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Faille de Longriba : la clef pour comprendre la tectonique de la marge Est du plateau Tibétain? – LONGRIBA

Faille de Longriba la clef pour comprendre la tectonique de la marge Est du plateau Tibétain

Les bordures de l’unité de Songpan Garze (plateau Tibétain) sont actives. Elles se dessinent selon les limites de l’océan Paléotéthys. Cette géométrie est propice au développement de recherches faisant le lien entre la déformation court et long terme. Il convient dans un premier temps de comprendre l’héritage géologique des failles actives.

Systeme de failles de Longriba : Héritage et activité

Ce projet s’inscrit dans une volonté de mieux comprendre la géodynamique de la bordure orientale du plateau Tibétain. Cette zone fortement épaissie présente des paradoxes majeurs par rapport à d’autres zones d’épaississement. Ces paradoxes pourraient s’expliquer par l’activité de la zone de faille de Longriba, située à 250 km du front du plateau, mais également par la prise en compte de l’héritage géologique long terme sur cette bordure du plateau. L’objectif initial du projet est l’étude de la zone de faille de Longriba à différentes échelles de temps et d’espace. <br />Il s’agit : - de caractériser la déformation actuelle de la zone de déformation qui est divisée en plusieurs segments de faille qui ont enregistré des mouvements différents (décrochants et chevauchants ou décrochevauchants). <br />- D’étudier la surrection et la dénudation dans cette portion du plateau tibétain. Voir si la zone de failles de Longriba pu avoir un rôle dans la surrection du plateau à l’échelle de la dizaine de millions d’années. <br />- D’étudier le rôle de l’héritage structural et géologique dans la localisation de cette zone de faille de Longriba. <br />- D’étudier les différentes étapes d’épaississement et de surrection de la bordure orientale du plateau tibétain

(1) Caractérisation de l’activité du système de faille de Longriba à travers une étude InSAR. Etude néotectonique du système de faille.
(2) Etude la surrection du plateau tibétain (géomorphologie, thermochronologie)
(3) Etude pétrologique et géochimique des sources des granites pour déterminer la nature du socle de part et d’autre du système de faille de Longriba.
(4) Etude pétro-structural et géochronologique pour determiner les étapes d’épaississement du plateau Tibétain.
(5) Modélisation de l’impact de l’héritage géologique sur la réactivation Cénozoïque.

Les travaux ont avancés conjointement sur l’étude du fonctionnement long terme et court terme de cette portion du plateau tibétain.
- Sur le long terme, nous avons caractérisé deux phases d’épaississement du plateau tibétain par une étude de pétrostructurale. La première phase d’épaississement est liée à la fermeture de la Paléotéthys au Trias supérieure. Elle affecte la couverture sédimentaire et induit un épaississement de près de 30 km de sédiments au sein d’un énorme prisme d’accrétion. Après une période de quiescence le raccourcissement est réactivé au Cénozoïque. La marge Chine du Sud est alors inversée avec un écaillage intense du socle.
- En parallèle des données sur la dénudation actuelle du plateau ont été obtenues sur une surface importante, permettant de caractériser l’évolution de l’érosion à l’échelle de la bordure du plateau tibétain. Les données acquises sont des analyses de Be10 sur des sables de rivières de nombreux bassins versants. Elles montrent une érosion régressive du front des Longmen Shan vers le plateau tibétain.
- L’impact du séisme du 12 mai 2008 au front de la chaîne des Longmen Shan est important sur l’érosion, puisque ce séisme a généré des milliers de glissements de terrain, assez loin du front de chaîne. Nous essayons de quantifier cet impact à partir des données de dénudation mesurées avant et après le séisme. Les premiers résultats montrent une chute des teneurs en Be10 suite au séisme de 2008. Mais ces teneurs remontent déjà 3 ans après le séisme. Ce qui suggère les pentes purgées après le séisme se stabilisent de nouveau.

- L’acquisition d’images spot et pleïades a permis d’ébaucher la cartographie fine des segments de failles de la zone de Longriba. La construction d’un Modèle Numérique de terrain de très haute résolution est en cours. Il va permettre de caractériser les déplacements sur chaque segment de faille.
- Une mission de terrain a été effectuée en août 2013 dans la région de Longriba, au cours de laquelle des profils verticaux ont été échantillonnés dans des massifs granitiques de part et d’autre de la faille de Maoergai (segment Sud Est). L’objectif de cet échantillonnage est double (i) nous voulons caractériser ces granites et leur sources pour connaître le contexte géodynamique de leur mise en place. (ii) Nous souhaitons dater en U/Th-He ainsi qu’en traces de fission les zircons et apatites contenus dans ces granites afin d’en déduire les vitesses de surrection de part et d’autre de la faille de Maoergai. Le rôle de la zone de failles de Longriba dans la surrection de la bordure du plateau pourra alors être discutée.
- D’autres granites plus espacés ont été échantillonnées, pour étudier la surrection à l’échelle de la bordure du plateau.
- L’échantillonnage de roches métamorphiques dans cette zone permettra de caractériser l’histoire long terme de la zone et de la comparer à l’étude métamorphique engagée plus à l’Est.
- De nombreux sables de rivières ont également été prélevés en vue de compléter les données sur la dénudation du plateau tibétain.
L’étude INSAR a débuté sur 2 tracks de plus de 800km de long à travers toute la bordure orientale du plateau. Chaque track contient 36 images ENVISAT prises entre 2003 à 2010.

1. de Sigoyer et al., Journal of Asian Earth Science accepté
2. de Sigoyer et al., Journal of Metamorphic Geology soumis

Conférences
1. Godard et al. dec 2012 AGU
2. Doin et al., juin 2013 ESA-NRSCC Dragon Symposium, Palerme
3. Godard juil. 2012 congrès Chengdu University of Techonology
4. de Sigoyer juil 2012 congrès Chengdu University of Techonology
5. de Sigoyer août 2013 congrès Chengdu Chinese Earthquake Center
6. Ansberque et al., sept 2013 Congrès Int. Assos. Geormorphology Paris
7. Godard et al., nov 2013, EAGER, Lab Int assos Taiwan-France
8. Ansberque et al. dec 2013 AGU
9. de Sigoyer et al., dec 2013 AGU

Le paradoxe d’un haut plateau Est Tibétain associé à de faibles taux de convergence (Shen et al., 2005; Gan et al., 2007) a conduit à sous estimer l’aléa sismique dans la région des Longmen Shan avant le séisme dévastateur de Mw. 7,9, du 12 Mai 2008. Un des principaux verrous dans la compréhension de l’aléa sismique dans l’Est du Tibet est lié à la difficulté de concilier les observations géologiques (sur plusieurs millions d’années) qui suggèrent un fort raccourcissement de la marge tibétaine, aux observations géophysiques (de la seconde à la dizaine d’années) qui montrent de faibles taux de convergence à travers cette zone. Cette difficulté s’explique par la structuration complexe de cette marge tibétaine qui a subi une histoire polycyclique. Dans ce projet nous nous attaquons directement à ce paradoxe en focalisant notre étude sur le système de failles de Longriba situé à 150 km à l’ouest du front de la chaîne des Longmen Shan, structure clef, rarement considérée dans les schémas tectoniques de cette zone. En effet, elle semble accommoder une part importante du déplacement relatif (6-8 mm/an) entre le bloc de Songpan Garze (Bayar Han bloc) et le bloc Chine du Sud. Elle semble partitionner ce mouvement entre un mouvement dextre pris sur la faille de Longriba et une convergence résiduelle EW qui s’accommode sur les Longmen Shan. L’interaction entre la faille de Longriba et les failles du Longmen Shan est critique, car elle accommode des glissements qui sont un ordre de grandeur supérieurs à ceux des Longmen Shan. Elle prend donc une part importante dans la déformation actuelle et devrait être considérée dans toutes les estimations du risque sismique de cette région.
Le premier objectif de cette proposition (Tache 2) est de caractériser et de quantifier l’activité récente du système de failles de Longriba, à partir d’outils géodésiques, néotectoniques et de modélisation des taux de déformation de la région. Les interactions entre la faille de Longriba et la faille de Xianshui He au sud et la faille Est Kunlun au nord seront étudiées pour comprendre le contexte régional.
Le deuxième objectif (Tache 3) est d’estimer l’âge d’activation de la faille de Longriba à l’aide de déplacement de structures morphologiques et de datations (cosmogéniques et OSL), ainsi que d’utiliser la thermochronologie basse température pour évaluer le rôle potentiel de cette faille dans la surrection du plateau Tibétain. Nous pensons que la surrection du plateau a précédé l’activation de cette faille, suggérant un contexte tectonique pré-Longriba très différent du contexte actuel, permettant plus de raccourcissement à travers l’est du plateau Tibétain et la chaîne des Longmen Shan avant son activation.
Des études géochimiques récentes dans les granitoïdes de l’est de l’unité de Songpan Garze suggèrent que la région de la faille de Longriba pourrait être localisée à l’emplacement d’un retrait de slab et de détachement de lithosphère océanique à la transition entre la marge du craton du Yangtze et un océan Paléozoïque (Pullen et al., 2008).
Le troisième objectif (Tache 4) de ce projet est de tester cette hypothèse en traçant l’origine des granites Triasiques avec des données géochimiques (majeurs, traces, isotopiques) et géochronologiques (U-Th-Pb) pour connaître la nature du socle sous jacent ainsi que de comprendre l’importance de l’héritage géologique sur les structures actives aujourd’hui. Nous produirons un scénario d’évolution de l’unité du Songpan Garze et de la marge est Tibétaine depuis le Trias jusqu'à nos jours à partir de données pétrostructurales de haute précision et géochronologiques.

Coordinateur du projet

Madame De Sigoyer Julia (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ENS CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B

Aide de l'ANR 345 000 euros
Début et durée du projet scientifique : août 2011 - 48 Mois

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