Tectonique, érosion et évolution du relief dans les Andes du Chili Central au cours du Néogene

• Main Author: Farias, Marcelo
• Language: FRE
• Published: Université Paul Sabatier - Toulouse III 2007
• Subjects: [SDU:STU:TE] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Tectonics; tectonique; géomorphologie; Andes; Chili; Néogène
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00256817; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/25/68/17/PDF/These.fr.pdf

Les structures tectoniques responsables du soulèvement de la Cordillère des Andes à la latitude de Santiago du Chili sont bien connues sur le versant argentin de la chaîne, où s'est développé au cours du Néogène un système chevauchant à vergence Est. Sur le flanc Pacifique de la Cordillère, par contre, les structures tectoniques sont mal connues, et il n'y a pas de consensus pour expliquer le soulèvement de la Cordillère Principale et la formation de la Dépression Centrale dans laquelle s'est installée la ville de Santiago et la majeure partie de la population du Chili. Nous montrons que le raccourcissement dans les Andes du Chili Central a débuté par une inversion tectonique à l'ouest de la chaîne qui a accommodé 16 km de raccourcissement entre 22 et 16 Ma. Ce raccourcissement fait suite à l'extension oligocène, responsable de la formation du bassin extensif de Abanico, lequel a été comblé par de plus de 6 km de roches volcano-sédimentaires. Cette quantité de raccourcissement reste modeste par rapport à celle accommodée sur le flanc oriental de la chaîne, principalement coté argentin, où la tectonique compressive est responsable de ~70 km de raccourcissement survenus entre 16 et 4 Ma.<br />Tectonique compressive et soulèvement des Andes chiliennes n'ont pas été synchrones. Le soulèvement a eu lieu principalement entre 8 et 4 Ma, c'est-à-dire plusieurs millions d'années après l'épisode compressif majeur survenu sur le versant chilien des Andes centrales. En effet, le soulèvement des Andes du Chili central résulte essentiellement du fonctionnement d'un chevauchement majeur à vergence Est, qui émerge en surface en Argentine, et qui est issu du plan de Bénioff à 60 km de profondeur. Cette structure est articulée en plats et rampes, et sa géométrie est contrôlée par la stratification rhéologique de la lithosphère continentale. Cette structure joue un rôle fondamental pendant le développement andin car elle contrôle le transfert des déformations et des contraintes depuis la zone de subduction vers le continent. On observe que l'épisode majeur de soulèvement de la chaîne est corrélé avec la mise en place des porphyres cuprifères géants (gisement de El Teniente) du Chili central.<br />La réponse érosive au soulèvement de la chaîne a été très lente. Nous montrons à l'aide d'âges d'exhumation obtenus par traces de fission sur apatites, et à l'aide de la datation de niveaux volcaniques déposés dans les vallées au cours de leur formation, que l'incision des vallées dans la Cordillère Principale a eu lieu plusieurs millions d'années après le soulèvement de la chaîne. Les contrastes lithologiques, en contrôlant la vitesse d'érosion, ont favorisé le développement d'une vallée parallèle à la côte, entraînant la capture des cours d'eau descendant de la haute chaîne par quelques fleuves majeurs. Ce phénomène a été modélisé à l'aide du code de calcul APERO. Nous pensons donc que la Dépression Centrale n'est pas d'origine tectonique sensu-stricto, mais qu'elle résulte aussi de la mise en place du réseau de drainage et de son contrôle par la lithologie. Son creusement provient de la réponse érosive au grand soulèvement du Miocène supérieur.<br />L'épisode majeur de soulèvement qui a lieu vers 10 Ma ne concerne pas seulement le Chili central. Il s'observe également dans les Andes centrales (Altiplano) et dans l'avant-arc du Pérou central. Pourtant, la vitesse de convergence entre les plaques Nazca et le continent diminue à cette époque. Par contre, la vitesse absolue vers l'ouest de la plaque Amérique du sud augmente, ce qui suggère que la vitesse absolue du continent, plus que la vitesse de convergence, exerce un contrôle majeur sur l'orogenèse andine.<br />Enfin, le Chili Central constitue une région de transition entre deux zones climatiques et géomorphologiques : la région nord, plus sèche, est dominée par les processus constructifs tandis que les processus érosifs sont prépondérants dans la région sud. Ce contraste contribue à la disparition de la Dépression Centrale au nord de 33°S, même si l'influence de la géométrie de la subduction, qui passe à une subduction horizontale au nord de 33°S est aussi à prendre en compte.