Les données GPS

Fig. 1.26 : coupe sismique à travers le Tianshan central (modifié d’après Zhao et al., 2003)

Les mécanismes au foyer déterminés sur la région (Fig. 1.25, source http://www.seismology.harvard.edu/; voir aussi Nelson et al., 1987) montrent la prédominance d’une tectonique en compression suivant une direction de compression Nord- Sud, avec principalement des séismes en faille inverse notamment au niveau des piémonts.

Néanmoins, il faut noter la présence de plusieurs événements décrochants à l’intérieur de la chaîne à proximité des grandes sutures lithosphériques issues de l’accrétion paléozoïque du Tianshan (voir § 2.3). Aujourd’hui ces structures fonctionnent donc probablement en système décrochant et elles ont peut-être toujours fonctionné ainsi depuis le Permien puisque Laurent- Charvet et al. (2001) montrent qu’à cette époque le Tianshan a subi un important régime décrochant. Les directions de compression déterminées à l’aide de ces mécanismes sont par ailleurs largement en accord avec les directions de raccourcissement obtenues par les mesures GPS (voir ci-dessous).

Les vitesses de raccourcissement calculées en considérant la Sibérie stable sont de ~20-23 mm/an à l’ouest (Fig. 1.27), où le Tianshan est le plus large, et atteignent des valeurs de ~6 mm/an plus à l’est au niveau du Tianshan central (Abdrakhmatov et al., 1996; Reigber et al., 2001). Ces valeurs sont remarquablement proches de celles obtenues par Molnar et Deng (1984) qui, à partir de calculs de moments sismiques sur les séismes majeurs (M>7) du dernier siècle, estimaient des vitesses de ~19 à 6 mm/an le long du Tianshan.

S’il existe une décroissance des vitesses vers l’est, les directions de raccourcissement sont globalement les mêmes suivant un axe Nord-Sud et sont en accord avec celles obtenues par la détermination des mécanismes au foyer (voir ci-dessus, e.g Nelson et al., 1987).

Il faut noter également un gradient de vitesse important à travers la chaîne puisque les vitesses augmentent progressivement vers le sud. Si la présence de vitesses plus importantes au sud est liée à l’hypothèse d’une Sibérie stable, d’après Abdrakhmatov et al. (1996) la décroissance progressive vers le nord des vitesses GPS montre néanmoins que la chaîne est déformée de manière homogène latutidinalement à l’image de la sismicité (voir ci-dessus).

94-96-98

65°E 75°E

35°N 45°N

20 mm/yr, 95% conf.

85°E 0.8°/Myr

Kashi

Kashi-Aksu Th.

Aksu Korla

Kara Kul TFF

ALR CHR

Tarim Tien Shan

Pamirs

Kasagh shield

Tibet KUCH BLZH

Fergana B.

FGB TFF

MAZA

Fig. 1.27 : carte des vitesses de raccourcissement déduites des études GPS du réseau CATS (Reigber et al., 2001)

Par ailleurs Reigber et al. (2001) montrent également que le bassin du Tarim se comporte comme un bloc rigide et subit une rotation horaire de ~0.8°/Ma et confirment ainsi le modèle

initialement proposé par Avouac et al.(1993) et les vitesses de rotation déduites des données paléomagnétiques (Chen et al., 1993).

Fig. 1.28 : profils longitudinaux bruts (A) et “rectifiés” (C) des terrasses le long de l’anticlinal de Dushanzi (d’après Poisson et Avouac, 2004).

2.4.3. La déformation récente

Les taux de déformation récents ont principalement été déterminés sur les piémonts Nord et Sud du Tianshan où la morphologie (nombreuses terrasses alluviales) et les structures (nombreux plis de rampe et chevauchements) sont propices aux quantifications. Pour une description plus détaillée des structures des piémonts on se référera au Chapitre 3.

Le piémont Nord

Entre Dushanzi et Urumqi Avouac et al. (1993) ont réalisé des analyses d’escarpements de failles chevauchantes affectant des surfaces de cônes alluviaux. L’âge supposé de ces cônes étant de 10±2 Ka (âge de la dernière glaciation), en mesurant au théodolite le rejet vertical Avouac et al. (1993) ont pu déterminer les vitesses de raccourcissement. Ensuite, se basant sur des modèles de géométrie des failles en profondeur, ils en déduisent une vitesse Holocène de raccourcissement moyenne de ~3 ± 1.5 mm/an sur l’ensemble du piémont Nord.

Se basant sur une coupe équilibrée du pli de Dushanzi et l’observation de “growth strata”

Molnar et al. (1994) estiment que la déformation du pli aurait commencé vers 1 Ma.

L’amplitude totale du plissement étant d’après eux de 2 km, ils en déduisent une vitesse de croissance verticale du pli de 2 mm/an.

Burschfiel et al. (1999) ont également réalisé plusieurs coupes équilibrées des chevauchements et anticlinaux de rampe qui composent le piémont Nord du Tianshan. A partir de ces coupes et en supposant une activation des chevauchements à ~2.5 ou 1.0 Ma Burschfiel et al. (1999) estiment qu’entre Dushanzi et Hutubi les vitesses de raccourcissement varient de 0.8 mm/an à 2.5 mm/an (activation à 2.5 Ma) ou de 2.5 mm/an à 6.2 mm/an (activation à 1 Ma).

Mais, que ce soit pour l’étude de Molnar et al. (1994) ou celle de Burchfiel et al. (1999), il n’existe jusqu’à aujourd’hui aucune contrainte fiable sur l’âge d’activation des plis qui composent le piémont Nord. En effet, les sédiments qui composent les “growth strata”

observés sont mal datés car pauvres en fossiles et les âges inférés le sont par de simples corrélations de faciès.

La géomorphologie quantitative semble plus à même de déterminer avec précision les taux de déformations. Molnar et al. (1994) ont étudié et décrit de nombreuses terrasses alluviales déformées par la croissance des plis qui constituent le piémont Nord du Tianshan. Mais leurs analyses sont limitées par l’absence de données sur les âges de ces terrasses. Plus récemment Poisson (2002) (voir aussi Poisson et Avouac, 2004) a également étudié ces mêmes terrasses en mesurant au théodolite leurs déformations et en datant par la méthode OSL sur des loess leurs âges d’abandon. On peut connaître la quantité de déformation des terrasses en corrigeant

les profils mesurés de celles-ci à partir d’un profil théorique antédéformation (Fig. 1.28). En rapportant la déformation maximale aux âges des terrasses obtenus par la méthode OSL, on peut calculer les vitesses de déformation verticale. Ensuite, en faisant des hypothèses sur la géométrie du plis en profondeur, on peut en déduire les vitesses de raccourcissement.

Ainsi en étudiant les pli de Dushanzi et de l’Hutubi He, Poisson (2002) estime différentes vitesses de raccourcissement :

• depuis 85 ka : 1.0 mm/an sur l’anticlinal de Dushanzi et 3.0 mm/a sur l’anticlinal de Tugulu

• depuis 7.3 Ka : de 1.6 mm/an sur l’anticlinal de Dushanzi et 5.2 mm/an sur l’anticlinal de Tugulu

A partir de ces calculs Poisson (2002) montre également une variation des taux de déformation au cours du temps avec une accélération lors des derniers 7.3 Ka.

Le piémont Sud

Les études sur le piémont Sud sont beaucoup plus rares. Burchfiel et al. (1999) estiment de la même manière que sur le piémont Nord des vitesses de raccourcissement minimales de 4.1 à 8.4 mm/an et des vitesses maximales de 10.3 à 21 mm/an. Mais encore une fois les âges d’activation des plis sont mal contraints ce qui laisse beaucoup d’incertitudes sur les taux obtenus.

Brown et al. (1998) ont mesuré les rejets verticaux de cônes alluviaux affectés par des failles chevauchantes à ~200 km à l’est de Kuche. Datant par ailleurs ces cônes en utilisant la méthode des cosmogéniques (¹⁰Be), ils en déduisent une vitesse moyenne de ~2 mm/a.

3. Problématiques et méthodes d’applications