Caractérisation cartographique d'une différenciation verticale et horizontale de la déformation : application à la couverture sédimentaire de la plate-forme ardennaise

Mapping characterisation of vertical and lateral differentiation of the deformation : application to the Ardenne platform sedimentary cover

• Auteur / Autrice : Hakim Moulouel
• Direction : Francis Meilliez, Jean-Louis Mansy, Frédéric Lacquement
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 17/10/2008
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Famennien

Modèles en géologie

Cartographie géologique

Failles (géologie)

Dévonien

Plis (géologie)

Nord-Pas-de-Calais, Bassin houiller du (France)

Nappes de charriage

Roches sédimentaires

Avesnes-sur-Helpe (Nord)

Paléozoïque

Ardenne

Cycle hercynien

Mots clés libres

Déformation varisque

Chevauchement

Profil sismique

Résumé

La terminaison occidentale du Massif Ardennais expose largement, dans le Nord de la France la déformation varisque. Elle montre des structures plissées-faillées affectant des roches sédimentaires non métamorphiques à épi métamorphiques datées Dévonien à Carbonifère. Une image plus précise de la géométrie profonde du Front Nord Varisque est fournie par la ré-interprétation du profil sismique M146. Le trait majeur est l'existence d'un chevauchement basal d'échelle crustale, faiblement penté vers le Sud, dont l'émergence correspond à la zone faillée du Midi. Cette dernière limite au Nord l'Allochtone Ardennais chevauchant le Bassin Houiller namuro-westphalien et son substratum brabançon. Le chevauchement basal Ardennais accommode un déplacement vers le NNW dont une part importante s'est faite au cours d'un événement en hors-séquence. Au Sud de la zone faillée du Midi, l'Avesnois exhibe des structures plissées-faillées de second ordre globalement à vergence nord orientées ENE-WSW. Ces structures affectent une série lithologiquement très hétérogène. Les contrastes rhéologiques induits contrôlent fortement le style de déformation. Une nouvelle étude cartographique a permis de préciser la géométrie et la cinématique de déformation. Elle précise (1) que le niveau épais incompétent du Famennien a joué le rôle d'un décollement diffus découplant le Dévonien moyen et le Dinantien, (2) que le modèle géométrique de plissement démontré à l'aplomb de discontinuités synsédimentaires précoces, correspond au type « pli disharmonique ». Le plissement dans les unités post-Famennien Inférieur se fait par rotation des flancs autour de charnières fixes. Pour le Famennien Inférieur, le raccourcissement est accommodé par la présence de plusieurs charnières de plis d'ordre élevé dans les zones charnières de plis d'ordre inférieur et par fluage, (3) que les structures ont été re-déformées tardivement par une onde de déformation à vergence sud, soulignant le blocage global de l'allochtonie sur l'avant pays brabançon.

The Western Ardennes Paleozoic massif forms the primordial exposure of the Variscan deformation front in Northern France. It includes folded and thrusted units composed of non metamorphic to epi-metamorphic rocks of mostly Devonian-Carboniferous age. Along a Western Ardennes transect imaged by the M146 seismic profile, the thrust front is characterized by a major crustal scale south-dipping thrust zone whose emergence corresponds to the c1assical "Midi" thrust zone. The latter induces the thrusting of the Ardennes-Avesnois fold-and-thrust belt onto the dismembered molassic Namurian-Westphalian coal-bearing foreland basin and its Brabant-type substratum. The main Ardennes basal thrust accommodates a significant part of the motion occuring during a late out-ofsequence event. South of this main thrust, Avesnois area display second order thrust-related folds with a general ENE-WSW trend and a NNW vergence. These structures involve a strongly heterogeneous Iithological sequence. The induced rheological contrasts strongly control the deformation style. New cartographic and structural studies, mainly carried out in the Famennian sequences, allowed us to precise the geometry and kinematics of the fold-thrust structures. As a whole, these data indicate (1) that the thick Incompetent Famennian layers acted as a distributed complex décollement-zone decoupling shortening between the Mid-Devonian and Dinantian layers, (2) that the geometrical folding model demonstrated above early synsedimentary discontinuities corresponds to disharmonic fold types. the folding in the post-Lower Famennian levels occurred by flank rotation around fixed hinge zones. For the lower-Famennian incompetent levels, shortening is accommodated by the presence of several fold hinges in folds hinge zone and by buckling. (3) that the foreland-directed thrust related folds were lately deformed by backwards thrusting, highlighting the overall difficulty of the forward propagation of the thrust front onto the Brabant foreland.