ESE d.\\\eso.eS~
6.4.2 Causes envisageables pour le domaine considéré
Dans cette partie de la discussion, il est question de l'origine probable des séquences de dépôt de 3ème ordre. Il est en effet communément admis que les séquences à haute résolution sont sous contrôle eustatique, par changement des paramètres orbitaux de la Terre (p. ex.
discussion in : Guillocheau, 1990). Le propos de ce paragraphe est de tester la "globalité" ou non des séquences de dépôt reconnues. Pour rappel, le contrôle doit être d'efficacité au moins régionale, le découpage séquentiel étant reproductible dans l'ensemble du bassin et non restreint à un sous-bassin.
6.4.2.1 Comparaison avec deux référentiels "supra-régionaux" (Fig. 6.4)
Les deux référentiels de variations du niveau marin choisis sont ceux de Haq et al. (1987, 1988) et de Hallam (1978, 1981, 1984, 1988):
- le premier, qualifié de "Global chart", propose un découpage du Mésozoïque et du Cénozoïque en séquences de dépôt, avec datation absolue des limites de séquences et des surfaces basales de progradation; la reproductibilité de ce découpage est considérée comme mondiale;
- le second référentiel est pensé à une échelle avant tout "européenne", certains événements pouvant être tracés dans d'autres continents. Ce canevas donne une succession d'événements tantôt transgressifs et d'approfondissement, tantôt régressifs "shallowing-up". La résolution n'excède pas la zone d'ammonites.
Des idées différentes sont liées à ces deux référentiels:
- pour le premier, les causes eustatiques externes sont affirmées. Les effets sont en consé-quence globaux et synchrones;
- pour le second, les fluctuations du niveau marin sont d'origine tectonique: les effets sont fortement dépendants de la structure lithosphérique locale ou régionale. Un effet de
"retard" dans la transmission des déformations existe : le synchronisme des déformations n'est pas affirmé (d'où la résolution à la zone d'ammonites). De plus, une extension doit être compensée ailleurs par une compression: les effets d'une même phase tectonique sont donc très variables.
Les éléments de datation recueillis dans la région du Ferdenrothorn permettent d'assigner un âge absolu à 6 intervalles et surfaces. Ce passage est nécessaire pour la comparaison avec la charte de Haq et al. (1987, 1988). Les résultats de cette comparaison avec les deux référentiels
160 Chapitre 6
"supra-régionaux" sont présentés dans la Fig. 6.4, dont certains éléments sont explicités ci-dessous. La discussion ne porte que sur la partie datée de la coupe du Ferdenrothorn.
Comparaison avec la ((Global chan" (Haq et al. 1987, 1988)
Une corrélation n'est possible que dans deux cas : section condensée (CS) datée de 193 M.a. et section condensée 1 cortège de haut niveau (CS 1 HSST) datés de 203-204 M.a.
Les autres événements ne trouvent pas de correspondance dans la charte; par exemple :
- la limite de séquence (SB) datée de 201 M.a. correspond dans la "Global chart" à un cortège transgressif (TST) ou, selon la position dans le bassin, à une section condensée (CS). On note ainsi un décalage d'une demi-période, le point d'inflexion de chute (SB) se trouvant en regard du point d'inflexion de montée du niveau marin (CS) (p. ex. V ail et al., 1987; Posamentier, Jervey & V ail, 1988, pour les aspects théoriques);
- l'âge de 188,5 M.a. correspond à une section condensée (CS) dans le domaine étudié et à une limite de séquence de type 1 (SB 1) dans la "Global chart" (déplacement du littoral au-delà du "shelf-break" avec exondation et érosion de la plate-forme; références ci-dessus).
Comparaison avec Hal/am (1988)
Certains événements de transgression 1 approfondissement se retrouvent :
- à la base des "Marno-calcaires", pour autant que l'Hettangien inférieur ou moyen soit réellement présent (selon le paragraphe 4.2.5.4, le sommet de la sous-zone à Laqueus [sommet de 1 'Hettangien moyen] semble attesté);
- transgressions du Sinémurien inférieur et du Sinémurien terminal.
Par contre, l'inondation marine du Pliensbachien inférieur n'est pas reconnue.
Deux phases de régression
1
"shallowing-up" sont en correspondance :- l'ensemble de la séquence progradante des "Quartzites lités" se corrèle avec la régression du 'Sinémurien moyen, anté-Raricostatum';
- la limite de séquence (SB) du Carixien terminal est également reconnue.
Deux phases ne se corrèlent pas : Rhétien terminal et Sinémurien terminal.
Remarques et critiques
• Le caractère global de la charte de Haq et al. (1987, 1988) est mis en doute par Hallam (p. ex. 1988).
• L'assignation d'un âge absolu aux zones et sous-zones d'ammonites reconnues ne se fait pas volontiers; de plus, les référentiels chronostratigraphiques ne sont pas fixés.
• Les résultats d'une corrélation comme celle proposée ci-dessus ne doivent pas être pris de façon trop rigide : le découpage séquentiel proposé est déjà une interprétation. De plus, la hiérarchisation des différents événements n'est pas aisée : l'expression d'un intervalle ne dépend pas uniquement des fluctuations du niveau marin mais aussi de facteurs locaux comme les apports sédimentaires. Par exemple, une section condensée épaisse sera plutôt considérée comme le résultat d'une fluctuation d'ordre "n-1" par rapport à une section condensée peu épaisse, considérée elle d'ordre "n"; or 1 'expression de 1 'épaisseur n'est pas liée au fait-même de la variation du niveau marin. Autrement dit, les surfaces et intervalles reconnus sont-ils bien d'un même ordre hiérarchique? La comparaison porte-t-elle sur des objets réellement comparables ?
6.4.2.2 Discussion
La corrélation du découpage séquentiel, dont la reproductibilité est reconnue à l'échelle au moins régionale, avec des événements "supra-régionaux" (globaux ou européens) n'est ainsi que partiellement possible. En conséquence, soit la cause des séquences de dépôt n'est pas supra-régionale, soit ce dernier signal est fortement modifié par des processus tectoniques d'efficacité régionale (distorsion). Parmi ces derniers, la subsidence est un candidat important:
c'est une cause régionale; les fluctuations des contraintes intra-plaques constituent le second candidat envisageable (effet régional d'une cause tectonique globale : la réorganisation des plaques lithosphériques à l'origine des crises cinématiques).
Age Uthologie
COUPE DU FERDENROTHORN REFERENTIELS "SUPRA - REGIONAUX"
Zones Séquences de dépôt Ages absolus HAQ etal. HALLAM (1988)
d'ammonites 3ème ordre (Ammonites) (1987, 1988) Transqressif 1 "deepening" Régressif 1 "shallowing-up"
(M.a.]
TST ? Pliensbachien inférieur ?
Raricostatum -195 SB 2 ? Sinémurien terminal ?
~
iSB)-TS Sinémurien supérieur-§- HSST
Sinémurien "moyen" 1
g>
-(SB-TS) ITST) (anté-Raricostatum)J? ~
Fig. 6.4 : Corrélation des séquences de dépôt du Ferdenrothom avec les référentiels de Haq et al. (1987, 1988) et de Hallarn (1988 : événements transgressif et régressif). Les surfaces et cortèges de dépôt corrélable~
sont marqués respectivement en encadré, gras et gras-italique. Légende: voir Fig. 6.2 et Annexe 1.
Vl
162 Chapitre 6
A ce stade de 1' exposé, il devient capital de mieux comprendre 1 'histoire de subsidence du bassin considéré en tant que tel et par comparaison avec les domaines voisins : c'est le propos des chapitres suivants.
Notons néanmoins en première approximation qu'une subsidence d'influence régionale est avant tout d'ordre thermique; ce processus, lié à l'évolution des propriétés thermo-mécaniques de la lithosphère suite à une extension (p. ex. Watts, 1978), induit une réponse stratigraphique peu contrastée, tant dans le temps que dans l'espace ("continuons onlap", p. ex.
Watts, 1982; Watts et al., 1982; Watts & Thome, 1984). Ce processus n'est généralement pas considéré comme périodique, du moins dans les fréquences nous intéressant ici; il n'est donc pas "capable" d'induire la cyclicité appropriée. Ce dernier point ouvre un autre débat, faisant également l'objet des chapitres suivants : la subsidence est-elle un processus continu
"monophasé" ou au contraire une succession de périodes d'extension -relaxation thermique (subsidence polyphasée avec "re-rifting") ? Si la subsidence est un phénomène polyphasé, quelle périodicité lui donner: celle du sous-étage, de l'étage, du groupe d'étages ou de la série?
Ici, la périodicité requise est celle du sous-étage : environ 3 M.a.
En plus du caractère peu contrasté de la subsidence thermique, une autre objection porte sur la possibilité d'engendrer des mouvements différentiels aussi importants que ceux relevés au Catogne ou à Arbignon (voir 6.3.2.2). Ces difficultés, par rapport à la subsidence comme mécanisme susceptible d'être à l'origine des séquences de dépôt décrites, tombent si l'on envisage plutôt les variations des contraintes intra-plaques comme cause de cette cyclicité. Elles sont parfaitement aptes à produire les caractères exposés dans les paragraphes précédents.
6.5 Conclusions
Le découpage en séquences de dépôts génétiquement liés proposé pour la coupe du Ferdenrothorn est reproductible dans l'ensemble du domaine étudié (échelle au moins régionale); quatre ordres hiérarchiques de séquences sont imbriqués.
La comparaison du découpage séquentiel avec deux référentiels "supra-régionaux" a mis en évidence l'importance des contrôles régionaux (correspondance partielle). L'influence de processus supra-régionaux (eustatisme et tectonique 'européenne') ne peut pas être exclue: elle est néanmoins fortement modulée et masquée par des mécanismes d'efficacité régionale élevée (distorsion du signal supra-régional). Parmi ces mécanismes, les variations des contraintes intraplaques sont aptes à expliquer les cas de figure rencontrés, beaucoup mieux que l'histoire de subsidence.-Ce dernier point reste à préciser dans les chapitres suivants.- La subsidence contrôle cependant l'évolution générale du bassin sédimentaire et est à l'origine de la déformation préexistante permettant l'expression des variations des contraintes intra-plaques.
En conclusion, l'enregistrement sédimentaire est le résultat de la superposition et de l'interaction de plusieurs phénomènes:
- de nature tectonique et d'efficacité régionale: subsidence (cause régionale restant à préciser), crises cinématiques et variations périodiques des contraintes intra-plaques (effets régionaux d'une cause globale); les deux derniers processus sont à l'origine des séquences de 2ème et 3ème ordres;
-et de nature eustatique (causes globales externes) : variations des paramètres orbitaux de la Terre, à l'origine des PAC's et séquences de PAC's.
L'origine tectonique des variations relatives du niveau marin et la corrélation de ces fluctuations avec des causes "à distance" ne sont pas des faits nouveaux. Par exemple, une corrélation del' enregistrement sédimentaire en Mer du Nord et en Europe nord-occidentale avec l'histoire d'ouverture de l'Atlantique a été proposée à plusieurs reprises (ensemble des références sur les "in-plane stress tectonics", et Sclater & Christie, 1980; Bally, 1982; Ziegler,
1982, 1988; Karner, Lake & Dewey, 1987; Hallam, 1988; etc.).
Chapitre 7 • • Histoire de subsidence
Les chapitres précédents ont mis en évidence le caractère homogène de la sédimentation durant le Trias et le Lias pour la zone étudiée. L'enregistrement sédimentaire résulte de l'effet des variations cycliques du niveau marin relatif à 1 'échelle régionale. Plusieurs ordres de séquences imbriquées sont reconnus; leurs origines probables sont d'une part des processus globaux externes, et, d'autre part, l'expression régionale de causes globales internes.
L'enregistrement sédimentaire peut également être influencé par les mécanismes régionaux régissant la formation et l'évolution du bassin. L'étude de subsidence est un moyen indirect d'appréhender de tels mécanismes.
On a vu au chapitre 5 qu'il est difficile de caractériser avec précision les épaisseurs et les âges des séries triasiques et liasiques; j'ai en conséquence renoncé à une étude fine de la subsidence restreinte à cet intervalle. Les cadres géographique et chronostratigraphique ont ainsi été élargis pour inclure d'une part le Plateau, le Jura et l'Helvétique occidental et oriental (Alpes glaronnaises) et, d'autre part, l'ensemble de la série mésozoïque et cénozoïque; cet élargissement permet de situer la subsidence triasico-liasique dans un contexte plus général et de la caractériser par rapport aux régions avoisinantes.
Suite au rappel des paramètres à considérer dans une telle approche et à l'exposé du modèle de réponse crustale retenu, les subsidences totale et tectonique sont présentées. La modélisation proprement dite est traitée au chapitre 8.