• Aucun résultat trouvé

La  chaîne  Pyrénéenne  :  structure  et  évolution

6. Le  méga-­‐cône  alluvial  de  Lannemezan

6.1. Morphologie  

 

Occupant  une  large  partie  centrale  et  est  du  Bassin  Aquitain,  le  méga-­‐cône  alluvial   de   Lannemezan   est   un   objet   géomorphologique   exceptionnel   du   piémont   nord-­‐ pyrénéen,  bien  plus  grand  que  les  autres  cônes  alluviaux  du  piémont  nord  (Figure  10).  Il   comprend  des  dépôts  miocènes  à  quaternaires  qui  forment  un  demi-­‐cône  d’une  surface  

de  plus  de  10  000  km2,  remarquablement  bordée  par  le  cours  de  la  Garonne  au  sud,  à  

l’est  et  au  nord.  La  Neste,  qui  prend  sa  source  dans  la  Zone  Axiale,  s’écoule  vers  le  Nord   et  traverse  les  derniers  reliefs  de  la  ZNP  face  à  l’apex  du  méga-­‐cône,  était  probablement   la   rivière   d’alimentation   de   cette   formation.   Toutefois,   le   méga-­‐cône   est   à   présent   abandonné  :  la  Neste  l’incise  aujourd’hui  profondément  (sur  une  centaine  de  mètres  au   moins)  près  de  l’apex  et  tourne  brusquement  pour  s’écouler  vers  l’Est  jusqu’à  rejoindre   la  Garonne  à  sa  sortie  du  relief,  une  vingtaine  de  kilomètres  en  aval.  Cette  capture  a  eu   lieu  au  Quaternaire,  après  le  dépôt  de  la  dernière  nappe.  

 

Plusieurs  mécanismes  sont  proposés  pour  expliquer  cet  abandon  (Desegaulx  and   Brunet,   1990;   Dubreuilh   et   al.,   1995;   Tucker   and   van   der   Beek,   2012;   Stange   et   al.,   2014)  :  (i)  un  changement  marqué  de  la  dynamique  d’écoulement  lié  à  la  mise  en  place   d’un   climat   fluctuant   au   Quaternaire   (cycles   de   périodes   glaciaires   et   interglaciaires)  ;   (ii)  des  mouvements  verticaux  de  la  lithosphère,  derniers  réajustements  liés  à  un  rebond   isostatique   post-­‐orogénique   ou   autre   facteur   d’origine   crustale   ou   lithosphérique   indépendant  de  la  convergence  ;  (iii)  un  épisode  d’incision  provoqué  par  une  chute  du   niveau   de   base  ;   ou   encore   (iv)   un   phénomène   autogénique   de   creusement,  

      Contexte  géologique         85   d’enracinement  du  cours  d’eau  d’alimentation  suite  à  un  épisode  d’avulsion,  contrôlé  par   exemple  la  pente  locale  ou  un  changement  topographique  .  

 

Suite  à  l’abandon  du  méga-­‐cône,  un  vaste  réseau  fluviatile  radial  se  développe  et   incise  sa  surface.  Une  série  de  terrasses  alluviales,  développées  le  long  de  ces  rivières,   ainsi  que  le  long  de  la  Neste  et  de  la  Garonne,  témoigne  du  caractère  épisodique  de  cette   incision  (Hubschman,  1975a;  1975b;  1975c).  Les  vallées  produites  lors  de  cette  incision   sont  nettement  asymétriques  avec  la  rive  gauche  en  pente  douce  où  se  développent  les   terrasses   étagées   et   une   rive   droite   raide   entaillée   par   la   rivière.   Cette   caractéristique   suggère   une   migration   vers   l’est   des   cours   d’eau   au   cours   de   l’incision   dont   l’origine   pourrait   être   climatique   et/ou   géodynamique   (Taillefer,   1951;   Bonnet   et   al.,   2014;   Stange  et  al.,  2014).  

 

Figure  10  Le  méga-­‐cône  de  Lannemezan,  dans  l’avant-­‐pays  nord-­‐Pyrénéen,  se  compose  principalement  de   dépôts  miocènes  auxquels  s’ajoutent  des  épandages  pontico-­‐pliocène  et  quaternaire.  La  Neste,  dont  le  bassin   versant  actuel  s’étend  jusqu’à  la  Zone  Axiale  (paléozoïque)  est  la  rivière  qui  alimentait  certainement  le  méga-­‐ cône.  Au  Quaternaire,  elle  a  cependant  été  déviée  vers  l’est  à  l’endroit  où  elle  sort  du  relief  et  suit  un  cours   parallèle  au  front  de  la  chaîne  pour  rejoindre  la  Garonne  quelques  kilomètres  en  aval.  Suite  à  l’abandon  du   méga-­‐cône,  toutes  les  rivières  du  piémont  ont  incisé  ce  dépôt,  laissant  une  série  de  terrasses  alluviales   (particulièrement  développées  à  l’ouest  de  Toulouse,  par  exemple).  

     

      Contexte  géologique         87   6.2. Formation    

L’essentiel   des   dépôts   du   méga-­‐cône   de   Lannemezan   sont   miocènes   (>100   m).   Crouzel  (1957)  distingue  17  niveaux  dans  ces  dépôts,  dont  la  composition  montre  une   cyclicité,   passant   typiquement   de   poudingue   en   base   de   série   à   molasse,   calcaire   puis   marne  vers  le  haut  (faciès  fluviatiles  et  lacustres  à  marécageux).  Les  passages  latéraux   de  faciès,  très  progressifs  sont  interprétés  comme  exprimant  les  divagations  des  cours   d’eau.   Une   étude   statistique   menée   sur   52   coupes   montre   que   les   divagations   se   font   vers   l’Est   ou   l’Ouest,   avec   une   certaine   prédominance   des   divagations   vers   l’Est   dans   65%  des  cas  étudiés  (Crouzel,  1957).  Or,  la  morphologie  actuelle  des  vallées  du  piémont   central   nord-­‐Pyrénéen   qui   montrent   un   flanc   ouest   en   pente   douce   et   une   rive   droite   (est)  abrupte,  sapée  par  l’érosion  fluviatile.  La  divagation  des  rivières  vers  l’est  est  donc   un  phénomène  d’ampleur  régionale  et  qui  dure  au  moins  depuis  le  Miocène.  

Les  dépôts  participent  au  comblement  du  bassin  jusqu’au  Tortonien  supérieur-­‐Pontien.   Ensuite,  des  vallées  sont  creusées  et  modelées  dans  les  couches  molassiques  (Figure  11  ;   Crouzel,  1957).  Les  Sables  Fauves  amenés  par  l’incursion  marine,  ainsi  que  les  argiles  à   galets  et  Glaises  Bigarées  d’origine  pyrénéenne  viendront  combler  ces  vallées  et  

construire  les  plateaux  du  piémont  (cônes  à  pente  très  faible).      

!

"#$%&'!PP I%!^/&+/?#'?;!%?!&A2',%!-'!<,11A'2!&,-#,1'2!2'!-'22#?'!-,?2!1'!.#A3/?+;!4%#!2'&/?+!&'3.1#'2!.,&!1'2! ,../&+2!3/1,22#4%'2!'+!1'2!],U1'2!",%<'2!,3'?A2!.,&!1M#?>%&2#/?!3,&#?'!,%!?/&-!-MI%>C!7B&/%S'1;!P(_6@K!

!

0&2!6M$&2!8&!Z&9H!8139+($:6!&%!8&!0:$$&=&>:$!2#$%!:*#92!A+&$!8+2%+$6%2D!!0&2!8);M%2! 2-;)9+&-92! 8&! 0:$$&=&>:$! C9:22&=A*)2! 2#-2! *&! %&9=&! 8&! (1/2"3,14' 5%' 6"44%2%7"4L! 2#$%!8:%)2!(9k6&!T!-$!(+2&=&$%!8&!*+($+%&2!8)69+%!2#-2!*:!A:2&!8-!?#$%+&$!,-+!9&$Q&9=&! 8&2!9&2%&2!8&!=:==+Q79&2!C"9#->&*H!/VdKG!?:9+2H!/VKdGF>:=A9&!:$8!"9#->&*H!/V..LD!

0&!8);M%!?#$%+6#4?*+#67$&!&2%!%#99&$%+&*H!:<&6!8&2!;-*2:%+#$2!8)%9+%+,-&2!(9#22+79&2! 2);:9)&2!;:9!8&2!2:A*&2!&%!:9(+*&2!;&-!6:+**#-%&-2&2D!01:9(+*&!&2%!:A#$8:$%&!8:$2!%#-2!*&2! $+<&:-'!&%!&=A:**&!*&2!)*)=&$%2D!0:!8)69#+22:$6&!8&!*:!%:+**&!8&2!)*)=&$%2!8-!O-8!<&92!*&!

      Contexte  géologique         89   Nord   est   assez   claire   à   grande   échelle,   mais   aucun   classement   n’est   observé   verticalement   au   sein   du   dépôt   (Crouzel,   1957;   Azambre   and   Crouzel,   1988).   Les   éléments  grossiers  de  ce  dépôt  sont  les  mêmes  que  ceux  du  Miocène,  ce  qui  suggère  que   la   zone   source   des   matériaux   n’a   pas   changé   (Crouzel,   1957;   Hubschman,   1975d).   Cependant,  l’absence  de  calcaire  et  la  rubéfaction  des  dépôts  supérieures  les  distinguent   nettement   des   mollasses   miocènes,   et   pourrait   indiquer   une   modification   du   mode   de   dépôt  et  des  conditions  climatiques  (Crouzel,  1957;  Hubschman,  1975d).  

 

Un  dépôt  quaternaire  recouvre  ce  dépôt  pontico-­‐pliocène  et  le  ravine  localement   dans  la  partie  la  plus  méridionale  du  bassin.  Cette  formation  à  gros  galets  et  blocs  dans   une   matrice   argileuse   est   épaisse   de   plus   de   60m   près   du   coude   de   la   Neste   mais   son   épaisseur   diminue   rapidement   pour   disparaître   quelques   kilomètres   plus   loin.   Ces   caractéristiques   l’apparentent   à   un   dépôt   torrentiel   (cône   de   déjection)   de   climat   sec   dans  lequel  les  matériaux  sont  transportés  dans  un  écoulement  épais  lors  d’épisodes  de   précipitations  rares  et  violents  (Crouzel,  1957;  Hubschman,  1975d).  

     

  91                                          

 

Méthodes  

Méthodes  

 

Dans  cette  étude,  j’utilise  :  

-­‐ l’analyse  des  traces  de  fissions  sur  apatite  pour  évaluer  l’histoire  thermique   et  vitesses  d’exhumation  de  la  chaîne  (Chapitre  1)  

 

-­‐ les  nucléides  cosmogéniques  utilisés  pour  estimer  les  taux  moyens  d’érosion   des  bassins  versants  du  flanc  nord  de  la  chaîne  (Chapitre  1)  et  dater  

l’abandon  de  surfaces  alluviales  et  évaluer  leur  évolution  post-­‐dépôt   (Chapitre  2)  

 

-­‐ la  pétrographie  sédimentaire  pour  caractériser  la  zone  source  des  sédiments   accumulés  dans  le  méga-­‐cône  (Chapitre  1,  cette  analyse  a  été  faite  par  E.  Garzanti,   A.  Resentini  et  M.  Limonta  à  l’Università  Milano-­‐Biccoca  et  ne  sera  pas  explicitée   ici)  

 

-­‐ la  caractérisation  de  certains  indices  géomorphologiques  (Chapitre  2),  qui  ont   été  présentés  dans  la  partie  Etat  de  l’art  pour  évaluer  l’histoire  d’incision  du   piémont  et  de  la  chaîne  

 

-­‐ la  modélisation  numérique,  dont  les  principes  ont  été  présentés  dans  la  partie   Etat  de  l’art,  les  détails  du  code  utilisé  seront  présentés  dans  le  chapitre  3,  pour   comprendre  le  rôle  des  différents  contrôles  sur  l’évolution  du  paysage  nord-­‐ pyrénéen.  

 

Les  principes  de  base  des  méthodes  de  datations  (traces  de  fission  sur  apatite  et   nucléides   cosmogéniques)   et   les   particularités   de   l’utilisation   que   j’en   ai   faite   sont   détaillés  dans  les  paragraphes  suivants.  

      Méthodes         93  

Les  traces  de  fission  sur  apatite  

 

L’analyse  des  traces  de  fissions  dans  les  apatites  permet  de  déterminer  une  partie   de  l’histoire  thermique  des  roches  et  donc  de  quantifier  des  vitesses  d’exhumation  sur   une  échelle  de  temps  relativement  longue.  

   

1. Principe  

 

Une   partie   de   la   désintégration   radioactive   naturelle   de   l’Uranium   238   (238U)   contenu  dans  les  apatites  se  fait  par  fission,  c’est-­‐à-­‐dire  par  division  du  noyau  instable.   L’éjection   des   atomes   fils   occasionne   alors   des   défauts   dans   le   réseau   cristallin   (désorganisation   liée   aux   interactions   électrostatiques)   sous   forme   d’une   aire   linéaire   vacante  (la  «  trace  »,  diamètre  <10  nm,  longueur  ~10-­‐20  μm).  Leur  taille  nécessite  une   attaque  chimique  (qui  les  accentue)  pour  que  les  traces  soient  visibles  au  microscope.  

 

A   haute   température   (>110°C   environ),   le   réseau   cristallin   se   réorganise   et   les   traces   sont   refermées,   cicatrisées,   à   une   vitesse   plus   rapide   que   leur   vitesse   de   production  ;  le  système  est  dit  «  ouvert  ».  A  faible  température  (<60°C  environ  ;  Laslett   et  al.,  1987)  les  traces  sont  conservées  et  s’accumulent  au  cours  du  temps  ;  le  système   est  fermé.  Entre  ces  deux  températures,  la  cicatrisation  est  partielle.    

 

Chaque  trace  représentant  un  événement  de  fission  spontanée,  la  densité  de  traces   de   fission   dans   un   minéral   dépend   de   (i)   la   vitesse   de   désintégration   par   fission   (constante   connue),   (ii)   la   quantité   d’Uranium   présente   à   l’origine   dans   le   minéral  

Documents relatifs