Mise en place et érosion glaciaire du batholite de la Cordillère

Blanche (Nord Pérou)

Sommaire

5.1 Résumé étendu en français . . . . 89 5.2 Paper in preparation for Journal of Geophysical Research, Solid Earth 91 5.2.1 Abstract . . . . 91 5.2.2 Introduction . . . . 91 5.2.3 Geological context . . . . 91 5.2.4 Glacial valleys morphology in the Cordillera Blanca . . . . 91 5.2.5 Methods . . . . 91 5.2.6 Results . . . . 91 5.2.7 Discussion . . . . 91 5.2.8 Conclusions . . . . 91 5.2.9 References . . . . 91 5.2.10 Figures . . . . 91 87

88 Chapitre 5. Mise en place et érosion de l’arc Miocène

D

de la Cordillère blanche, une première compilation des données géochronologiques issues de la littérature ainsi qu’une inversion des âges thermochronologiques basse température disponibles dans la région. Ces nouvelles données et modèles me permettent d’aller plus loin que la descrip-tion du timing de l’exhumadescrip-tion et de proposer un scénario de mise en place et d’exhumadescrip-tion de la Cordillère Blanche intégré au contexte géodynamique régional qui est décrit dans le premier chapitre.

————————————————

I

geo-chronological ages from the literature and an inversion of low-temperature thermogeo-chronological ages available in the area. I discuss these data and I propose a new scenario for the emplacement and exhumation of the Cordillera Blanca.

89

Résumé étendu en français

Le corps de ce chapitre est un article en préparation pour JGR, Solid Earth. Les compositions des am-phiboles ont été obtenues grâce à des analyses microsonde que j’ai mises en oeuvre. J’ai également modélisé les taux d’érosion. Mes coauteurs (L. Audin, X. Robert, F. Herman, J. Ganne, S. Schwartz) m’ont apporté un support technique lors de l’échantillonnage, du traitement des données de chimie des amphiboles et pour la modélisation des données thermochronologiques. Nos discussions constructives m’ont permis d’élaborer l’idée directrice et d’écrire mon raisonnement et de proposer une interprétation régionale des données tout en intégrant le contexte géodynamique.

La Cordillère des Andes est le résultat de la subduction de la plaque océanique de Nazca sous la plaque Amérique du Sud depuis plus de 100 Ma. L’activité magmatique liée à la subduction est importante mais la contribution de ce magmatisme à l’épaississement de la croûte reste activement débattue (e.g., James & Sacks 1999, Kono et al. 1989, Barnes & Ehlers 2009). En revanche, l’arc actuel représente une contribution non négligeable à l’évolution géomorphologique de la Cordillère

Occidentale dans le sud du Pérou (e.g.,James & Sacks 1999, Mamani et al. 2010, Boekhout et al.

2012). Dans le nord du Pérou, l’arc Miocène forme les plus hauts sommets péruviens mais aucune

étude de ce type n’a été menée jusqu’à présent (Cordillère Blanche, Nord Pérou ; Mukasa 1984,

McNulty & Farber 2002,Giovanni 2007).

Le batholite de la Cordillère Blanche (12-5 Ma) forme les plus hauts sommets Péruviens. La Cordillère Blanche correspond au mur d’une faille normale crustale majeure. Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer la présence de cette faille normale en contexte de subduction horizontale mais les processus qui contrôlent l’exhumation de la Cordillère Blanche et l’extension le long de la faille sont encore débattus (e.g.,McNulty & Farber 2002,Dalmayrac & Molnar 1981). Jusqu’à présent, les modèles étaient focalisés sur la faille normale de la Cordillère blanche et ne prenaient pas en compte l’histoire de la mise en place de la Cordillère Blanche ni son évolution géomorphologique récente (5-0 Ma).

Le but de ce chapitre est d’apporter de nouvelles contraintes sur les causes du soulèvement et de l’exhumation de l’arc Miocène du nord du Pérou. La quantification des profondeurs de mise en place du batholite de la Cordillère Blanche permettra de contraindre l’exhumation liée à la faille.

La modélisation des variations spatiotemporelles de l’érosion (Fox et al. 2014,Herman & Brandon

2015) contraindra l’âge et les vitesses d’exhumation de l’arc.

Basée sur mes nouvelles données de thermobarométrie sur amphibole (Ridolfi & Renzulli 2012)

et sur une compilation des données de refroidissement du batholite (zircon U-Pb ; hornblende Ar-Ar

and K-Ar ; muscovite Ar-Ar, K-Ar and Rb-Sr ; biotite Ar-Ar, K-Ar et Rb-Sr ;Mukasa 1984,Giovanni

2007, Stewart et al. 1974, Wilson 1975, Beckinsale et al. 1985, Cobbing et al. 1981, Giletti & Day

90 Chapitre 5. Mise en place et érosion de l’arc Miocène

(_∼3 km), entre 14 et 5 Ma, sous la forme d’une succession de sills. A l’heure actuelle, les roches

à l’affleurement les plus jeunes sont également celles qui se sont mises en place le plus profond

(∼6 km), elles sont situées sur le flanc ouest du batholite, à proximité de la faille normale de la

Cordillère Blanche, ce qui suggère un basculement vers l’est du batholite après 5 Ma.

Au cours du Quaternaire, la Cordillère Blanche a été fortement marquée par les glaciations (Farber et al. 2005,Clapperton 1993,Rodbell 1993,Smith et al. 2005). Les vallées glaciaires en forme de U, les roches moutonnées, des gorges de raccordement et de nombreuses moraines localisées dans la Cordillère Blanche et aux débouchés des vallées principales témoignent de l’étendue de ces glaciations et de leur impact sur l’érosion de la chaîne (Farber et al. 2005,Smith et al. 2005). Pour quantifier les variations spatio-temporelles de l’érosion j’ai inversé les données

thermochronolo-giques disponibles dans la région (zircon (U-Th)/He, apatite fission-track et (U-Th)/He ;Montario

2001,Wipf 2006,Giovanni 2007,Hodson 2012,Michalak 2013,Margirier et al. 2015). J’ai utilisé la méthode deFox et al.(2014), modifiée parHerman & Brandon(2015) qui exploite les informations contenues dans les profils verticaux et les différents systèmes thermochronologiques. Mes résultats indiquent une augmentation des taux d’érosion dans la Cordillère Blanche au cours du Quaternaire

(à partir de_∼2Ma). Les taux d’érosion les plus élevés correspondent aux parties nord et centrale de

la Cordillère Blanche qui sont les régions de plus fort relief, où les vallées sont les plus profondes (_∼3km au nord et au centre,_∼1km au sud). Pour conclure, je propose que l’érosion glaciaire (inci-sion des vallées) a eu un fort impact sur l’exhumation récente de la Cordillère Blanche (2-0 Ma). La présence de la faille normale de la Cordillère Blanche et les taux d’érosion récents élevés permettent l’exhumation de roches jeunes mise en place en profondeur à proximité de la faille. Pour finir, mes résultats suggèrent que l’arc Miocène ne contribue ni à un épaississement crustal important ni au soulèvement régional et à l’exhumation du nord du Pérou.

91

Emplacement dynamics, exhumation