Cette thèse conclut trois années de thèse au sein de l'équipe Géodynamique de l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans. Il est désormais relativement bien admis que la construction et l’émergence d’une chaîne de montagnes résultent de la compétition et de l’interaction de nombreux facteurs. Dans un deuxième temps, au moyen d'un aperçu bibliographique, nous présenterons l'histoire de la chaîne depuis le Paléozoïque.
Nous présenterons ensuite brièvement la stratigraphie des bassins de Junggar et Kuche (Tarim Nord) afin de mieux limiter le contexte sédimentaire de notre étude et de justifier clairement l'intérêt et l'apport de la méthode magnétostratigraphie dans un tel contexte.
Contexte géodynamique et problématiques de l’étude
Les déformations en Asie depuis 60 Ma
- Contraintes sur l’âge de la collision Inde-Asie
- Chronologie des déformations en Asie suite à la collision de l’Inde
- Les Modèles de déformation de l’Asie
- Bilan sur la quantité de raccourcissement continental
- Contrainte sur l’âge de surrection de l’Himalaya et du Tibet
- Contraintes temporelles sur les mouvements d’extrusion
- Répartition actuelle des déformations
L'accommodation de la convergence entre l'Inde et l'Asie s'est produite de manière diffuse sur l'ensemble du continent asiatique et pas seulement au niveau de la zone de subduction de l'Inde sous l'Asie (Tapponnier et al., 1986). Le soulèvement de l'Himalaya aurait donc commencé à cette période, soit près de 25 à 30 Ma après le début de la collision. De plus, Copeland et al. (1990) ont attribué ce refroidissement à des mouvements structurels au niveau du Main Central Thrust (MCT).
Plusieurs relevés GPS à l'échelle asiatique (par exemple, Zhang et al., 2004) montrent clairement que la déformation est largement répartie sur tout le continent (Fig. 1.8).
Histoire géodynamique du Tianshan
- Le Tianshan aujourd’hui : topographie, géologie et structures
- La topograhie
- Géologie et structures
- Accrétions paléozoïques
- Le modèle des Altaïdes
- Les modèles de Windley et al. (1990) et Gao et al. (1998)
- Le modèle de Laurent-Charvet (2001)
- Evolution paléogéographique : exemple du modèle de Heubeck (2001)
- Réactivation tertiaire
- Introduction
- Contraintes sédimentologiques
- Contraintes thermochronologiques
- Contraintes tectoniques
- Déformations actuelles et récentes du Tianshan
- La sismicité
- Les données GPS
- Problématique
- Justification du choix de la zone d’étude
- Méthodes
- Problématique I : Détermination de l’âge de la réactivation du Tianshan
- Problématique II: Quantification des taux de déformation Pliocène
- Problématique III : Quantification et évolution des flux sédimentaire et
La topographie actuelle du Tjanshan est en réalité le résultat de la réactivation de la chaîne après la collision entre l'Inde et l'Asie (par exemple Tapponnier et Molnar, 1979 ; Windley et al., 1990). Comme les conclusions de Hendrix et al. 2001) suggèrent que les structures internes de la chaîne ont été réactivées vers 25 Ma en association avec un raccourcissement et une exhumation. La littérature chinoise et russe décrit également plusieurs tremblements de terre de magnitude supérieure à 8 au XIXe siècle, principalement dans l’ouest de la région (e.g. Brown et al., 1998).
Les sédiments qui les composent proviennent de l'érosion de la chaîne de Tianshan depuis le Mésozoïque (voir chapitre 2).
Magnétostratigraphie des sédiments Néogène des piémonts Nord et Sud
Le champ magnétique dans les sédiments
- Avant propos
- Quelques définitions physiques sur le champ magnétique
- Nature et Origine du champ magnétique terrestre
- Un peu d’histoire
- Nature du champ magnétique terrestre
- Source et origine du champ magnétique terrestre
- Enregistrement du champ: aimantation rémanente des minéraux
- Les premières observations
- Le moment magnétique atomique
- La notion de domaine magnétique
- Propriétés magnétiques des minéraux
- Acquisition de l’aimantation rémanente : exemple de l’aimantation rémanente
- Variation du champ magnétique terrestre au cours du temps
- Variations séculaires
- Inversions du champ magnétique
- L’échelle géomagnétique de référence
- La magnétostratigraphie
- Principe
- Incertitudes sur les âges
- Echantillonnage
- Le bassin de Kuche
- La sédimentation du Permien au Crétacé
- La sédimentation cénozoïque
- Le bassin du Junggar
- La sédimentation du Permien au Crétacé
- La sédimentation cénozoïque
Comme la gravité et le champ électrique, le champ magnétique est un champ de force qui affecte tous les points de l’espace. Mais ce n’est qu’en 1600 que William Gilbert (médecin de la reine Elizabeth II) attribue pour la première fois ces effets à la planète Terre dans son traité « Magnus magnes ipse est globus terrestris » (la Terre est un grand aimant), où il montre que l’effet magnétique Le champ terrestre est analogue à celui d'une sphère de magnétite. À la surface de la Terre, le champ magnétique terrestre est déterminé par deux éléments principaux : la déclinaison D et l'inclinaison I (Fig. 2.1).
Les roches de la croûte et du manteau ne sont pas suffisamment conductrices et ne présentent pas de mouvements suffisamment rapides pour expliquer l'intensité et l'importance du champ magnétique terrestre. C'est donc probablement le noyau externe qui est la source du champ magnétique terrestre en raison de mouvements convectifs colloïdaux qui génèrent un champ comme de simples électro-aimants. Ainsi, en présence d’un champ magnétique H appliqué, on distingue différents types de comportement magnétique des minéraux.
Mais l'ARD est aussi un procédé qui permet d'enregistrer l'intensité du champ magnétique au moment du dépôt. Lorsqu'elles tombent dans la colonne d'eau lors de la phase de sédimentation, les particules magnétiques s'orientent en fonction du champ magnétique terrestre environnant B (ou H). Le champ magnétique terrestre, qui est principalement un dipôle axial centré, présente donc des inversions de polarité.
Le champ magnétique est un dipôle axial focalisé et les inversions sont un phénomène global affectant la planète entière. 2.12 : (a) panorama pris le long de la rivière Manas montrant le Jurassique inférieur ; (b) Panorama Crétacé inférieur-Jurassique ; (c) Photographie du Jurassique inférieur sur les rives de Manans He et (d) Photographie de l'unité conglomérat de la Formation de Yageliemu.
Stratégie de l’échantillonnage magnétostratigraphique
The Kuitun He section (NW China): implications for late Cenozoic uplift of the Tianshan Mountains: Earth and Planetary Science Letters, v. Uplift pulses of the Tianshan Mountains recorded in the Neogene Jingou He section (NW China): from magnetostratigraphic and rock magnetism. 2 : (a) Geological map of the Dushanzi area (after Avouac et al. [13]) showing the Kuitun magnetostratigraphic section and sampling sites further south; (b) cross section i.
In recent literature, the Asian representative of the group is attributed to the genus Pachytragus. On the southern flank of the Tianshan, from magnetostratigraphy along the Yaha section, only ~5 km north of the Charreau et al. Ages of horizons were calculated from the sedimentation rate profile (Fig. 7d) which was constrained by our magnetostratigraphic study from the nearby Jingou He section (Charreau et al., in preparation).
The dimensions of the grains were measured to determine the necessary alpha emission correction (Ft) (Farley et al., 1996). 9: (a) isopach map of both the Kuche and Junggar basins used to calculate their total volume; (b) schematic north–south profiles of the basin basement obtained from. In the northern Tianshan Piedmont from our own magnetostratigraphic column along the Kuitun section (Charreau et al., 2005a), we date the age of deposition of the Xiyu Formation at
Furthermore, in the Jingou He section, which is located approximately 60 km west of the Kuitun section, we found from magnetostratigraphy that the boundary between the Dushanzi Neogene Formation and the Xiyu Formation is ~8.1 Ma (Charreau et al., in preparation). This is a plausible scenario, due to the slow deformation rates in the Tianshan (without erosion it would take about 10 million years to thicken the crust enough to create the current topography, starting from a 35 km thick crust with an altitude at sea level) . We show evidence for diachronic deposition of the Xiyu Formation along both sides of the Tianshan.
We found that the spreading rate of the Xiyu Formation is about ~6.2 mm/year in the south and.
Magnetostratigraphy and rock magnetism of the Neogene Kuitun He Section
Magnetostratigraphy of the Yaha section, Tarim Basin (China): 11 Ma
Uplift pulses of the Tianshan mountains recorded in the Neogene Jingou He section
The sedimentary record of Cenozoic erosion and tectonics of Central Tianshan
The sedimentary record of Cenozoic erosion and tectonics of Central Tianshan 161
Conclusions et perspectives
Histoire tectonique et âge de réactivation du Tianshan : conséquences sur la déformation
- Age de réactivation et phases de construction de la chaîne au cours du Néogène. 195
Les flux sédimentaires sont donc probablement restés relativement constants depuis ~10 millions d’années, ce qui n’est pas compatible avec une accélération de la déformation et de l’érosion durant cette période. La formation de Xiyu est donc probablement diachronique et ne reflète donc pas un événement global et synchrone sur l’ensemble de la chaîne. La phase principale semble se produire il y a environ 15 millions d'années et pourrait donc correspondre à l'époque de réactivation, suivie d'une accélération du soulèvement et de l'érosion il y a environ 11 millions d'années.
Ce premier événement pourrait également correspondre au début de la réactivation de Tianshan depuis les analyses de traces de fission de Hendrix et al. 2001) montrent également des mouvements tectoniques légèrement plus anciens autour de ~24 Ma. Par exemple, entre 25 et 20 Ma, la déformation asiatique est marquée par le début probable du soulèvement de l'Himalaya (e.g. premiers mouvements sur le MCT) ou du plateau tibétain et l'activation présumée de nombreux déplacements lithosphériques majeurs (voir chapitre I). . Enfin ; même s'il subsiste une incertitude sur l'âge réel du début de la déformation de Tianshan associée à la collision entre l'Inde et l'Asie (24 ou 15 Ma ?), notre étude a tout de même confirmé deux phases tectoniques majeures associées à une intensification de l'érosion à 15 Ma puis 11 Ma, ce qui est cohérent avec plusieurs études antérieures.
Une initiation de la déformation de Tianshan à 15 Ma pourrait correspondre à l'initiation d'une rotation horaire du Tarim ( Avouac et al., 1993 ) associée à un chevauchement au niveau du Pamir. En revanche, si la déformation commence entre 24 et 21 Ma, c'est probablement en réponse à une réorganisation globale de la déformation en Asie. La difficulté de déterminer l'âge exact de la réactivation de Tianshan est probablement due au fait que, du fait de sa position au nord, la chaîne a subi les conséquences de multiples collisions survenues plus au sud (e.g. Hendrix et al., 1992 ; Jolivet et al en préparation , voir annexe).
Mais les analyses des traces de fission indiquent également une phase possible dans le Jurassique, et certains échantillons montrent une accélération du soulèvement à 60 Ma. Ainsi pour Jolivet et al. en préparation, ANNEXE) mise en évidence dans le Jurassique serait liée aux collisions des blocs Qiangtang et Kunlun tandis que les mouvements à ~60 Ma (qui sont légèrement antérieurs à l'âge supposé de la collision Inde-Asie) seraient liés à la collision de l'Inde au niveau de l'arc du Kohistan-Dras. Le soulèvement de la chaîne de Tianshan aux reliefs saillants, malgré une exhumation apparemment faible, peut donc s'expliquer par des taux d'érosion relativement faibles dus peut-être au caractère fortement continental du climat de l'Asie centrale.
Apport de la magnétostratigraphie et du magnétisme des roches à l’étude d’une
- Evolution tectonique, bilans sédimentaires et détermination des taux d’érosion
Ces données sont cohérentes avec notre datation U-Th/He sur apatite montrant que la chaîne a été continuellement soulevée depuis ∼150 Ma puisque les âges obtenus sont bien répartis principalement entre 150 et 30 Ma. Cependant, l'amplitude de l'exhumation reste faible puisque nos datations U-Th/He sur zircons (correspondant à un isotherme plus profond) montrent des âges très groupés entre environ 200 et 250 Ma, indiquant une exhumation inférieure à ∼6 km depuis 200 Moyens Mère. Ceci explique notamment pourquoi, malgré sa taille et ses reliefs, la chaîne du Tianshan en affleurement offre si peu de roches métamorphiques de haute voire très haute teneur.
Mais l'élévation de reliefs de cette importance malgré des exhumations très faibles nécessite des taux d'érosion relativement faibles. À partir de la datation U-Th/He, nous avons pu calculer provisoirement le taux d'érosion au cours du dernier ~ 7 mai pour le nord de Tianshan. Même si ces taux doivent être considérés comme des valeurs minimales, ils fournissent un bon ordre de grandeur.
Cependant, nous obtenons une valeur moyenne de ~0,1 mm/a, ce qui est très faible par rapport aux autres chaînes de montagnes actives, notamment l'Himalaya, où les vitesses sont de l'ordre de 1 mm/a.
Perspectives
- Magnétostratigraphie complémentaire des piémonts Nord et Sud
- Sédimentologie et stratigraphie séquentielle
- Caractérisation des paléoenvironnements : résultats préliminaires de l’étude de la
- Introduction
- Méthodologie
- Etude de la MO
