Evolution de la topographie du Sud-Est Tibet au Cénozoïque à partir de l'étude du Mékong et de la Yalong

Cenozoic topography evolution in Southeast Tibet, focus on the Mekong and Yalong rivers

• Auteur / Autrice : Xiong Ou
• Direction : Anne Replumaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre Solide
• Date : Soutenance le 07/12/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Julia de Bernardy de Sigoyer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter van der Beek, Laure Guerit, Xiaoping Yuan
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vincent Godard, Yuntao Tian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tibet, Plateau du (Chine)

Thermochronologie

Mots clés libres

Tibet du Sud-Est

Thermochronologie de basse temperature

Pecube

Modélisation de l'évolution topographique

Fastscape

Southeast Tibet

Low temperature thermochronology

Pecube

Landscape evolution modeling

Fastscape

Résumé

Le Tibet du Sud-Est est caractérisé par des surfaces de faible relief à haute altitude avec de anciens âges thermochronologiques et très peu d'exhumation depuis au moins la collision Inde-Asie, et aussi par des vallées profondément incisées de grands fleuves (par exemple, Salween, Mékong, Yangtze et Yalong) avec de jeunes âges thermochronologiques et forte érosion. Le développement des précipitations de mousson pendant le Cénozoïque tend à entraîner la destruction des plateaux et une forte érosion dans les réseaux fluviaux, tandis que, face à ce forçage climatique, de forts soulèvements liés à des phases de compression importantes conduisent à préserver les surfaces hauts et plats dans les interfluves et en amont. Cependant, la manière dont cette interaction tectonique/climatique a conduit au développement de cette topographie particulière lors de la construction du plateau tibétain reste non résolue.Dans notre travail, nous nous concentrons d'abord, à l'échelle locale, sur le massif de Baimaxueshan à faible relief (<600 m) et à altitude modérée (~4500 m), face au massif élevé de Kawagebo de l'autre côté du Mékong, adjacent à l'EHS dans la région des Trois Rivières. La modélisation thermo-cinématique (Pecube) des données thermochronométriques à basse température montre que le Baimaxueshan a connu un soulèvement régional à une vitesse de 0,25 km/Myr depuis ~10 Ma, lié à l'indentation de l'EHS vers le nord-est, suivant une exhumation lente à un taux de 0,01 km/Myr depuis la collision Inde-Asie. L'incision estimée du Mékong représente un maximum de 30% de l'exhumation totale depuis 10 Ma et le paysage à faible relief du Baimaxueshan résulte en partie de processus glaciaires à haute altitude, renforçant depuis ~2 Ma. En revanche, le Kawagebo à haut relief et à haute altitude ont connu un fort soulèvement à un taux de 1,47 km/Myr entre 32 et 20 Ma, lié à un chevauchement penchant vers l'ouest et parallèle au fleuve Mékong, pendant la contraction régionale est-ouest. Cela a également été confirmé par une phase de soulèvement rapide Oligocène sur le plateau de Zuogong au nord et dans le bassin de Jianchuan au sud, ainsi que par les preuves paléo-altimétriques, montrant un haut plateau existant depuis la fin de l'Éocène dans cette région. Une réactivation de ce chevauchement conduit à une deuxième phase de soulèvement rapide à une vitesse de 1,35 km/Myr depuis ~12 Ma, due à une structure « push-up » entre la faille dextre Parlung et Zhongdian.À l'échelle régionale, nous avons appliqué une modélisation de l’évolution topographique (FastScape) dans le bassin versant de la rivière Yalong de la Région des Grands Coudes pour explorer l'influence des fortes précipitations de mousson, de forts chevauchements du YBT et son effet orographique imposé sur la réduction de précipitation sur la topographie particulière au Sud-Est du Tibet. Nous proposons qu'un couplage d'un fort soulèvement du Miocène sur le chevauchement Muli du YBT, d'un fort effet orographique sur les précipitations au-dessus de 3000 m et d'une augmentation supplémentaire de l'afflux dans la rivière pour simuler la capture de la zone endoréique du plateau intérieur, pourrait bien reproduire une topographie similaire de la Région des Grands Coudes. Notre travail met l'accent sur le rôle dominant du forçage tectonique dans la construction de la haute topographie, depuis l'Oligocène ou le Miocène moyen dans deux régions au sud-est du Tibet, respectivement. Une combinaison d'une telle forte tectonique, de précipitations orographiques réduites sur le haut plateau et d'une capture potentielle de la zone endoréique est nécessaire pour inciser profondément les gorges de la rivière et préserver simultanément les surfaces de faible relief à haute altitude dans les interfluves et en amont.

Southeast Tibet is characterized by low-relief surfaces at high-elevation with old thermochronological ages and very little exhumation since at least the India-Asia collision, and deeply incising valleys of large rivers (e.g., Salween, Mekong, Yangtze and Yalong) with young thermochronological ages and strong erosion. These low-relief high-elevation surfaces have been interpreted as “relict surfaces”, and been proposed either to be formed at low elevation and uplifted by lower crust channel flow and then dissected by large rivers since middle Miocene. The development of large–scale monsoonal precipitation through the Cenozoic tends to result in plateau destruction and enhanced erosion in the river networks, while, competing with this climatic forcing, different uplift scenarios related to important thrusting phases leads to preserve the high and flat headwaters and interfluve surfaces. However, how this tectonic/climatic interaction lead to the development of these peculiar topography during the building of the southeastern Tibetan Plateau remain unresolved.In our work, we first, to a local scale, focus on the low-relief (<600 m), moderate-elevation (~4500 m) Baimaxueshan massif, facing the rugged and high Kawagebo massif across the Mekong river, adjacent to the EHS in the Three Rivers Region. Thermo-kinematic modelling (Pecube) of low temperature thermochronometric data shows that the Baimaxueshan massif experienced a regional rock uplift at a rate of 0.25 km/Myr since ~10 Ma, linked to the continuous northward indentation of the EHS, which followed slow exhumation at a rate of 0.01 km/Myr since the India-Asia collision. Estimated Mekong River incision accounts for a maximum of 30% of the total exhumation since 10 Ma and low-relief landscape of the Baimaxueshan massif results from in part glacial “buzzsaw-like” processes at high elevation, enhancing since ~2 Ma. In contrast, the high-relief, high-elevation Kawagebo massif experienced a strong uplift at a rate of 1.47 km/Myr between 32-20 Ma, link to a kinked westward-dipping thrust, striking roughly parallel to the Mekong River during the regional east-west contraction. This has also confirmed by a similar Oligocene rapid uplift phase on the Zuogong Plateau to the north and in the Jianchuan basin to the south, as well as by the paleoaltimetric evidences, showing an existing high plateau since late Eocene in this region. A reactivation of this thrust result in a second rapid uplift phase at a rate of 1.35 km/Myr since ~12 Ma, due to a “push-up” structure between dextral Parlung and Zhongdian fault.To a regional scale, we applied a landscape modeling (FastScape) in the Yalong River catchment of the Great Bends Region to explore the influence of strong monsoonal precipitation and the strong tectonics of the Yalong Thrust Belt (YBT) and its imposed orographic effect on reducing precipitation on sculpturing the peculiar topography in SE Tibet. We propose that a coupling of strong Miocene uniform uplift on the Muli thrust of the YBT, strong orographic effect on precipitation on the high plateau edge above 3000 m and supplementary increase of channel inflow to simulate capturing of upstream endorheic zone of inland plateau could well reproduce such a similar topography in Great Bends Region of SE Tibet. Our work emphasizes the dominant role of tectonic forcing in constructing the high topography, since the Oligocene or the Mid Miocene in these two regions, respectively. A combination of such strong tectonics, reduced orographic precipitation on the high plateau and a potential capture of endorheic zone of the plateau is necessary to deeply incise the river gorges and simultaneously preserve the low-relief and high-elevation surfaces in the interfluves and headwaters.