Modélisation numérique de l’évolution syn-orogénique d’une chaîne de montagne et de son bassin d’avant pays associé : influence de la géométrie initiale du bassin d’avant pays.
Résumé
Les bassins d’avant-pays (ou foreland) dans des contextes de collision, enregistrent
l’évolution des chaînes de montagne associées au cours du temps au travers de la
dynamique de leurs dépôts sédimentaires. De nombreuses études explorent les
évolutions de l’architecture sédimentaire des bassins d’avant-pays en fonction de
variations de paramètres tels que les taux de soulèvement des chaînes de montagne, la
propagation du front de déformation, ainsi que les variations climatiques et/ou
eustatiques (e.g. Flemings & Jordan (1989) ; Paola (2000)) ; mais l’impact de la
géométrie initiale du bassin d’avant-pays sur l’enregistrement sédimentaire
(accommodation, taux de sédimentation, volume de matériel stocké, mise en place
d’une période de transit sédimentaire, persistance du forebulge au cours du temps)
a cependant, peu été abordé.
Nous avons utilisé un modèle numérique d’évolution du paysage au cours du temps
(FastScape) afin d’explorer la dynamique « source to sink » d’un demi-orogène et de
son bassin d’avant pays associé. À partir d’une topographie quasi-plane, un domaine
est en soulèvement constant pendant 25 millions d’années ; le reste du modèle est libre
de contrainte et est uniquement soumis à la dynamique de flexure associée à la charge
topographique et à celle de la masse des sédiments déposés. Nous avons exploré
l’influence de l’altitude initiale du domaine d’avant-pays (0 m vs. 300 m) ainsi que
l’existence ou non d’un bassin marin non rempli de sédiments avant la surrection de la
topographie de la chaîne de montagne (bassin préexistant d’une profondeur de 1 km sur
100 km de large).
Les résultats préliminaires montrent que la présence d’un bassin initial (avec une
tranche d’eau non nulle) prolonge et favorise la préservation du matériel dans le
foreland car ce dernier offre un espace supplémentaire aux dépôts sédimentaires, ce
qui favorise davantage la flexure associée à la masse des sédiments et donc l’espace
d’accommodation. Dans un second temps, qu’un bassin initial soit préexistant ou non,
si le foreland est surélevé (300 m d’altitude), moins de matériel sera stocké dans le
bassin d’avant pays car les sédiments seront rapidement exportés du domaine du
foreland vers des zones marines distales via les réseaux de drainage fluviatiles. Enfin,
notre travail a permis de mettre en évidence numériquement l’influence de la
dynamique sédimentaire au piémont de chaîne sur les taux d’érosion de l’orogène déjà
mis en évidence de façon analogique par Babault et al. (2005). En effet, la
continentalisation et la mise en place de cône alluviaux au pied de la chaîne entraîne
une remontée du niveau de base qui se traduit par une diminution nette des taux
d’érosion dans la chaîne de montagne.