L'évolution du relief le long des escarpements de faille normale active : observations, modélisations expérimentales et numériques

Relief evolution alog the escarpments of active faults : observations, experimental and numerical modelling

• Auteur / Autrice : Vincent Strak
• Direction : Bertrand Meyer, Carole Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences et ressources naturelles
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géomorphologie

Failles normales

Mots clés libres

Evolution du relief

Modélisation expérimentale

Modélisation numérique

Facettes triangulaires

Profils longitudinaux des rivières

Résumé

Dans les régions à tectonique active, les interactions entre la déformation crustale et les processus de surface (érosion, transport et sédimentation) contrôlent l’évolution du relief. Ces interactions conduisent à la formation de marqueurs géomorphologiques stables lors de l’état d’équilibre atteint sur le long terme entre l’érosion et la tectonique. Dans le contexte des foot-wall de faille normale active, ces marqueurs géomorphologiques sont les profils longitudinaux des lits des rivières et les facettes triangulaires. Des modèles numériques préexistants et de nombreuses mesures dans le Basin and Range montrent l’existence d’une relation linéaire ou logarithmique entre la morphométrie (hauteur, pente) des facettes triangulaires et la vitesse de glissement de la faille normale V. Cette relation suggère le contrôle majeur de V sur la topographie du foot-wall. Le but de ce travail de thèse est de mieux contraindre la relation entre V, les processus de surfaces et la topographie résultante. Des observations de cas naturels, une approche expérimentale et une approche numérique ont permis de mettre en évidence le contrôle majeur de V sur l’évolution topographique du foot-wall. Les modélisations expérimentales montrent que V contrôle les vitesses d’érosion (taux d’incision, taux d’érosion des versants et taux d’érosion régressive) et éventuellement la hauteur des facettes triangulaires. Elles nous indiquent aussi que le paramètre K de la loi de puissance du courant dépend de V. Les modélisations numériques confirment le contrôle de V sur les vitesses d’érosion et la morphométrie des facettes triangulaires. Elles montrent aussi que la forme des bassins versants dépend de V.

Relief evolution in active tectonic areas is controlled by the interactions between tectonics and surface processes (erosion, transport and sedimentation). These interactions lead to the formation of geomorphologic markers that remain stable during the equilibrium reached on the long-term between erosion and tectonics. In the context of foot-walls of active normal faults, these geomorphologic markers are river-long profiles and triangular facets. Previous numerical models and numerous measurements in the Basin and Range show the existence of a linear or logarithmic relationship between the morphometry (height, slope) of triangular facets and the slip rate V of the normal fault. This relationship suggests the main control of V on the topography of the foot-wall. The aim of this thesis is to better constrain the relationship between V, surface processes and the resulting topography. Observations on natural cases, an experimental and a numerical approach highlight the main control of V on the topographic evolution of the foot-wall. The experimental approach show that V controls erosion rates (incision rate, erosion rate of slopes and regressive erosion rate) and possibly the height of triangular facets. This approach indicates likewise that the parameter K of the stream power law depends on V. The numerical approach corroborates the control of V on erosion rates and on facet height. It also shows that the shape of drainage basins depends on V.