Dynamique actuelle et récente des Alpes occidentales internes. Approche structurale et sismologique
Résumé
To the SE of the Pelvoux massif, a late alpine normal fault network overprints all the alpine compressive structures. Some neotectonic indications linked to this fault network have been found in this region. This faults network has partly been reactivated by strike-slip motions. The stress inversion (microtectonic data) shows that both normal and strike-slip faulting correspond to the same tectonic event with permutation of the stress axes. The present day activity of this area, which belongs to the briançonnais seismic arc, has been inferred from seismotectonics analysis. It is still extensive, and still implies the same fault network. Several active faults have been recognised. The roughly E-W extension deduced from fault plane solutions analysis is confirmed by a GPS study showing fast tectonic motion in the alpine context (3-4 mm/yr). The seismotectonic analysis of the western alpine arc as a whole establishes that the extension, reactivating the main crustal structures of the arc (frontal penninic thrust and western side of Ivrea body), continues to the north up to the Aar massif and to the east in the Piemont area. The current stress field, calculated with inversions of sets of focal solutions, presents extensive stress axes radial to the belt's arcuate geometry in the whole internal zones and compressive stress axes to the front of the belt and in the Pô plain. The core of the western Alps is thus undergoing extensive tectonics, while the alpine collision is still active. This major tectonic contrast asks for an accurate dynamic model. A competition between boundary forces at the belt's limits (Europe-Apulia collision and Apulia counterclockwise rotation) and buoyancy forces in the alpine lithospheric root could control the present-day tectonic contrast in the western Alps. We propose two dynamic models in which the extension is explained by the detachment or the roll-back of a continental slab under the alpine lithospheric root.
La tectonique récente et actuelle de l'arc des Alpes occidentales internes est étudiée ici d'un point de vue structural et sismologique. L'approche pluridisciplinaire de ce sujet a permis de caractériser un régime tectonique tardi-alpin extensif à grande échelle dans les zones internes. L'analyse structurale et morphotectonique d'une zone cible, au sud-est du massif du Pelvoux, montre qu'une fracturation tardi-alpine extensive s'y exprime suivant un réseau de failles longitudinales et transverses à l'arc alpin. Cette déformation cassante est postérieure à la mise en place des nappes de charriage, à leurs plissements et aux schistosités associées, la dernière se développant au cours du Miocène. Elle se poursuit au Plio-Quaternaire, comme le montre un faisceau d'indices néotectoniques. Un jeu décrochant est postérieur au jeu normal ; il s'exprime par des mouvements dextres suivant les failles longitudinales et sénestres suivant les failles transverses. Le calcul des champs de contraintes associés (inversion des données microtectoniques) montre que les jeux normaux et décrochants correspondent à une seule « phase » tectonique globalement transtensive au cours de laquelle il y a permutation des axes de contraintes principaux. La zone cible fait partie de l'arc sismique briançonnais. Le calcul des mécanismes au foyer dans ce secteur établit que l'extension cassante tardi-alpine se poursuit actuellement. L'amélioration des localisations par l'utilisation de modèles de vitesses élaborés (1D/3D) a permis de montrer que plusieurs failles reconnues par l'analyse structurale sont sismiques. L'étude de la fracturation et les coupes sismotectoniques en arrière du front pennique crustal montrent que les failles normales se branchent sur cette discontinuité majeure de l'arc alpin, et suggère sa réactivation en détachement extensif. Les résultats d'une campagne de mesures GPS de 1996 dans la zone cible, comparés à des données IGN de 1972, sont compatibles avec les analyses sismotectonique et structurale. Ils mettent en relief une déformation plutôt décrochante, avec des vitesses de l'ordre de 3 à 4 mm/an. La déformation asismique dépasse 90% de la déformation totale déduite de ces mesures, durant le laps de temps considéré. L'élargissement de l'approche sismotectonique à l'ensemble des zones internes de l'arc alpin occidental montre que l'extension se développe au nord jusqu'au massif de l'Aar, et à l'est dans l'arc sismique piémontais. L'activité de ce dernier se localise à la bordure occidentale du corps d'Ivrée, laquelle fonctionne actuellement en faille normale. Le calcul du champ de contraintes actuel (inversion des solutions focales) permet de caractériser une extension radiale à l'arc alpin occidental dans une grande partie de ses zones internes. Elle entraîne la réactivation en extension des structures crustales majeures (front pennique crustal et bordure ouest du corps d'Ivrée). De part et d'autre de la zone en extension, le champ de contraintes est compressif (à l'est sous la plaine du Pô ; à l'ouest au front des massifs cristallins externes). L'extension affecte donc une zone de 400 km de long et de 50 km de large au coeur d'une chaîne en convergence. Une compétition entre des forces de volume dans la racine lithosphérique alpine et les forces aux limites de la chaîne (translation et rotation du poinçon apulo-adriatique) pourrait être à l'origine du contraste de régimes tectoniques mis en évidence dans l'arc alpin occidental. Nous proposons deux modèles dynamiques dans lesquels l'extension s'explique par le détachement ou le retrait d'un panneau lithosphérique plongeant sous la racine alpine.