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Thèse en sciences de la Terre, soutenue le 27 octobre 2022 par Adrien Pantet, rattaché à l’Institut des sciences de la Terre (ISTE) de la FGSE.
Les Alpes pennines, situées dans la partie centrale de l’arc alpin, sont étudiées par les géologues depuis la fin du XIXe siècle. Leur structure géologique particulière permet d’exposer à l’affleurement à la fois les unités profondément enfouies lors de la collision alpine et celles ayant conservé une position plus superficielle. Pour ces raisons, les Alpes pennines constituent un cadre idéal pour l’étude des processus de collision continentale. Bien que la mise en évidence des structures géologiques à grande échelle et la délimitation des principales unités tectoniques datent de plus d’un siècle, des questions fondamentales concernant l’évolution tectonique du massif sont encore non résolues et controversées. Elles concernent notamment la position et la géométrie de premier ordre de certaines limites tectoniques majeures, ou les mécanismes responsables d’intercalations de niveaux de sédiments de marge continentale au sein de roches d’origine océanique.
Les principales questions abordées dans le cadre de ce travail concernent:
- la position et la géométrie de la limite séparant les unités dérivées de la paléo-marge continentale européenne de celles dérivées du paléo-domaine océanique piémontais, en particulier la position de la limite séparant la nappe du Mont Fort de la nappe du Tsaté dans le secteur s’étendant entre le val de Bagnes et la région de Zermatt;
- la nature des mécanismes responsables des intercalations de sédiments de marge continentale des unités des Cimes Blanches et du Frilihorn dans les Schistes Lustrés et les roches d’origine océanique.
L’étude repose principalement sur un travail d’observation sur le terrain incluant l’étude de la structure, de la stratigraphie et des contacts entre les unités, ainsi que le levé de cartes géologiques détaillées de secteurs clés. L’étude de terrain a été complétée par la construction de coupes géologiques, la compilation de cartes tectoniques et la modélisation géométrique 3D de la déformation. Des observations au microscope optique et par cathodoluminescence ainsi qu’une étude de la cristallinité du graphite par spectroscopie Raman ont également été réalisées.
Notre étude des contacts entre le socle de la nappe du Mont Fort et les sédiments mésozoïques de la Série d’Evolène et de la Série Rousse, permet de mettre en évidence la nature stratigraphique de ces deux contacts, actuellement interprétés comme des chevauchements alpins séparant des unités tectoniques distinctes. Nous montrons que les discordances caractérisant ces contacts résultent de l’existence de failles d’extension synsédimentaires d’âge jurassique plutôt que de contacts tectoniques alpins. Selon notre interprétation, l’ensemble formé de la Série d’Evolène et de la Série Rousse constitue la couverture sédimentaire autochtone de la nappe du Mont Fort. Le contact entre la Série Rousse et les Schistes Lustrés sus-jacents caractérisés par des intercalations de roches magmatiques d’origine océanique marque la limite tectonique majeure séparant les unités penniques moyennes, dérivées de la marge continentale européenne, des unités penniques supérieures, dérivées du bassin océanique piémontais. Une redéfinition de la nappe du Tsaté est proposée, excluant la Série Rousse et incorporant uniquement les unités de Schistes Lustrés d’origine océanique.
L’étude des unités des Cimes Blanches et du Frilihorn, dans la vallée de Zermatt, le Turtmanntal et le Valtournenche, permet de montrer que ces sédiments de marge continentale reposent stratigraphiquement sur le socle formant le pli de l’Alphubel à l’est de Zermatt. Ils sont surmontés, également stratigraphiquement, par des Schistes Lustrés de la Série Rousse dépourvus d’intercalations de roches d’origine océanique. Ces observations permettent de proposer un schéma tectonique nouveau, dans lequel les unités des Cimes Blanches et du Frilihorn, ainsi que le socle formant le pli de l’Alphubel, constituent la prolongation orientale de la nappe du Mont Fort, localement intercalée sous forme de plis extrêmement étirés au sein des unités d’origine océanique.
Ce travail permet de mieux contraindre la position des limites tectoniques étudiées et de proposer un modèle détaillé et cohérent pour expliquer les différentes étapes de mise en place des nappes constituant ce secteur des Alpes pennines.