Déformations et métamorphisme associés à une zone de cisaillement. Exemple du grand Chevauchement Central Himalayen (M.C.T.) , transversale des Anapurnas et du Manaslu (Népal)
Résumé
La thèse s'appuie sur une cartographie et un échantillonnage structural et pétrographique systématique dans une zone de l'Himalaya Central du Népal, entre les transversales de la Kali Gandaki à l'Ouest (E83°30') de la Trisuli Gandaki à l'Est (E85°20'), sur une surface d'environ 9000 km2. Cette zone correspond essentiellement aux formations métamorphiques du Moyen Himalaya et du Cristallin du Haut Himalaya, séparées par un chevauchement majeur et omniprésent en Himalaya, le Grand Chevauchement Central (ou MCT). La thèse est découpée en quatre parties, traitant respectivement de la lithologie des grands ensembles structuraux, du métamorphisme puis de la déformation dans la zone du MCT, et enfin d'une synthèse sur la nature et le fonctionnement du MCT. La première partie commence par une description des formations qui composent le Cristallin du Haut Himalaya, que l'on peut ici subdiviser en trois formations, métapélites alumineuses à la base, gneiss à minéraux calciques au dessus, orthogneiss (anciens granites à env. 500 Ma) au sommet. On montre qu'il y a d'importantes variations d'épaisseur latérale (épaisseur totale augmentant de 5 à 12 km d'Ouest en Est). Les formations du Moyen Himalaya (Formations du Moyen Pays Népalais), en dessous du MCT, sont séparées en deux ensembles : ensemble inférieur, série de grès épaisse de 2000 à 4000m, se terminant par des niveaux quartzitiques, et dessinant un grand anticlinal; ensemble supérieur, comprenant de manière caractéristique des niveaux carbonatés et carbonés (schistes noirs), préservé sur les flancs Nord et Sud de l'anticlinal. Au Sud, le métamorphisme et la déformation sont peu intenses, et l'auteur propose que ces formations soient la suite stratigraphique normale (la couverture) de l'ensemble gréso-quartzitique inférieur. Des restes de fossiles sont mentionnés dans les schistes noirs, mais non datés. Au Nord, juste sous le MCT, ces formations sont métamorphiques et très déformées (elles sont reprises dans la déformation associée au MCT), mais se parallélisent néanmoins bien avec les formations méridionales. La seconde partie est consacrée à l'étude du métamorphisme dans la zone du chevauchement central, métamorphisme caractérisé par une disposition "inverse" (i.e. métamorphisme décroissant lorsque l'on descend dans la pile structurale) qui a intrigué de longue date les géologues himalayens. Un inventaire systématique des minéraux et paragénèses minérales est effectué, une attention toute particulière étant donnée au calage des minéraux de métamorphisme par rapport à la déformation. Ceci permet de définir cartographiquement différentes zones métamorphiques et les isogrades qui les séparent. L'amplitude du relief permet de déterminer la géométrie 3D de ces isogrades, qui sont en première approximation parallèles au MCT. Les conditions P-Tp associées sont définies par l'étude des paragénèses des roches alumineuses dans le système KFMASH. Les équilibres chloritoïde-grenat-disthène sont particulièrement discutés. Un trajet P-Tp à travers la zone du MCT est établi, trajet qui ne montre pas de discontinuité au passage du MCT, et un fort gradient thermique en dessous du MCT. Les données métamorphiques (thermiques, structurales, à échelle du minéral et à échelle de la carte) permettent ainsi d'établir le lien entre métamorphisme inverse et fonctionnement du MCT. Les données thermobarométriques tardi-métamorphiques sont précisées par une étude systématique des inclusions fluides (à H2O +/- CO2 et sels) contenues dans les lentilles de quartz d'exsudation syn-schisteuses. L'auteur montre que la structure barométrique dans la zone du MCT ne peut s'expliquer sans impliquer une forte érosion syn-fonctionnement du MCT. La troisième partie détaille la déformation de part et d'autre du MCT, de l'échelle de l'affleurement jusqu'à l'échelle du réseau : l'importance des structures mésoscopiques à symétrie monoclinique est soulignée, en particulier les amandes métriques à millimétriques associant plan de cisaillement et plan d'aplatissement. Une étude systématique de l'orientation préférentielle des axes C du quartz dans les niveaux de quartzites a été réalisée (en collaboration avec J.L. Bouchez) : comme à échelle de l'affleurement ou de la lame-mince, la fabrique de réseau a une symétrie monoclinique prédominante, de plus en plus forte quand on se rapproche du MCT. Cette partie décrit donc un certain nombre de structures de cisaillement, pour certaines inédites à l'époque, et les utilise pour montrer que le MCT n'est pas un simple chevauchement, mais une zone de cisaillement hétérogène d'épaisseur plurikilométrique. La quatrième partie récapitule les principaux éléments nouveaux apportés à l'histoire thermique et structurale du MCT. Toutes les nouvelles données du travail confirment la relation causale entre MCT et métamorphisme inverse, et ont des implications sur le caractère thermique chaud de la croûte indienne lors du chevauchement, et sur l'importance du rôle de l'érosion. Le modèle du "fer à repasser" (P. Le Fort) proposé à l'époque pour expliquer ce métamorphisme inverse est discuté et ses limites soulignées.
Pas de résumé