Activité hors séquence des chevauchements dans la syntaxe nord-ouest himalayenne : apports de la modélisation analogique et quantification quaternaire par analyse morphotectonique

L’Himalaya est un prisme orogenique cylindrique, repondant dans son ensemble aux caracteristiques du prisme de Coulomb. Ainsi, la localisation de la deformation s’effectue principalement au front du prisme et les chevauchements transportes ne sont affectes que par de faibles reactivations hors sequence. Cependant, la terminaison ouest de la chaine himalayenne, appelee syntaxe nord-ouest himalayenne, apparait comme une singularite. Cette region correspond a une zone d’interaction entre differentes directions de deformation, avec, d’est en ouest, la chaine du Pir Panjal au sud du bassin du Cachemire orientee NW-SE, la syntaxe d’Hazara-Kashmir et la chaine des Salt Range orientee E-W, et la chaine des Sulaiman Range orientee NE-SW. La sequence normale de deformation dans la syntaxe nord-ouest himalayenne n’est pas respectee : une activite hors sequence importante, caracterisee par une deformation accommodee sur des structures internes au front de la chaine, a ete mesuree dans la chaine des Salt Range par l’etude structurale de la region. De plus, la chaine du Pir Panjal presente une activite tectonique hors sequence a l’echelle du cycle sismique : le seisme du Kashmir de magnitude Mw = 7.6 du 8 octobre 2005 s’est produit sur la faille de Balakot-Bagh (extremite nord-ouest du Medlicott Wadia Thrust, MWT) situee a plus de 100 km du front de la chaine. Ces observations posent deux interrogations : (i) la deformation hors sequence observee dans la syntaxe nord-ouest himalayenne a l’echelle du cycle sismique et a l’echelle long terme existe-t-elle a l’echelle intermediaire ? (ii) la configuration geometrique de la syntaxe nord-ouest himalayenne favorise-t-elle la deformation hors sequence observee ? Pour repondre a ces questions nous avons entrepris une etude de terrain morphotectonique afin de caracteriser la deformation dans la chaine du Pir Panjal. Pour cela, nous avons cartographie le long de la riviere Chenab 7 niveaux de terrasses d’abrasion au toit du MWT, et trois evenements d’aggradation regionaux que nous avons dates grâce a trois methodes (53 echantillons 10Be, 6 OSL et 4 14C). Ces remplissages se terminent aux environs de 35 ka, 15 ka et 3.5 ka a la fin d’episodes de moussons intenses. La topographie de ces terrasses a ete mesuree grâce au GPS cinematique et une station totale, et leur deformation montre qu’il existe actuellement deux structures actives dans cette region : la structure frontale qui conduit au developpement d’un anticlinal, et un grand chevauchement situe 20 km en position interne : le Riasi Thrust (portion du MWT). La majorite du raccourcissement, qui atteint 16 mm/an dans la region, est accommodee par le Riasi Thrust avec un deplacement sur la faille compris entre 10 et 14 mm/an. Le reste etant principalement accommode sur la structure frontale. L’etude du chevauchement situe encore en position interne, le Main Boundary Thrust, a montre que cette structure n’est plus active depuis 15 ka. En parallele, nous avons realise une serie de 24 experiences analogiques en utilisant une boite a sable dont la geometrie des bordures reproduit la partie externe de la syntaxe nord-ouest himalayenne et en faisant varier la rheologie basale et les epaisseurs de materiaux. Ces experiences ont montre un important raccourcissement perpendiculaire a la direction de convergence, et une influence de cette geometrie des conditions aux limites sur la sequence de deformation : le pourcentage de deformation hors sequence est plus important dans ce cas que dans celui d’un prisme cylindrique. Notre etude montre donc que la deformation hors sequence dans la syntaxe nord-ouest himalayenne existe aussi sur une echelle de temps intermediaire entre le cycle sismique et le long terme. Nous l’expliquons en partie comme une caracteristique de la deformation d’une forme en syntaxe. D’autres mecanismes tels que l’erosion due a de fortes precipitations locales et un heritage structural pourraient egalement etre envisages.