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Comment les processus de subduction contrôlent-ils la dynamique de la chaîne alpine ? / Effects of Mediterranean subduction zones on alpine tectonics : insights from analogue models
durée : 6 mois, année universitaire 2021-2022
in english below
Les plaques tectoniques peuvent interagir entre elles à grande distance, et il faut souvent considérer des événements lointains se produisant jusqu’à des milliers de km pour expliquer des changements tectoniques observés localement. La subduction de plaques océaniques est l’un des moteurs de la tectonique des plaques, et compte parmi les phénomènes majeurs pouvant influencer la dynamique des régions environnantes, y compris dans le contexte alpin. Si les Alpes sont le résultat de la collision continentale qui fait suite à la subduction de la Téthys dont on retrouve les traces au cœur de la chaîne, d’autres subductions voisines ont pu influencer la dynamique de la chaine. Ainsi, des modèles analogiques préliminaires réalisés dans le nouveau laboratoire de modélisation d’ISTerre au Bourget du Lac montrent que la subduction qui a eu lieu en Méditerranée occidentale au Néogène, qui a entrainé la Corse et la Sardaigne dans leur retrait vers le sud, a eu des répercutions jusqu’au cœur des Alpes. Une vidéo vue de coté montrant l’évolution d’une expérience de subduction réalisée à ISTerre est visible ici.
Nous proposons de réaliser de nouveaux modèles, simulant la subduction de Méditerranée occidentale dans le contexte de lente convergence entre Afrique et Europe, ainsi que la collision entre le promontoire apulien et l’Europe. L’objectif de ces expériences sera de caractériser l’effet de la subduction sur la dynamique des Alpes, depuis les stades précoces de retrait vers le sud du plan de subduction, jusqu’à la situation actuelle dans laquelle la subduction ne reste active que sous l’extrême sud de l’Italie. En particulier, nous souhaitons reproduire et étudier l’impact sur l’évolution régionale des détachements de slab qui surviennent à la fin des épisodes de subduction, et qui se sont déjà produits sous la majeure partie de l’Italie.
Le travail demandé consistera (1) à réaliser dans le laboratoire du Bourget du Lac une série d’expériences analogiques afin d’étudier l’effet des différents paramètres impliqués dans l’évolution géologique régionale ; (2) à analyser les champs de déformation observés et l’évolution topographique de la chaîne qui sera mesurée dans les modèles à l’aide d’un scanner 3D ; (3) à comprendre le rôle des principaux paramètres physiques qui contrôlent les déformations dans les modèles ; (4) à comparer ces expériences avec l’évolution de l’arc alpin mise en évidence par les données tectoniques, métamorphiques et sédimentaires (bassins d’avant-chaîne), et avec les images actuelles de tomographie qui montrent les plaques plongeantes encore présentes (images issues en particulier des travaux du Alp Array working group) .
L’étudiant intéressé devra être un peu bricoleur, soigneux, faire preuve de bon sens. Il pourra compter sur l’aide de stagiaires de Licence pour la réalisation des modèles réduits.
Tectonic plates interact with each other at large distances, and it is often necessary to consider distant events that occurred thousands kilometers-far to explain geological changes observed in the field. Slab subduction being a major force driving plate tectonics, it largely influences the dynamics of adjacent regions, including in the Alpine context. The growth of the Alps result from the continental collision that followed the subduction of the Alpine Tethys Ocean, but other neighboring subduction may have influenced the evolution of the mountain range. In fact, preliminary analogue models carried out in the new ISTerre modelling laboratory at Le Bourget du Lac show that the Neogene Western Mediterranean subduction, which caused Corsica and Sardinia to move southward, had large consequences on the Alpine tectonics. A side view video showing the evolution of a subduction experiment performed at ISTerre is available here.
We propose to realize new experiments simulating both the Western Mediterranean subduction occurring in a context of slow convergence between Africa and Europa, and the collision between the Apulian promontory and Europe. The objective of these experiments will be to characterize the effect of Mediterranean subductions on the dynamics of the Alps, from the early stages of southward retreat of the subduction plane, to the present-day situation in which subduction only remains active under the extreme south of Italy. We plan to reproduce and study the effect on the regional kinematics of slab detachments that occur at the end of subduction events (and that have already occurred under most of Italy).
The work will consist in (1) carry out a series of models to understand the effect of the different events involved in the regional geological evolution ; (2) analyze the observed deformation field and the topographic evolution of the model which will be measured using a 3D scanner ; (3) understand the role of the main physical parameters that control the deformations in the models ; (4) compare models with the evolution of the Alpine arc evidenced by tectonic, metamorphic and sedimentary data (foreland basins), and with current tomographic images that show the still present plunging plates (e.g., images provided by the Alp Array working group).
The candidate should be handy, careful, and have a correct knowledge of the regional geodynamic setting. Licence students will help him in carrying out experiments.
Mis à jour le 18 octobre 2021