Plis dans une zone de convergence (chaîne de collision) : la vallée de Sarchu dans l'Himalaya, Ladakh (Inde)

Source - © 2010 Pierre Thomas

Figure 1. Plis couché dans la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde)

Il s'agit d'un beau pli couché à vergence Nord-Est affectant une série sédimentaire allant du Paléozoïque inférieur au Jurassique inférieur. Ce pli se trouve sur la rive droite de la vallée de Sarchu.

Les chaînes dites de collision sont des zones de convergence, avec collision de deux lithosphères continentales et/ou subduction d'une lithosphère continentale sous une autre lithosphère continentale. Cette convergence entraîne un fort raccourcissement, qui se traduit par des plis, des failles inverses et des chevauchements. Nous vous montrons cette semaine l'exemple des structures compressives visibles d'un même point d'observation dans la vallée himalayenne de Sarchu au Ladakh (Inde). Ce même « exercice » peut être fait en France, dans de très nombreuses vallées alpines ou pyrénéennes. Le style des structures (essentiellement des plis) est variable bien que toutes ces structures soient au même endroit d'une même chaîne. Cela est dû à la multiplicité des causes de variations : la convergence dans l'Himalaya a duré pendant des dizaines de millions d'années ; la vitesse et l'angle de la convergence Inde/Asie ont varié ; le raccourcissement a affecté des roches au comportements rhéologiques différents ; les roches affectées par la convergence ont pu être précédemment structurées par une tectonique antérieure…

Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 2. Vue globale d'un ensemble de « petits » plis dans la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Au centre gauche, les couches sont affectées par une faille inverse plate. Ces plis, parfois à vergence Sud-Ouest, affectent une série sédimentaire allant du Paléozoïque inférieur au Jurassique inférieur. Ces plis se trouvent sur la rive droite de la vallée de Sarchu.

Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 3. Vue détaillée d'un ensemble de « petits » plis dans la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Au centre gauche, les couches sont affectées par une faille inverse plate. Ces plis, parfois à vergence Sud-Ouest, affectent une série sédimentaire allant du Paléozoïque inférieur au Jurassique inférieur. Ces plis se trouvent sur la rive droite de la vallée de Sarchu.

Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 4. Un petit segment de la rive droite de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) On peut localiser sur cette vue globale les figures 1 à 3 : en bas au centre, le pli de la figure 1, et en haut à gauche les petits plis des figures 2 et 3. Le fait d'avoir des plis déversés dans les deux sens à quelques centaines de mètres les uns des autres montre la complexité de la tectonique ayant entraîné le raccourcissement régional.

Source - © 2010 Google, modifié Figure 5. Localisation de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Les plis des figures 1 à 4 sont localisés rive droite, au voisinage de la flèche rouge ; les plis des figures 7 à 13, sont situés rive gauche, au voisinage de la flèche jaune.

Source - © 2010 Google Figure 6. Localisation de l'HJimalaya et de la vallée de Sarchu, Ladakh (Inde)

Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 7. Un petit segment de la rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Cette vue, rive gauche, fait face à la vue, rive droite, de la figure 4. En bas, localisation des détails des figures 8 et 9 (cadre bleu), 10 et 11 (cadre vert) et 12 (flèche noire).
Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 8.  Zoom sur un pli en Z, en rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) En haut à gauche, un autre pli avec une autre géométrie. Localisation : cadre bleu de la figure 7.	Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 9.  Zoom sur un pli en Z, en rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Localisation : cadre bleu de la figure 7.
Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 10.  Zoom sur un ensemble de plis complexes, en rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Au centre, on voit une série de plis couchés superposés à plans axiaux horizontaux. Près du centre, à droite, on voit un vaste pli dont le plan axial est incliné de 45°. Localisation : cadre vert de la figure 7.	Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 11.  Zoom sur un ensemble de plis complexes, en rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) À gauche, on voit une série de plis couchés superposés à plans axiaux horizontaux. À droite, on voit un vaste pli dont le plan axial est incliné de 45°. Localisation : cadre vert de la figure 7.
Source - © 2010 Pierre Thomas Figure 12.  Pli déversé vers le Sud-Ouest, en rive gauche de la vallée de Sarchu, Himalaya, Ladakh (Inde) Ce pli correspond au pli localisé par la flèche noire de la figure 7, mais vu ici sous un autre angle, la photo ayant été prise quelques centaines de mètres en amont du site des prises de vues des figures 7 à 11.

Globalement, l'Himalaya résulte de la convergence entre les plaques indo-australienne et eurasiatique. Ce mouvement de convergence entraîne une anisotropie des contraintes à l'échelle régionale : à l'échelle régionale, la contrainte N-S (parallèle au mouvement de convergence) est supérieure à la contrainte E-O. Dans le détail, les relations entre les structures tectoniques et le champ de contrainte régional sont fort complexes. En simplifiant, on peut dire que, dans le cas des plis et failles inverses, la contrainte la plus forte σ₁ est horizontale, parallèle à la direction de raccourcissement (ici N-S) et donc globalement perpendiculaire aux axes de plis et à la direction des failles inverses. La contrainte minimale, σ₃, est verticale. C'est dans cette direction (verticale) que se fait l'allongement, en l'occurrence l'épaississement crustal. La contrainte intermédiaire, σ₂, est horizontale et globalement parallèle aux axes de plis et à la direction des failles inverses (ici E-O). Nous verrons les deux prochaines semaines que, dans la région indo-pakistanaise, la convergence N-S entre la plaque eurasiatique et les plaques qui la bordent au Sud (plaque indo-autralienne et plaque arabique) a pu créer d'autres structures que des plis ou failles inverses et chevauchantes.

Source - © 2010 Pierre Thomas

Figure 13. Représentation très simplifiée des structures tectoniques associées à un raccourcissement N-S et à une élongation verticale (= épaississement crustal) : pli, faille inverse et chevauchement, pli-faille…

Le champ de contrainte régional ayant engendré ces structures est schématisé en haut. Ce champ de contrainte est dû à la convergence N-S entre la plaque eurasiatique et les plaques situées plus au Sud (plaque indo-australienne dans le cas de l'Himalaya).