Projet ANR-08-BLAN-0247 – TOPOAFRICA : Evolution of the African topography over the last 250 My from the sedimentary record to mantle dynamics
Programme : Blanc (BLANC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 500000.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 48 mois
Résumé : L'objectif de ce projet est de reconstituer la croissance de reliefs à très grande longueur d'onde (x1000km) et de quantifier la topographie associée sur les derniers 250 Ma et à l'échelle d'un continent – l'Afrique, afin de comprendre leurs relations avec la dynamique du manteau sous-jacent et, se faisant, apporter de nouvelles contraintes sur certains processus de surface. La plupart des études concernant la reconstitution des reliefs anciens, concerne les chaînes de montagne. Peu d'attention a été portée à des reliefs plus discrets à très grande longueur d'onde, soit avec une longueur d'onde d'au moins 1000 km pour une altitude comprise entre quelques centaines de mètres et 1000-2000m. Une utilisation directe des données géologiques pour estimer la paléotopographie est impossible. Le seul moyen de quantifier la topographie passée d'un continent est un couplage entre un modèle numérique de production (érosion) et de transport des sédiments et des données géologiques. La quantification des topographies méso-cénozoïques de l'Afrique sera fondée sur des cartes de mouvements verticaux (pas de temps 10 Ma) et de paléoprécipitations et sur les flux de sédiments terrigènes et la thermochronologie (tests du modèle). 18 pas de temps ont été définis du Trias à l'Actuel. Une des originalités de ce projet est de reposer sur des cartes paléogéographiques d'un style nouveau, avec définition des limites des paléo-bassins versants, les niveaux de base lacustres, les types et directions d'écoulements des systèmes fluviatiles… Ces données sont mises en bases de données et SIG (ArcGis). Les incertitudes sont quantifiées. Les cartes de mouvements verticaux, semi-quantitaives dans un premier temps, seront fondées sur l'évolution de la paléogéographie et sur la synthèse à l'échelle de l'Afrique des discordances à terre et en mer (sismique) enregistrant ces déformations et leurs conséquences (vallées incisées, prismes de régression forcée…). Cette connaissance des grandes périodes de déformation suppose un retour sur le terrain sur des chantiers ciblés. Les cartes de paléoprécipitations sont obtenues en couplant des simulations numériques climatiques avec une base de données géologiques répertoriant sous SIG l'ensemble des marqueurs du climat (lithologie, type d'argiles, paléosols, bois, pollens…). Les mesures de flux de sédiments terrigènes sont fondées sur la synthèse géométrique, chronostratigraphique et lithologique des bassins péri-africains (marges) et intra-africains (SAG). La thermochronologie repose sur la compilation (voire l'acquisition) des données disponibles pour l'Afrique. Le nouveau modèle numérique de production et transport de sédiment à l'échelle d'un continent (TOPOSED) a pour originalité d'investiguer séparément les processus d'érosion et de transport, tout en considérant qu'ils ne sont contrôlés que par la pente et la charge sédimentaire. Ce modèle sera validé au travers par des études de terrain ayant comme objectif la quantification des lois d'érosion physique et chimique. Un des objectifs est le bassin versant de l'Orange, avec l'inversion des données de nucléides cosmogéniques en utilisant un modèle à haute-résolution d'évolution du relief (CASCADE). Le continent africain est laboratoire naturel idéal pour tester l'effet topographique des différents modèles d'écoulements dans le manteau ou de déformation de la lithosphère. L'Afrique a été relativement stable et n'a pas connu d'activité tectonique majeure, exceptés les évènements de rifts au Crétacé et plus récemment du rift Est-africain, mais aussi la chaîne de montagne Atlas-Maghrebides. Pour comprendre la distribution de cette topographie anormale à grande échelle, nous souhaitons tester (1) la validité des mécanismes proposés (« upwelling » de manteau chaud…) par comparaison de l'évolution des mouvements verticaux en surface, établie dans la première partie du projet, avec les prédictions d'un modèle d'écoulement dans le manteau et (2) également les effets des processu