanga Parbat since ~10 Ma). A mor-phological study of the rivers draining the Deosai Plateau, together with thermo-kinematic modelling of the evolution of its northern border, show that erosion is localised within the major valleys and is not very efficient within the plateau. The exhumation histories and morphological characteristics of the low-relief, high-elevation regions are very similar to those from the western Tibetan Plateau, sug-gesting that in Eocene time they formed a single block. The high-elevation, low-relief areas to the west of the Karakorum Fault were individualized by localized erosion in the main river valleys, guided by the major tectonic structures.