4. Influence de la subduction de la dorsale du Chili sur la
4.2. Etudes préalables et choix des cibles
La question de l’influence de l’ouverture de la fenêtre asthénosphérique sous la Patagonie a déjà fait l’objet de trois études récentes basées sur la thermochronologie basse température par traces de fission sur apatite et zircon (Thomson et al., 2001; Thomson, 2002; Haschke et al., 2006). Ces trois études arrivent à des conclusions différentes. Thomson (2002) estime ainsi qu’au nord du point triple, la subduction des différents segments de la dorsale du Chili est responsable du régime en transpression enregistré le long de la faille de Liquiñe-Ofqui; ceci entraîne une dénudation rapide de la chaîne, qui n’existait pas avant 16 Ma, comme indiqué par les âges traces de fission (Figure 4.2). Au sud du point triple, en revanche, Thomson et al. (2001) remarquent que loin de la faille de Liquiñe-Ofqui, l’effet de l’ouverture de la fenêtre
asthénosphérique sur la dénudation semble minime, la période de subduction des segments de dorsale correspondant même à une période de ralentissement de la dénudation. Ces auteurs voient plutôt les âges traces de fission sur apatite obtenus comme le résultat d’une part, de l’accélération de la convergence entre la plaque Nazca et Amérique du Sud au cours de l’Oligocène supérieur, expliquant l’accélération de la dénudation enregistrée entre 30 et 23 Ma dans la partie occidentale des Andes de Patagonie (Figure 4.2), puis d’autre part d’une migration d’environ 200 km vers l’est de la zone de dénudation maximale jusqu’à 12-8 Ma (Figure 4.2). Ils expliquent cette migration par l’effet conjugué de la migration vers l’est de la déformation d’arrière-arc, de l’érosion par subduction au niveau de la fosse et à un degré moindre par une diminution de l’angle de subduction. Haschke et al. (2006), sur un profil vertical échantillonné au niveau du pluton crétacé de Cerro Barrancos (~47°33,8’S-72°50’O), suggèrent que l’accélération de la dénudation en relation avec la migration vers l’est du système de plis et de chevauchements associés commence vers 17 Ma, avant l’entrée en subduction de la fenêtre asthénosphérique. En revanche, Haschke et al. (2006) mettent en évidence unephase de “réchauffage” du pluton, entre 10 et 6 Ma, non documentée par les deux autres études, et qui est attribuée à l’ouverture de la fenêtre de slab sous le continent. Finalement, ces auteurs suggèrent que la dernière phase de refroidissement est la plus rapide et débute il y a seulement 4 Ma.
Figure 4.2 (Page suivante). Âges traces de fission sur apatite (points noirs) obtenus par Thomson et al. (2001), Thomson (2002) et Haschke et al. (2006) (profil âge-altitude en bas à droite). Les points rouges indiquent les 6 profils échantillonnés dans le cadre de notre étude. Les profils 1 et 2 sont situés au nord de la position actuelle du point triple du Chili (PTC), les profils 3 et 4 au droit du PTC, et les profils 5 et 6 au sud du PTC. Les cinq premiers profils sont distribués entre les longitudes 72° et 73°W, le dernier profil étant localisé plus à l’est, à la limite occidentale du Massif du Deseado. Sur cette carte est également représentée la projection en surface de la fenêtre de slab se développant sous la Patagonie (d’après Breitsprecher et Thorkelson, 2008) et le système de faille de Liquiñe-Ofqui (d’après Thomson,
Ces trois études permettent de se rendre compte que l’influence de la fenêtre de slab est diversement enregistrée, d’une part en fonction de la zone géographique étudiée et d’autre part en fonction de la stratégie d’échantillonnage utilisée. Ces études pionnières montrent toutefois leurs propres limites. En effet, les études de Thomson et al. (2001) et Thomson (2002) se basent sur une stratégie consistant à collecter les échantillons sur une très grande zone d’étude allant de la latitude 43°S à 50°30’S avec un seul échantillon par localité. Or, pour mieux comprendre et contraindre l’histoire thermochronologique d’une région, il est nécessaire de réaliser des profils verticaux avec une amplitude de dénivelé maximale (Gallagher et al., 1998). C’est ce qui a été réalisé par Haschke et al. (2006), mais malheureusement dans une seule localité (Cerro Barrancos), empêchant ainsi toute comparaison avec les régions situés au nord du PTC. Enfin, les âges traces de fission sont très nombreux au nord de 46°S et au sud de 47°30’S mais la région centrale reste peu documentée (Figure 4.2). Ces trois études utilisent des âges obtenus par traces de fissions sur apatite dont la température de fermeture est de l’ordre de 110±10°C (Gallagher et al., 1998$; Donelick et al., 2005). Dans ce qui suit, nous utiliserons des âges (U-Th)/He sur apatite, méthode de datation jamais mise en oeuvre dans cette région des Andes, qui a l’avantage d’avoir une température de fermeture inférieure (70-80°C, voir § 4.3.4.) et permet ainsi de contraindre les stades ultimes de l’exhumation (Ehlers et Farley, 2003).
Pour contraindre la part de l’exhumation liée à l’entrée en subduction de la fenêtre asthénosphérique dans la Cordillère, six sites ont été sélectionnés. Sur chacun de ces sites, nous avons échantillonné des profils verticaux pour datation ultérieure par la méthode (U- Th)/He sur apatite (Figure 4.2). Ces sites devaient réunir trois conditions majeures:
- une accessibilité par voie terrestre; la partie occidentale des Andes de Patagonie humide à ces latitudes est couverte d’une forêt dense et la plupart du temps impénétrable. Cette condition a été la plus contraignante, nous privant ainsi de l’échantillonnage de la partie occidentale du batholithe patagonien, totalement inaccessible.
- des roches cibles avec une probabilité de contenir des apatites la plus forte; les granitoïdes ont ainsi été privilégiés.
- des sites d’échantillonnage présentant le dénivelé le plus important, condition également difficile à réaliser, la limite du couvert neigeux se situant aux environs de 1500 m d’altitude.
du PTC, ce dernier étant le même que celui échantillonné par Haschke et al. (2006), nous permettant ainsi de comparer les résultats des deux méthodes de datation (traces de fission vs. (U-Th)/He). Un dernier site a été sélectionné plus à l’est, au niveau de la bordure occidentale du Massif du Deseado.
Malheureusement, sur les 27 échantillons originellement prélevés, seuls 22 contenaient des apatites exploitables et, à ce jour, seuls 9 âges ont pu être déterminés, le reste des échantillons étant toujours en cours d’analyse.