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Séminaire


Sur les traces de Darwin : topographie dynamique et soulèvement néogènequaternaire de la Pentagonie

Date
le 14-03-2011 à 13:45

Lieu
Salle Stendhal, DGO, Bâtiment B18

Intervenant(s)
Benjamin GUILLAUME, Dipartimento di Scienze Geologiche, Università degli studi Roma Tre, Rome, Italie; Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria, Rome, Italie

Résumé
Charles Darwin, au cours de son voyage sur le Beagle avait été frappé par l'immensité des terrasses marines et fluviales qui recouvrent une grande partie de la Patagonie depuis les Andes jusqu'à la côte atlantique. Pour lui, l'existence de ces terrasses recouvertes de galets décimétriques en provenance des Andes et la présence d'anciennes plages de l'océan atlantique perchées sur le relief argentin démontraient que l'ensemble de la Patagonie était soumis à des mouvements de soulèvements, mouvements dont il n'arrivait pas à déterminer la cause. D'un point de vue géodynamique, la Patagonie est une région particulièrement intéressante puisqu'elle est l'une des seules au monde où une dorsale active, la dorsale du Chili séparant les plaques Nazca et Antarctique, est en cours de subduction. Ce processus a débuté il y a 14 Ma au niveau de la Terre de Feu et le point triple associé, compte tenu de la géométrie de cette dorsale et du mouvement relatif des plaques, a progressivement migré en direction du nord jusqu'à sa position actuelle à la latitude de 46°30'S. La géométrie de cette dorsale, avec des segments sub-parallèles à la fosse de subduction, et la différence de vitesse de convergence au nord et au sud du point triple du Chili sont à l'origine de l'ouverture d'une fenêtre asthénosphérique sous la Patagonie, qui entraîne la modification des courants profonds de matière et des déplacements verticaux de la surface terrestre, dont l'origine est donc dynamique.
En utilisant une approche multidisciplinaire intégrant à la fois géologie régionale, géomorphologie, et thermochronologie basse température et en couplant les observations du cas naturel à la réalisation de modèles semianalytiques et de modèles analogiques reproduisant le processus de subduction, j'ai pu montrer que la migration vers le nord du point triple du Chili s'accompagne d'un soulèvement dynamique de grande longueur d'onde, puisqu'intéressant des régions situées à plus de 700 km à l'est de la fosse de subduction. Au sein du bassin de Patagonie Centrale, le rebond dynamique engendré par l'ouverture d'une fenêtre asthénosphérique au sud du point triple se traduit par un arrêt de la sédimentation dans le bassin d'avant-pays au Miocène moyen puis par un bombement topographique et des basculements d'orientation N-S associés, dont l'amplitude est de l'ordre de 0,1 à 0,2%. Une autre conclusion de ces travaux a été de montrer que la position actuelle du point triple du Chili constitue une discontinuité majeure en terme d'âge de dénudation au sein de la Cordillère de Patagonie Centrale, avec des âges (U-Th)/He sur apatite autour de 6 Ma au sud et des âges Éocène-Oligocène inférieur au nord. Ces observations sont compatibles avec nos modèles analogiques et semi-analytiques de topographie dynamique qui prévoient un soulèvement de la région située au-dessus de la fenêtre asthénosphérique de l'ordre de 1000 m. Ce modèle permet également d'expliquer le taux de soulèvement plus important des terrasses marines pléistocènes sur la marge passive atlantique au sud de la latitude du point triple du Chili. Enfin, l'ouverture de la fenêtre asthénosphérique rend possible l'échange de matériel du domaine mantellique océanique vers le domaine mantellique sous-continental et pourrait expliquer le volcanisme d’arrière arc observé au-delà de l'extension géographique de la fenêtre asthénosphérique au cours des 14 derniers millions d'années.
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