Tectonique et géodynamique actuelle de l'arc alpin : $b approche sismotectonique et modélisation numérique

Le régime tectonique actuel de la chaîne des Alpes centrales/occidentales est analysé grâce à une compilation de 389 mécanismes au foyer couvrant l'ensemble de l'arc alpin, ainsi que par l'étude détaillée du séisme de Bonneveaux (1990) et de la séquence sismique de Samoëns (2000), dans la région du Chablais. Cette région présente un régime tectonique consistant avec la profondeur, avec des mécanismes au foyer de type décrochant agissants dans le socle (Bonneveaux, profondeur 17 km) et à la limite socle/couverture (choc principal de la séquence de Samoëns, profondeur 5 km). Une étude de localisations relatives permet de plus de définir le plan de faille associé à la séquence de Samoëns, subvertical dextre, orienté E-W. A plus grande échelle, l'analyse de la base de données synthétique de mécanismes au foyer montre l'importance des phénomènes extensifs dans l'arc des Alpes centrales/occidentales, caractérisant l'ensemble de la haute chaîne depuis le nord Valais jusqu'au Briançonnais. Les directions d'extension sont orientées perpendiculairement à l'orogène dans ces régions, tandis qu'un éventail des axes compressifs centré sur la plaine du Pô est mis en évidence au niveau des zones externes, dans un régime globalement décrochant (dérivant localement vers la compression ou l'extension). La comparaison avec la géométrie tridimensionnelle de la chaîne montre que l'extension en interne est corrélée aux zones de croûte 'surépaissie' (dans la haute chaîne) et que la compression externe (locale) est observée au pied de la topographie alpine (épaisseurs crustales 'normales'). Cette corrélation amène à proposer un modèle géodynamique de rééquilibrage gravitaire provoquant le régime extensif des zones hautes et, en conséquence, la compression sur ses bordures.Ce modèle de rééquilibrage des épaisseurs crustales est testé par modélisation numérique en éléments finis, d'une part en 2.5D (calcul 2D dans une géométrie 3D), d'autre part en 2D (coupe ECORS). Ces études montre l'importance des phénomènes gravitaires dans la chaîne qui, dans nos modèles, permettent de simuler un régime tectonique proche de celui observé par l'analyse sismotectonique. De plus, différents tests au niveau des conditions aux limites montrent que la convergence aux bornes de la chaîne semble être stoppée à l'heure actuelle, alors que des conditions aux limites en rotation ne sont pas exclues. Ces études permettent de proposer un régime tectonique actuel post-collisionnel, faisant suite à un arrêt de la convergence des plaques Apulienne et Européenne. Les études de quantification de la déformation montrent des déformations faibles, de l'ordre de 1-3 mm a-1 au maximum pour les calculs réalisés à partir des données géodésiques (GPS) et au maximum de 0.1-0.4 mm a-1 pour ceux réalisés sur la base sismologique établie dans cette étude. La différence entre les 2 types de quantifications pose alors la question des déformations asismiques (charge présismique, 'creeping', déformation ductile) observés dans la chaîne. De plus, les calculs de taux de rotation indiquent des rotations antihoraires au cœur de l'arc alpin, probablement associées à une rotation antihoraire de la plaque Apulienne, et entraînant la rotation horaire de blocs situés le long des grands décrochements dextres de la bordure occidentale de la chaîne.Finalement, une comparaison avec les résultats de l'analyse de la fracturation observée sur le terrain dans la thèse de Jean-Daniel Champagnac est établie. Elle montre que le régime tectonique Néogène à actuel des Alpes occidentales internes est caractérisé par une extension parallèle à l'orogène au Mio-Pliocène, interprété dans un système d'extrusion vers le sud des parties internes de l'arc, tandis que le régime Pliocène à actuel d'extension perpendiculaire à l'orogène est interprété dans une dynamique post-collisionnelle faisant suite à un arrêt de la convergence aux limites de la chaîne.

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2004 ; 1789