Les Alpes subissent une déformation complexe. © Gorilla, Adobe Stock
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Les Alpes se déforment… et pas que vers le haut !

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Les Alpes résultent de la collision entre deux plaques tectoniques : la plaque adriatique, qui est associée à la plaque africaine, et la plaque européenne. Si, à l'origine, les reliefs de cette grande chaîne de montagnes étaient principalement liés à des contraintes compressives, la dynamique actuelle des Alpes est bien plus complexe. Une étude portant sur des données de sismotectonique a ainsi permis de montrer que, si les Alpes continuent de grandir, la majorité de la déformation que subit le massif alpin est désormais d'origine décrochante et extensive, et non plus compressive.

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Les reliefs alpins se sont formés lors de multiples phases de collision, qui ont entrainé la formation de plis, de chevauchement et l'empilement de nappes.

Les Alpes sont le résultat d'une collision entre deux plaques tectoniques. La poussée continue de la plaque adriatique vers le nord engendre ainsi une déformation qui va des zones internes vers le front externe de l'arc alpin. Les plus hauts sommets des Alpes occidentales, comme le Mont Blanc, les Aiguilles Rouges ou le massif de Belledonne, sont en effet localisés sur la partie externe de la chaîne de montagnes. Ces massifs bordent le front pennique qui représente la structure compressive principale.

Plissement créé par le passage de la nappe de Digne lors de la formation des Alpes. © Morgane Gillard

Alors que l'on pourrait s'attendre à ce que les mouvements compressifs dominent toujours la dynamique alpine, la rotation anti-horaire actuelle de la plaque adriatique par rapport à la plaque européenne engendre un régime tectonique plus complexe, dominé par des mouvements décrochants et extensifs le long de failles cisaillantes et normales. Pour rappel, les mouvements décrochants se caractérisent par des glissements dans le plan horizontal, et non vertical comme pour les failles normales. L'activité sismique engendrée par les déplacements le long de ces réseaux de failles se distribue principalement le long de deux arcs : l'arc du Briançonnais, qui court le long du front pennique, et l'arc piémontais.

L’étude des séismes pour comprendre la déformation des Alpes

L'étude de cette activité sismique a permis à une équipe de chercheurs français d'affiner notre compréhension des modes de déformation que subissent les Alpes occidentales à l'heure actuelle. Plus de 30.000 événements sismiques enregistrés entre 1989 et 2013 ont ainsi été compilés. Les données proviennent des différents réseaux sismiques français (Sismalp et RénaSS) mais également des réseaux suisse et italien. Cette importante masse de données de haute qualité a permis de localiser précisément les différents événements sismiques et de définir leurs mécanismes au foyer -- c'est-à-dire la façon dont la faille s'est déplacée au moment de la rupture sismique -- et d'obtenir le champ de contrainte -- l'orientation et l'intensité des forces qui s'appliquent en tout point.

Carte de la sismicité des Alpes occidentales, illustrant la localisation des arcs sismiques briançonnais et piémontais. © Mathey et al., 2021, Solid Earth, CC by-sa 4.0

Les résultats, publiés dans Solid Earth, montrent notamment que la majorité des événements sismiques affectant les Alpes occidentales sont de nature décrochante, qu'un nombre important est de nature extensive et que seule une minorité de séismes sont d'origine compressive. De plus, il apparait que les événements décrochants sont distribués tout le long de la chaîne de montagnes alors que les mécanismes extensifs sont principalement restreints dans la partie interne de l'arc alpin, le long des arcs briançonnais et piémontais. La compression d'axe Nord-Sud est, quant à elle, limitée à la plaine du Po, en Italie.

Les mouvements compressifs sont minoritaires

Les résultats mettent en lumière la géodynamique complexe des Alpes. La chaîne de montagnes se déforme en effet suivant l'axe vertical avec un soulèvement continu dans les parties centrale et nord, a une vitesse de 1 à 2 mm/an. Les mouvements décrochants et en extension montrent par contre que les Alpes se déforment également dans le plan horizontal.

L'extension dans la partie centrale pourrait être liée à différents processus, comme l'ajustement isostatique lié à la fonte des glaciers et à l'érosion. La perte de masse associée à ces deux processus induit en effet un rebond de la lithosphère qui pousse la croûte continentale vers le haut. Ces processus pourraient expliquer 50 à 70 % du soulèvement actuel des Alpes. D'autres processus pourraient également intervenir, comme la dynamique profonde de la chaîne de montagnes, en lien avec la position du slab européen présent sous les Alpes occidentales.

Pour rappel, la formation des Alpes a été précédée par la fermeture d'un océan, l’océan Téthys ligure (ou Liguro-Piémontais), grâce à une subduction qui a entrainé la plaque européenne sous la plaque adriatique. À l'heure actuelle, il n'est pas clair que le slab (la plaque entrée en subduction) se soit détaché ou pas. L'hypothèse d'un slab détaché se situant désormais sous la marge Est des Alpes occidentales pourrait expliquer l'extension aussi bien que le soulèvement observé, à cause notamment du rebond lithosphérique qu'engendre la rupture du slab.

Interprétation 3D de la dynamique des Alpes occidentales, avec l’hypothèse d’un détachement du slab européen. © Mathey et al., 2021, Solid Earth, CC by-sa 4.0

La juxtaposition des mouvements compressifs et extensifs pose également de nombreuses questions. La seule zone de raccourcissement significatif dans l'arc alpin se trouve dans la plaine du Po. Ces mouvements compressifs sont directement juxtaposés avec la zone en extension et se situent à la limite entre les plaques adriatique et européenne. Cette zone présente une géométrie crustale complexe, notamment à cause de la présence d'un coin de manteau adriatique localisé entre les deux entités crustales (Ivrea Body).

Les interactions complexes entre le mouvement des plaques tectoniques et les forces de flottaison (rebond isostatique) sont certainement primordiales pour expliquer la cinématique actuelle des Alpes. Les auteurs proposent en particulier que les mouvements décrochants qui dominent désormais la dynamique alpine pourraient être engendrés par la rotation anti-horaire de la plaque adriatique par rapport à la plaque européenne.

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