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Les conditions géodynamiques de la formation des Andes explorées expérimentalement

Une équipe de chercheurs a exploré expérimentalement via un dispositif inédit les conditions géodynamiques dans lesquelles une déformation compressive de la plaque tectonique supérieure pourrait être rendue possible dans un contexte de subduction océanique.

Les conditions géodynamiques de la formation des Andes explorées expérimentalement

© Nicolas Prieto - Unsplash

Date de publication : 29/11/2023

Presse, Recherche

Les plaques océaniques plongent dans le manteau le long de zones de subduction en s’enfonçant sous une autre plaque, généralement continentale. Ce processus, facilité par la densité de la plaque océanique plongeante, génère habituellement peu de déformation. En effet, en dehors de la formation d’un prisme d’accrétion1 au front même de la limite des deux plaques, la déformation de la plaque supérieure est le plus souvent neutre ou extensive. Les Andes représentent cependant une exception à l’époque actuelle, avec une déformation compressive importante le long de la marge ouest du continent sud-américain, générant l’un des plus forts reliefs observés sur Terre, depuis la fosse océanique jusqu’aux hauts sommets de l’Altiplano.

Une équipe de chercheurs de l’IPGP, de Géosciences Rennes et d’ISTerre ont exploré expérimentalement les conditions géodynamiques dans lesquelles une telle déformation de la plaque supérieure pourrait être rendue possible dans un contexte de subduction océanique. Un dispositif inédit permet la mise en mouvement de sirop de glucose, utilisé comme analogue au manteau terrestre, afin de créer un flux mantellique. Celui-ci génère une force de traction sur les plaques, pouvant accompagner ou s’opposer à la subduction en fonction de sa direction. On observe ainsi une déformation compressive de la plaque supérieure lorsque celle-ci est fixée et que le flux mantellique circule dans le sens de la subduction de la plaque océanique. L’intégration de plusieurs bandes de silicone de différentes viscosités dans la plaque supérieure permet de confirmer le rôle exercé par la résistance de la lithosphère sur la localisation de la déformation, avec une quantité de déformation significativement plus importante dans la bande de silicone la moins visqueuse, c’est-à-dire la plus faible (bande orange sur la figure).

Comparaison entre le modèle 5 de Habel et al. (2023) (A, B) et le cas particulier des Andes à ~20°S (C, coupe des Andes modifiée d’après Armijo et al., 2015). Le modèle 5 est illustré au travers d’une vue de dessus oblique (A) et d’une vue latérale (B) du dispositif expérimental. Dans ce modèle, la plaque supérieure est fixée aux parois du dispositif (backwall) et est pré-structurée, avec une bande de silicone de viscosité plus faible (orange). Le flux mantellique imposé, avec une vitesse de 10 cm/an (mise à l’échelle), se fait dans le sens de la subduction. Dans ce cas, la plaque supérieure se déforme, et la déformation se localise préférentiellement dans la bande silicone orange.

Ces résultats novateurs permettent de mieux comprendre les conditions qui ont pu mener à l’orogénèse andine2. Ils ont été publiés dans Tektonika, une revue lancée récemment dite « Diamond Open-Access »3.

 

1. Accumulation de sédiments d’origine océanique qui ne passent pas dans la subduction, sous la forme d’écailles tectoniques imbriquées.

2. Formation de la chaîne de montagnes de la Cordillère des Andes

3. Type de revue permettant aux scientifiques de lire et de publier en accès ouvert et sans frais, tout en étant évalués par leurs pairs.

Ref : Habel T. , Replumaz A., Guillaume B., Simoes M., Geffroy T., Kermarrec J.-J., Lacassin R., Upper-plate shortening and mountain-building in the context of mantle-driven oceanic subduction, Tektonika, 1 (2), doi:10.55575/tektonika2023.1.2.39, 2023.

Les données issues de ces travaux sont librement accessibles dans l’IPGP Research Collection : https://doi.org/10.18715/IPGP.2023.ldbm60lm

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