RUPTURE OF ANTICLINE HINGES THROUGH SHEARING OF THEIR LONGER LIMB : A KIND OF THRUSTING PROCESS LITTLE RECOGNIZED, VISIBLE IN THE SUBALPINE RANGES OF THE WESTERN ALPS.
par Maurice GIDON*
* Laboratoire de Géologie Alpine associé au CNRS (URA 69),
Université Joseph FOURIER, INSTITUT DOLOMIEU, 15 Rue Maurice Gignoux,
38031 GRENOBLE CEDEX, FRANCE.
Résumé : On présente plusieurs exemples bien observables d'un processus de formation des chevauchements auquel il est peu fait appel dans la littérature : il s'agit du cas où ils prennent naissance, à la voûte d'un pli antiforme, par décollement de la tranche supérieure du flanc long de ce dernier. Dans les cas étudiés le niveau de décollement parait souvent déterminé de façon quasi aléatoire, sans liaison avec des variations lithologiques significatives. La position de la rupture de détachement, au voisinage de la charnière, s'explique aisément et ne saurait être le fruit du hasard, notamment lorsque l'antériorité de cette dernière apparait comme certaine. C'est donc l'existence d'un anticlinal qui est ici à l'origine de la localisation du chevauchement (et non le chevauchement qui génère le pli, comme dans le schéma actuellement le plus classique).
Mots-clefs : Chevauchements, Plis, Alpes occidentales, Tectogénèse.
Summary : Some examples of anticlines are presented, the hinges of which are broken off by thrusts which originate inside the outer beds of their long limbs. This unusual disposition probably results from the fact that the fold antidated the thrust, and thus should not be considered as abnormal. Although such structures have not already been commonly observed they may develop inside many kinds of lithological formations and so be more frequent in nature than hitherto believed.
Key words : Folds, Thrusts, Western Alps, Tectonics.
Fig.1. - Schéma de situation des localités citées (localités voisines de Grenoble).
Fig.1. - Location sketch map : examples around the city of Grenoble (Northern subalpine ranges).
Fig.2. - Schéma de situation des localités citées (localités voisines de Digne). Le déplacement de la nappe de Digne est dirigé du NNE vers le SSW.
Fig.2. - Location sketch map : examples north of the city of Digne (Southern subalpine ranges).
Fig.3. - Coupe naturelle de l'anticlinal occidental de la Chartreuse, sous le village des Egaux (localisation fig.1).
La flèche de chevauchement de la partie supérieure de l'Urgonien, par rapport à la voûte de l'anticlinal, ne peut pas être évaluée, du fait de l'érosion. Le niveau de décollement, inaccessible, ne montre aucune particularité notable et ne correspond qu'à une vire très modeste dans la falaise.
Fig.3. - Natural cross-section, at Les Egaux, along the Guiers Vif river, through the western anticline of the Chartreuse massif. The length of the overthrust cannot be evaluated. No lithological pecularities are observed along the flat thrust surface.
Fig.4. - Bordure nord du front de taille de la carrière de La Buisse, dans les calcaires du passage Jurassique-Crétacé ("marbres batards"). La charnière en genou de l'anticlinal du Ratz n'est qu'ébauchée dans le bord gauche de la figure mais se développe quelques dizaines de mètres plus à l'Ouest.
On remarque ici que l'amorçe de la rampe se fait à un endroit (repéré par un astérisque) où s'observent des biseaux stratigraphiques, ce qui peut suggérer une relation de cause à effet.
Fig.4. - Section observed on the western side of the great quarry of La Buisse, near the western hinge of the box fold known as "anticlinal du Ratz" (Southern Jura ranges : Jurassic shelf limestones). The thinning out of some beds can be seen at the very point (shown by a *) were the ramp of the minor thrust originates.
Fig.5. - Les falaises sud du Pic Saint-Michel, au NW du Col de l'Arc, montrant le pli-faille dessiné par l'Urgonien. Un chevauchement mineur se développe dans le flanc supérieur du pli-faille. On remarque son plongement vers l'W, qui est calqué sur celui des couches au sein desquelles il prend naissance, ce qui souligne le rôle du glissement couches sur couches dans sa formation.
a - vue d'ensemble : le cadre indique la situation du secteur représenté en détail ( en - b).
b - vue de détail du secteur où le chevauchement mineur créé par décollement au sein de l'Urgonien inférieur devient apparent (noter l'absence de particularités morphologiquement exprimées, dans la succession, à ce niveau ; sur place on n'y observe également aucune variation notable de la lithologie).
Fig.5. - The southern cliffs of the Pic Saint-Michel, north of the Col de l'Arc, showing a major stretch thrust. Its hinge is partly cut by a secondary thrust, starting inside the upper limb. This thrust dips westward as do the beds inside which it is initiated.
a - General view ; b - detail of the secondary thrust.
Fig.6. - Un chevauchement mineur dans le versant E du Mont Rachais. L'accident chevauchant visible ici se branche sur un pli mineur hectométrique situé à l'E (l"'anticlinal de la Pinotte", Gidon, 1981). Il n'y a aucune particularité perceptible qui justifie la localisation du décollement au niveau où il apparait dans la succession monotone de couches décimétriques à métriques du "Séquanien".
Fig.6. - A minor thrust in the eastern slopes of the Mont Rachais mountain. At the hinge of the anticline, where the thrust is initiated, no lithological pecularity is shown by the "Séquanian" monotonous beds.
Fig.7. - Les chevauchements du Mourre du Barri. Ces accidents, notés O2, se greffent sur des antiformes de série inverse (notés P1), d'axe N70. Ils sont en outre dotés d'une vergence S, avec des crochons N120. Les plis P1 sont affectés d'une déformation qui tord leur plan axial et qui aboutit, dans leurs parties hautes à la rupture de charnière. Outre que cette déformation s'applique à une série déjà renversée, la direction de cisaillement indiquée par les axes des crochons correspond exactement à celle du déplacement de la nappe de Digne qui a dû passer peu au dessus de l'actuelle surface topographique. Il est donc clair, ici, que ce n'est pas au cours du plissement, mais par l'effet d'un cisaillement tardif, surimposé, que s'est effectué le décollement dans les flancs longs.:
Fig.7. - The Mourre du Barri minor thrusts (location on fig.2). The N75 trending P1 folds have been overturned after deposition of the Tertiary. It is obvious that the O2 minor thrusts formed later. They have probably been induced by the motion of the Digne major thrust, since they are localized at the upper part of the structure and accompanied by S-verging minor folds whose axes trend N120, as can be expected from such a drag effect.
Fig.8. - L'écaille de Canaple (coupe synthétique). Le décollement se fait, au sein de l'Urgonien, à la faveur des niveaux marneux des "couches à orbitolines". Il prend naissance peu à l'W de la voûte même du pli principal, à proximité du sommet du Charmant-Som, et s'amplifie vers le S jusqu'à atteindre une flèche kilométrique. Il sectionne alors un repli plus occidental du même système de plis, ce qui montre que le chevauchement s'est formé aux dépens de plis prééxistants.
Fig.8. - A local "horse" under the major thrust of the eastern Chartreuse massif, the so-called Ecaille de Canaple. The basal thrust of this unit cuts off through the antidated minor folds of the major "anticlinal de la Chartreuse médiane". Thus it is obvious that it occured later than folding. The Canaple thrust results from a decollement of the upper beds of the Urgonian limestone along a "flat" located inside the marly "Couches à orbitolines".
Fig.9. - Coupe synthétique schématique de l'Ecaille d'Aiguebelle, aux environs d'Esclangon (N. de Digne).
Cette coupe tient compte des observations effectuées sur les versants N et S du Collet d'Esclangon, c'est à dire sur plusieurs transversales (de sorte qu'elle n'est vraiment à l'échelle en aucun point). Elle met en évidence l'origine de l'écaille d'Aiguebelle, par décollement à l'intérieur de la Molasse rouge et à la voûte même de l'anticlinal de La Maurière. Dans les ravins du Rousset le chevauchement revèt l'aspect d'une simple surface de faille inverse qui sectionne et redouble les bancs de la Molasse rouge oligocène. Le cisaillement subparallèle aux couches qui en est responsable se manifeste à d'autres niveaux, plus bas par des failles inverses mineures et plus haut par le détachement d'une écaille secondaire (Crète de Beilet).
La mise en place de l'écaille d'Aiguebelle est synsédimentaire des molasses marines du Miocène inférieur. En effet le front de l'écaille est cacheté par les couches inférieures de la formation de Valensole (dans lesquelles elle se dilacère en olistolites et, d'autre part le rebroussement du flanc E du synclinal d'Esclangon, dont l'avançée de cette écaille est visiblement la cause, s'accompagne de biseaux de discordance progressive dans ces molasses marines.
Dans la Molasse rouge, l'avançée de cette écaille est, par ailleurs, responsable de la formation de crochons accusés (surtout visibles dans le ravin d'Aiguebelle, vers la cote 950), et de plis hectométriques localisés sous le chevauchement. Ces plis, observables aussi bien au N dans le ravin du Vèze qu'au S dans celui d'Aiguebelle, ont été basculés vers le S, de sorte que leur schistosité est ainsi devenue subhorizontale dans les flancs redressés jusqu'à la verticale. Ils s'amortissent vers le haut de la série au sein des molasses grises (ce qui a pu être interprété comme le cachetage d'une phase aquitanienne [Gigot et al, 1974]).
Fig.9. - a synthetic cross section of the Écaille d'Aiguebelle, in the vicinity of Esclangon hamlet (east of the Bès river : see location on fig.2). The Écaille d'Aiguebelle thrust is of Miocene age and functionned synsedimentarily during the deposition of the "Molasses marines". This conclusion is supported by (1) the presence of progressive unconformities in these beds, (2) their overturning under the thrust at Le Serre mountain, and (3) the fact that, slightly to the SW, the tip edge of this tectonic unit was reworked into olistolites at the beginning of the deposition of the continental Mio-Pliocene Valensole Formation. The thrust starts inside the "Molasse rouge" marls and sandstone, at the top of a preexisting anticline (The latter was covered by the Oligocene beds before being accented during Miocene times)
Fig.10. - Schémas théoriques, montrant les différences entre 5 cas de relations qui peuvent être envisagées entre plis et chevauchement :
a - pli de rampe ; b - pli d'amortissement ; c - pli-faille ; d - chevauchement par décollement dans le flanc long d'un pli (processus examiné dans cette note) ; e - chevauchement par rupture d'un banc "d'armature" (Strut thrust, selon Willis et al, 1934). Dans ce dernier schéma l'apparition du chevauchement était attribuée à la compétence plus forte des couches de la voûte vis à vis de celles du coeur du pli, replissées en accordéon. Or dans aucun des cas présentés ici un tel facteur ne peut être mis en cause car la rupture se produit au sein même de formations relativement homogènes et non pas à leur limite.
Fig.10. - Five kinds of possible interrelations between a thrust and an anticline: a - the ramp fold ; b - the fault-propagation fold ; c - the kind of thrusting here described ; e - the strut thrust (after Willis et al, 1934)