{"id":4754,"date":"2019-12-03T11:53:28","date_gmt":"2019-12-03T10:53:28","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=4754"},"modified":"2019-12-03T12:58:45","modified_gmt":"2019-12-03T11:58:45","slug":"three-dimensional-thermo-mechanical-numerical-modelling-of-fold-and-thrust-nappe-stacking-with-application-to-the-helvetic-nappe-system-w-switzerland","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2019\/12\/three-dimensional-thermo-mechanical-numerical-modelling-of-fold-and-thrust-nappe-stacking-with-application-to-the-helvetic-nappe-system-w-switzerland\/","title":{"rendered":"Three-dimensional thermo-mechanical numerical modelling of fold and thrust nappe stacking with application to the Helvetic Nappe System (W Switzerland)"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Richard Spitz, le 3 d\u00e9cembre 2019, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n

Les ceintures de nappes de plis et de charriage sont des structures caract\u00e9ristiques communes qui se forment en r\u00e9ponse aux processus de formation des cha\u00eenes de montagne. Elles ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9es par des g\u00e9ologues pendant au moins un si\u00e8cle dans le but de comprendre leur style structural, leur \u00e9volution tectonique, leur dynamique et les facteurs de contr\u00f4le qui r\u00e9gissent leur formation.<\/p>\n

Classiquement, nous consid\u00e9rons deux styles tectoniques distinctifs \u00e0 grande \u00e9chelle pour une ceinture de nappes de plis et de charriage, \u00e0 savoir thick-skinned<\/em> et thin-skinned<\/em>.<\/p>\n

Le premier implique que le socle cristallin et les s\u00e9quences de couverture s\u00e9dimentaire sus-jacentes accommodent une quantit\u00e9 \u00e9gale de d\u00e9formation pendant la formation des montagnes.<\/p>\n

Par contre, le style thin-skinned<\/em> implique que le socle demeure non d\u00e9form\u00e9 et que la majeure partie du raccourcissement est accommod\u00e9e dans la d\u00e9formation des s\u00e9quences de couverture s\u00e9dimentaires au-dessus du socle, le long d’un cisaillement basal faible ou d’une zone de d\u00e9tachement.<\/p>\n

Le style structurel des ceintures de nappes de plis ou de charriage est \u00e9troitement li\u00e9 aux structures crustales h\u00e9rit\u00e9es du pass\u00e9, telles que les bassins ou les variations de la lithostratigraphie. Par cons\u00e9quent, une grande quantit\u00e9 de donn\u00e9es sur les ceintures de nappes de plis et de charriage indique que le style tectonique mais aussi le style interne peuvent \u00eatre tr\u00e8s variables pour une m\u00eame ceinture. Par exemple, des \u00e9tudes ont montr\u00e9 des changements de style de l\u2019ext\u00e9rieur \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur ou d’un bout \u00e0 l\u2019autre de la ceinture. Par cons\u00e9quent, il est sugg\u00e9r\u00e9 que la g\u00e9om\u00e9trie tridimensionnelle des structures pr\u00e9-orog\u00e9niques h\u00e9rit\u00e9es est un facteur de contr\u00f4le dominant sur le style structurel des ceintures de nappes de plis et de charriage.<\/p>\n

Dans cette th\u00e8se, nous nous concentrons sur l\u2019une des principales ceintures de nappes de plis et de charriage des Alpes de Suisse romande, \u00e0 savoir le syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques. Le syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques a une longue histoire dans la g\u00e9ologie alpine et a \u00e9t\u00e9 l\u2019un des principaux terrains d’essai pour l\u2019\u00e9volution de la th\u00e9orie des nappes.<\/p>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, une nappe tectonique est d\u00e9finie comme une unit\u00e9\/feuille de roche allochtone coh\u00e9rente qui s’est \u00e9loign\u00e9e de sa position initiale le long d’un chevauchement basal ou d’une zone de cisaillement. De plus, nous distinguons deux types de nappes, \u00e0 savoir les nappes de plis et les nappes de charriage. Les nappes de plis sont des grands plis couch\u00e9s d’une amplitude de plusieurs kilom\u00e8tres contribuant \u00e0 une inversion stratigraphique de m\u00eame amplitude. En revanche, les nappes de charriage sont mises en place le long d’un chevauchement basal sous forme de nappes rocheuses coh\u00e9rentes, ce qui entra\u00eene la superposition d’unit\u00e9s stratigraphiques plus anciennes sur des unit\u00e9s plus jeunes. Le syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques pr\u00e9sente une transition entre ces deux styles de formation de nappes.<\/p>\n

Les changements de style forment la fameuse nappe pliss\u00e9e de Morcles au sud-ouest, la nappe pliss\u00e9e du Doldenhom au centre et la nappe de charriage de Glaris au nord-est. De plus, la nappe de Morcles et la nappe du Doldenhom sont recouvertes d’une s\u00e9rie de feuilles chevauchantes plus petites qui sont analogues \u00e0 la nappe de Glaris. Il est int\u00e9ressant de noter que la nappe du Doldenhorn pr\u00e9sente un flanc couch\u00e9 moins prononc\u00e9s que la nappe de Morcles. Les reconstitutions montrent que ce changement est probablement d\u00fb aux variations de la structure initiale du graben qui contenait autrefois les unit\u00e9s rocheuses des deux nappes. Contrairement aux reconstitutions de la nappe de Glaris, il n’y a pas de syst\u00e8me de graben prononc\u00e9. Il est donc sugg\u00e9r\u00e9 que les variations lat\u00e9rales de la structure du socle ont eu une influence majeure sur l’\u00e9volution du syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques.<\/p>\n

Le but de cette th\u00e8se est d’acqu\u00e9rir des connaissances suppl\u00e9mentaires sur la transition lat\u00e9rale entre le plissement et le chevauchement et sur l’\u00e9volution et l’emplacement de l’empilement des nappes de plissement et de charriage dans un espace tridimensionnel. Pour ce faire nous utilisons des mod\u00e8les num\u00e9riques thermo-m\u00e9caniques en trois dimensions (3D) que nous appliquons au syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques.<\/p>\n

Dans notre premi\u00e8re \u00e9tude, nous mettons en oeuvre un algorithme num\u00e9rique pour calculer et tracer les d\u00e9formations finies en 3D afin d’en quantifier la d\u00e9formation. Nous utilisons en plus un mod\u00e8le visqueux 3D simple constitu\u00e9 d’une stratigraphie qui varie lat\u00e9ralement pour simuler la transition entre un chevauchement et un plissement. Nos r\u00e9sultats montrent essentiellement que la distribution spatiale et le gradient de la stratigraphie m\u00e9canique s’expriment directement par un changement du gradient de d\u00e9formation finie le long de la charni\u00e8re du pli vers la nappe de charriage.<\/p>\n

Dans notre deuxi\u00e8me \u00e9tude, nous utilisons un mod\u00e8le num\u00e9rique 3D d’une marge passive simplifi\u00e9e avec une structure de graben h\u00e9rit\u00e9 pour simuler la formation d’une nappe de plis qui est surmont\u00e9e par une nappe de charriage. De plus, les param\u00e8tres et la configuration du mod\u00e8le sont adapt\u00e9s pour imiter les conditions initiales du syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques. Nous sommes en mesure de reproduire plusieurs caract\u00e9ristiques cl\u00e9s de premier ordre telles que la structure de la nappe, la distribution de la temp\u00e9rature, la synchronisation g\u00e9ologique et le profil de d\u00e9formation finie. En poursuivant, nous montrons qu’un syst\u00e8me de graben relativement simple peut expliquer les changements dans la structure de la nappe pliss\u00e9e tout au long du profil.<\/p>\n

Enfin, nous acqu\u00e9rons \u00e9galement des connaissances suppl\u00e9mentaires sur le r\u00e9gime de d\u00e9formation lors de la formation du syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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