24/01/05

Himalaya signifie "Séjour des neiges" en sanskrit. La chaîne de montagnes s'étend sur l'Inde, le Népal et la Chine.

L'Himalaya est une chaîne de collision intercontinentale. Pour le confirmer, il faut retrouver une suture ophiolitique en faisant bien la différence avec les remontées de matériau mantellique. Dans les Pyrénées ont trouve de la péridotite mantellique mais ce ne sont des ophiolites car la péridotite n'est pas appauvrie.

L'Himalaya est un segment d'un ensemble de montagnes qui part du sud de l'Espagne et s'étend jusqu'à Sumatra via la Nouvelle Calédonie. Cet ensemble est une chaîne alpine d'une ampleur comparable à celle de la chaîne hercynienne, cette chaîne résulte de la fermeture de l'océan Téthys (et de ses filles telles que Mésogée).

L'Himalaya est un arc de montagnes de 2900 km de longueur orienté E-W, la zone externe est au S alors qu'elle est NW pour les Alpes. L'Himalaya qui peut se diviser en 5 parties du S vers le N:

- Sub Himalaya qui correspond au Bas Dauphiné des Alpes. Cette partie comprend les collines des Siwaliks.

- Bas Himalaya (sommet de 5000m au maximum)

- Haut Himalaya qui constitue l'épine dorsale du système s'étend jusqu'à la suture du Tsan Po ou de l'Indus. C'est l'Inde qui entre en collision avec l'Asie à une vitesse de 5cm par an ce qui provoque une élévation des montagnes de 5mm par an.

- Le Trans Himalaya (entre la chaîne du Ladakh et Lhassa). Cette partie n'a pas d'équivalent dans les Alpes; c'est une relique de la chaîne de subduction qui a précédé la chaîne de collision. C'est un point obscur de l'histoire des Alpes: soit il n'y a pas eu de chaîne de subduction avant la formation de la chaîne de collision ce qui est surprenant, soit les vestiges n'ont pas pu être retrouvés car enfouis sous une épaisseur importante d'éléments détritiques dans la plaine du Pô par exemple.

- les fossiles marins (il y en a aussi dans les Pyrénées, ils peuvent provenir d'un bras de mer comme la Manche sans qu'il y ait eu océan géologiquement parlant.

- au début du secondaire, l'Inde et l'Asie étaient séparés par plusieurs milliers de km ce qui correspond à des caractéristiques géologiques de latitudes différentes car l'Inde était rattachée à l'Afrique (Gondwana). On retrouve en Inde des tillites paléozoïques correspondant à des glaciations qu'il n'y a pas eu en Asie.

- le paléomagnétisme confirme la migration de l'Inde vers le N.

- la présence de plusieurs sutures ophiolitiques indique qu'il y a eu plusieurs lambeaux de croûtes océaniques.

- il y a en Mongolie des fossiles de mammifères très anciens que l'on ne retrouve pas en Inde et des fossiles plus récents qui se retrouvent en Mongolie et en Inde.

Du Nord au Sud:

Le Transhimalaya appartient à l'Asie et non à l'Inde. Il ne faut pas confondre la dalle du Tibet qui appartient au Haut Himalaya et les hauts plateaux tibétains. Il est constitué de formations magmatiques et volcaniques plutôt calco alcalines

Le Haut Himalaya comprend la dalle du Tibet, dalle épaisse du cambrien et au-dessus une série sédimentaire épaisse. Des éléments de massifs cristallins externes ont été reconnus. Il comprend un soubassement cristallin du précambrien très épais (plus de 5000m): la dalle du Tibet. Au-dessus une série sédimentaire de 10km d'épaisseur allant du précambrien (540Ma) à l'Eocène (50Ma). L'Himalaya apparaît comme un empilement d'écailles sédimentaires.

Le Bas Himalaya est séparé du Sub Himalaya par une faille de chevauchement plus récente: la MBT (Main Boundary Thrust), c'est l'équivalent de la faille de Belledonne pour les Alpes. Au sud il y a les collines des Siwaliks: conglomérats venant des produits d'érosion équivalent aux molasses des Alpes qui auraient été incorporées dans le processus général de raccourcissement. Ils ont été décollés du socle indien, portés en surface et plissés par divers chevauchements.

Le chevauchement MST (Main Siwaliks Thrust) aussi appelée MFT sépare les collines Siwaliks de la zone indienne. Elle pourrait correspondre à la faille de Voreppe qui marque la limite du soulèvement alpin.

La lithosphère indienne entre en subduction sous l'Asie avec le décollement de la croûte continentale au niveau du raccordement sur le manteau supérieur. Il y a formation de failles et un empilement d'écailles crustales comme pour un prisme d'accrétion (pour les Alpes, les failles et les empilements concernent toute la lithosphère y compris la partie supérieure du manteau).

Dans les Alpes, le clivage lithosphérique est accompagné d'une anomalie gravimétrique. Dans l'Himalaya, la gravité est légèrement inférieure à la moyenne car la croûte moins dense est plus épaisse. Dans les Alpes, certaines zones ont une gravité supérieure à la moyenne due au manteau lithosphérique qui est pris dans les empilements ce qui crée des zones plus denses plus près de la surface.

De part la nature de la subduction et de l'arrachement crustal, le terme de chaîne de collision intercontinentale est plus adapté pour l'Himalaya que pour les Alpes.

Les collisions successives d'éléments provenant de Gondwana avec Laurasia ont laissé, du N vers le S les sutures de Kekercli Yangze, Bangong Nuyiang et Indus Tsang Po. Celles ci attestent de l'existence de trois océans disparus: Paléotéthys, Mésotéthys et Néotéthys.

Scénario de ces détachements et collisions successives:

Les mesures de paléomagnétisme ont été déterminantes dans la reconstruction de ce scénario en permettant de retracer les déplacements des éléments de continents.

280 à 250Ma (début Trias)

Pangée est un continent unique ayant la forme d'un cœur ouvert vers l'E avec l'océan Panthalassa autour. La partie de Panthalassa entrant dans Pangée est appelée Paléotéthys. Les futures Alpes européennes sont situées à l'intérieur de Pangée mais l'Himalaya et plus précisément ce qui va devenir les hauts plateaux tibétains sont la bordure nord de Pangée au niveau de Paléotéthys. Pour qu'il y ait formation de l'Himalaya, il va falloir qu'il y ait fermeture de Paléotéthys pour qu'il y ait ouverture de Téthys. La dislocation de Pangée crée le Gondwana au S et Laurasie au N; Ces deux continents sont séparés par l'océan Paléotéthys.

Un rift se crée sur la bordure E de Gondwana qui préfigure la création du N Tibet.

Le N Tibet se sépare de Gondwana et ouverture de l'océan Mésotéthys. Entrée en subduction sous Laurasie du plancher océanique de Paléotéthys qui amorce sa fermeture.

Formation d'un nouveau rift continental dans Gondwana qui prépare la séparation du S Tibet.

Le S Tibet se sépare du Gondwana et ouverture de l'océan Néotéthys. Il y a subduction complète du plancher océanique de Paléotéthys. La croûte du N Tibet n'entre pas en subduction et forme la nouvelle partie sud de l'Asie. La suture de Kekercli sépare l'Asie et le N Tibet.

Apparition d'un nouveau rift dans Gondwana préparant la séparation de l'Inde. Entrée en subduction du plancher océanique de Mésotéthys et début de fermeture.

Détachement de l'Inde et ouverture de l'Océan Indien. Comme le N Tibet, le S Tibet vient s'accoler au continent asiatique. La suture Bangong Nuyiang sépare N et S Tibet. Début d'entrée en subduction et début de fermeture de Néotéthys.

Avant que l'Inde n'entre en collision avec l'Asie, la subduction du plancher de Néotéthys sous l'Asie entraîne la formation d'une chaîne de subduction qui deviendra le Transhimalaya. La vitesse de rapprochement entre l'Inde et l'Asie qui a pu être mesurée par paléomagnétisme était de 14 cm/an de –65 à –50Ma, elle tombe alors à 5 cm/an du fait de la collision entre les rebords continentaux, la distance entre Inde et Asie était alors de 1200km. Il est estimé que la collision a ensuite "raccourci" l'Inde de 1000 km. Lors de la subduction, création d'un prisme d'accrétion de sédiments océaniques.

La croûte continentale trop légère a refusé de subducter et elle se désolidarise du manteau supérieur à l'exception de quelques lambeaux.

La chaîne himalayenne commence à se former par empilement successif de morceaux de croûte. Au niveau de la suture du Tsang Po, il s'est produit un phénomène équivalent à celui qui a donné naissance au massif de Dora Maira dans les Alpes: suite à la subduction, remontée de lambeau de croûte (exhumation) avec présence de coésite (silice HT HP) voire de diamants. Ces fragments seraient descendus à plus de 100km de profondeur.

L'Himalaya n'a pas une racine profonde comme celle des Alpes, le serrage et le soulèvement pourraient être contemporains contrairement aux Alpes. La fermeture du bassin arrière arc a laissé une cicatrice: la suture Shyok qui n'est pas une suture ophiolitique.

Aujourd'hui le raccourcissement se poursuit dans l'Himalaya alors qu'il a cessé dans les Alpes.

Au niveau du Tibet, la croûte continentale a une épaisseur de prés de 70km soit le double de la normale. Les mesures sismiques faites ont confirmé que la croûte était doublée sous le Sud Tibet jusqu'à la suture du Tsang Po.

31/01/05

Articles de La Recherche et/ou Pour la Science concernant le fluage post orogénique. La quantité de débris trouvés ne permet pas d'expliquer toute l'érosion des chaînes de montagne.

Les éléments post orogéniques ne sont pas affectés par la tectonique de l'orogenèse, par contre les éléments syn orogéniques sont concernés. Par exemple les granites des Alberges près de Bourg d'Oisans, de la Meije et du Soreiller ne sont pas affectés alors que des granites datant de la formation des Alpes ont été lités en ortho gneiss comme le massif de Berguell. Par ailleurs, la plupart des granites des Alpes sont hercyniens et ont été repris dans la formation des Alpes: socle du Grand Paradis qui affleure aux Ecots.

Le paléomagnétisme permet des datations remontant au maximum au jurassique car il faut avoir une référence. Cette référence est donnée par les planchers océaniques et les plus anciens ont 150 à 160 Ma.

Lors de la fermeture de Paléotéthys, il y a formation d'une chaîne liminaire qui donnera naissance au plateau du Nord Tibet. Le Transhimalaya résulte d'une chaîne de subduction engendrée par Néotéthys lors de la subduction sous le Sud Tibet, d'où l'apparition d'un magmatisme, la formation d'un bassin arrière arc et l'apparition de la suture secondaire de Shyok lors de la fermeture du bassin arrière arc.

La vergence de la subduction est vers le N (sous l'Asie) alors qu'elle est vers le sud pour les Alpes. Il n'y a subduction que du manteau lithosphérique sous l'Asie avec des lambeaux de croûte, il y a décollement de la croûte continentale indienne trop légère au niveau du Moho et collision des croûtes au niveau de la MCT ce qui crée des particularités géologiques. La chaîne himalayenne commence à se former par empilement successif de morceaux de croûte.

Au S, la MBT marque la séparation avec la zone pré ou sub himalayenne. La MST est juste au N de la plaine du Gange où se retrouvent des conglomérats des débris de l'érosion qui sont l'équivalent des molasses des Alpes.

A la formation de Néotéthys, la cassure de la lithosphère s'est faite de manière oblique (grand cisaillement plat) ce qui a certainement favorisé le décollement de la croûte et la formation d'un prisme d'accrétion sédimentaire (marge active de l'Asie). La marge passive de l'Inde passe en subduction sous l'Asie.

Le rift d'Afrique de l'Est peut être l'amorce du prochain bloc se détachant de l'Afrique vers l'Inde et l'Asie. La vitesse de l'ouverture de ce rift est plus faible que celle qui amorce les mouvements plus au N (zone arabique).

Analyse des phénomènes au niveau de la MCT.

Sous la MCT, les roches présentes une forte linéation parallèle à la cassure, le métamorphisme est plus important en surface prés de la cassure que plus loin et plus profond (fer à repasser). Le métamorphisme habituel est d'autant plus fort que l'enfouissement a été profond.

Il s'agit d'un métamorphisme inverse car il diminue en allant en profondeur. La MCT correspond au chevauchement de la dalle du Tibet sur le moyen Himalaya. La MCT est une zone de friction très importante et c'est cette friction qui est source de métamorphisme, ce métamorphisme diminuant quand on s'éloigne de la MCT, que ce soit en profondeur dans le moyen Himalaya ou vers le haut dans la dalle du Tibet. Rappel: les températures minimales pour qu'il y ait formation de chlorite et de sillimanite sont respectivement de 350 et 600°C.

Lors de la formation du prisme d'accrétion et du déplacement de la Dalle du Tibet, des sédiments froids ont été enfouis sous la dalle et ont relargués de la vapeur d'eau. Cette vapeur d'eau remonte dans la dalle du Tibet et provoque la fusion partielle des roches. Le magma provient de la fusion partielle de roches crustales qui sont donc déjà riches en silice. Le granite qui résulte de la cristallisation de ce magma est donc plus riche encore en silice et appauvri en éléments ferro magnésiens qui sont souvent plus foncés. Ces granites renferment peu de biotite, beaucoup d'orthose et de quartz: ils sont appelés leucogranites (granite blanc).

D'un coté de la MCT, il y a donc du métamorphisme inverse et de l'autre des leucogranites.

Coupe de la région de Ladakh au crétacé sup. On retrouve une coupe du même type que celles des domaines alpins et une caractérisation du même type par domaine pourrait être faite.

On retrouve des fossiles sur les plus hauts sommets de l'Himalaya, ils se sont déposés quand l'Inde était africaine.

Au niveau des Siwaliks, le raccourcissement est actuellement de 2mm/an. Dans les Alpes, le raccourcissement est devenu nul entre Grenoble et Turin ce qui signifie que le rapprochement de l'Afrique par rapport à l'Europe est absorbé par les subductions dans la Méditerranée. L'Inde a été guidée dans son rapprochement vers l'Asie par deux failles transformantes, ce qui a favorisé la collision de L'Inde sur l'Asie et la déformation frontale et latérale de cette dernière. Cette collision a provoqué la surrection de l'Himalaya mais aussi l'expulsion latérale vers l'E d'éléments de la croûte. La collision a provoqué des fossés d'effondrement où s'est notamment implanté le lac Baïkal.

La collision a provoqué un bombement de la lithosphère et une remontée de l'asthénosphère. Il en a résulté une distension crustale et la formation de rift continentaux passifs ( conséquences d'une compression et non d'une dissociation). Cette extrusion de l'Indochine suite à la collision de l'Inde a été confirmée par des mesures paléomagnétiques.

ISOSTATISME et SUPPORTAGE de l'Himalaya. (hors cours, dossier pour la science 06/1995)

Les géologues se sont rendu compte très tôt que l'Himalaya n'avait pas une racine suffisamment importante pour soutenir la chaîne par simple isostasie. La poussée d'Archimède s'exerce dans les liquides, l'asthénosphère n'est pas liquide et c'est sa ductilité due à la température élevée (1300°C au niveau du Moho) qui permet à cette poussée de s'exercer à long terme.

Un autre paramètre est à prendre en compte: la rigidité de la lithosphère. Le poids très important que représente l'Himalaya fait fléchir la croûte lithosphérique un peu comme le plateau d'une table qui serait surchargée, la lithosphère se déforme et crée une dépression sous et tout autour de la chaîne de montagne et la poussée s'exerce alors sur le fond de cette dépression qui a une surface bien plus grande que la seule chaîne de montagnes.

Lorsque la subduction du plancher océanique de Néotéthys sous le Tibet s'est bloquée (–70Ma) lorsque la croûte indienne a refusé la subduction, la MCT est apparue et une partie de la croûte a néanmoins subducté. Il y a –20 à –10Ma, la MBT est apparue et la MCT est devenue inactive. Une seconde a donc été charriée vers le S soulevant la première (voir schéma plus haut). Il en résulte une plaque lithosphérique sous la chaîne de montagne plus épaisse mais insuffisante et surtout un ensemble résistant au fléchissement.

Son l'Himalaya, la croûte ne serait que de 55km environ ce qui est supérieur au reste de l'Inde (35 à 40km) mais bien inférieur aux 80km qui seraient nécessaires pour que les montagnes "flottent". Par contre le plateau tibétain dont l'altitude est supérieure à 4500m a une racine de 65 à 70km d'épaisseur et il "flotte" selon Archimède.

La lithosphère sous les Alpes serait deux fois moins épaisse que sous l'Himalaya et elle résisterait moins au fléchissement. Ce serait aussi le cas des Rocheuses canadiennes.