120 4.1. Résumé
Dans le chapitre précédent, l'analyse morphogique et sédimentologique suggère l'existence d'un paléorelief formé il y a au moins 24 Ma, préservé en partie grâce à l'existence d'un réseau de drainag externe. Le but de ce chapitre est de d'estimer les taux d'érosion dans la même zone afin de quantifier l'évolution de la morphologie, et de tester si possible l'hypothèse d’un paléorelief, à partir de données thermochronologiques qui sont intégrées dans un article en préparation.
Echantillonnage
14 échantillons granitiques de la région du Bangong et de Shiqhuanhe (figure IV.1) ont été analysés par la méthode de thermochronologie basse température (U-Th-Sm)/He sur apatites, avec au moins trois réplicats (grains d'apatites) datés par échantillon. En particulier, 8 échantillons proviennent d'un profil altitudinal (figure IV.2.) provenant d’un pluton au Sud de Rutog. Ce pluton appartient au batholithe de Rutog, lui-même faiant partie du batholithe du Gangdese (Zhao et al., 2008). Un autre échantillon a été prélevé dans un filon d’aplite recoupant le pluton, afin de dater par la méthode Uranium-Plomb la fin de la cristallisation. Parmi les échantillons du profil altitudinal, 4 ont fait l'objet d'une analyse en 4He/3He. Par ailleurs, 5 échantillons ont été prélevés dans l'Ayilari au mur de la faille du Karakorum et afin de compléter l'histoire de l'exhumation dû au jeu normal de la faille (Valli et al., 2007 ; Valli et al., 2008) et de comparer l’exhumation de chaque côté de cette faille. Leur analyse est placée en annexe car elle ne concerne pas directement la reconstitution du relief dans l'Ouest Tibet, et n’est donc pas intégrée dans l’article en préparation.
Résultats
Les données Uranium-Plomb donnent un âge de cristallisation à 74.4 +/- 1.9 Ma, ce qui confirme l’âge du batholithe de 80 Ma donné par Zhao et al., (2008).
Les données 4He/3He n’ont révélé que trois spectres de dégazage utilisables : les échantillons T11R02, T11R05 et T11R10. Les données de l’échantillon T11R04 présentent des incohérences probablement dues à des zonations en eU ou à des microfractures, et les spectres correspondant sont présentés en annexe.
A l'exception de deux échantillons (T11R13, T11R14) dont les âges de refroidissement n'ont pas été utilisés à cause de problème de reproductibilité, les âges de refroidissement de l'Ouest Tibet sont compris entre 12 et 22 Ma (figure IV.3) et beaucoup plus jeunes que l’âge de mise en place du pluton, ce qui permet des les utiliser pour retracer son exhumation. Ces âges sont également au moins 15 Ma plus jeunes que ceux estimés au Tibet central par Hetzel et al., (2011), Rohrmann et al., (2012), et Haider et al., (2013), ce qui suggère un épisode différent dans l’histoire de la topographie.
121 Figure IV.1. Topographie de l’Ouest Tibet, établie à partir de données SRTM, sur laquelle
sont surimposées les principales failles d’après la carte générale du Tibet du Chengdu Geological Institue (2004); Matte et al., (1996); Tapponnier and Molnar, (1978); Leloup et al., (2012), Chevalier et al., (2013), et nos propres observations. La ligne bleue sépare la zone endorhéique de la zone de drainage externe.La localisation des échantillons est donnée par les étoiles, le carré au profil altitudinal.
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Figure IV.2. Localisation des échantillons du profil altitudinal de Rutog. T11R08 est
l’échantillon additionnel daté par la méthode U-Pb sur zircons.
Figure IV.3. Ages (U-Th)/He des 8 échantillons du profil altitudinal de Rutog (triangles), de
T11B26, et des trois échantillons de Shiquanhe (cercles).
Les triangles et cercles correspondent à l’âge médian, les lignes à la dispersion des âges des grains d’un même échantillon, à laquelle est ajoutée l’erreur analytique. Pour comparaison, en bleu est montré un ensemble d’âges (U-Th)/He sur apatites du Tibet central, d’après Hetzel et al., (2011), Rohrmann et al., (2012),et Haider
123 et al., (2013). Les échantillons du Tibet central proviennent de la zone endorhéique, à l’exception d’un
échantillon à 15 Ma qui provient de la zone de drainage externe.
La droite de régression linéaire définie à partir des âges médians des échantillons du profil altitudinal (figure IV.3) donne une très faible vitesse apparente d'exhumation d'environ 70 m/Ma (r2 ~0.7). Ce taux apparent est du même ordre de grandeur que les taux d’érosion de l’Holocène estimé au Tibet central à partir d’isotopes cosmogéniques : de 10 à 40 m/Ma, d’après Lal et al., (2003), Li et al., (2010), Hetzel et al., (2011), Strobl et al., (2012), et Li et al., (2014). Cependant, l’estimation d’un taux d’érosion à partir d’une régression linéaire est une approximation. En effet, les données pourraient refléter une histoire plus complexe qu’un seul épisode d’exhumation. Par ailleurs, en extrapolant la droite de régression, l’intercept inférieur correspondant à la profondeur actuelle de fermeture du système (U-Th)/He sur apatite serait de 3500 m, ce qui est incompatible avec la profondeur actuelle des vallées (4000-4200 m). Pour cette raison, l’analyse des données du profil altitudinal a été approfondie en utilisant un programme de modélisation thermique.
Modélisations des histoires thermiques
La modélisation séparée des échantillons T11R02, T11R05 et T11R10 implique, dans les trois cas, une histoire de refroidissement à trois étapes. Une étape à faible taux de
refroidissement est suivie d’une phase de plus fort taux de refroidissement, avant une dernière phase lente. La durée et l’amplitude de la seconde étape varie selon les échantillons : pour T11R10 et T11R05, l’accélération du refroidissement commence vers 13-14 Ma et s’achève vers 10-12 Ma. Cette étape correspond à un taux de refroidisement de 40°C/Ma (T11R05) ou 11°C/Ma (T11R10). Pour T11R02, l’accélération du refroidissement commence vers 20 Ma et s’achève vers 16 Ma. Il est possible que les différences dans ces trois histoires thermiques modélisées soient dues à un manque de résolution des données et/ou au problème posé par les échantillons analysés par la technique 4He/3He. On ne dispose pas de leur âge (U-Th)/He réel et j’ai fait l’hypothèse d’un âge de refroidissement égal à l’âge médian du même échantillon (13.71 +/- 0.7 Ma pour T11R10, 13.41 +/- 0.21 Ma pour T11R05, et 19.61 +/- 0.33 Ma pour T11R02). La modélisation d’ensemble des échantillons du profil altitudinal met également en évidence une phase de refroidissement de 15 à 10 Ma d’un taux de 9°C/Ma, encadrée par deux phases de refroidissement très lent. En prenant un gradient géothermique de 30°C/km, cela correspond à un taux d’exhumation de 300 m/Ma pendant 5 Ma.
Implication sur le relief de l’Ouest Tibet
La modélisation thermique montre l’existence de faibles taux de refroidissement durant l’Oligocène et de 10 Ma à aujourd’hui, malgré une phase d’accélération modérée du refroidissement. Celle-ci peut s’expliquer par l’influence locale du chevauchement de Shiquanhe qui a fonctionné après 23 Ma (cf chapitre 3). Cette faille a pu provoquer
l’apparition d’un relief local au nord de son tracé, dans la zone de l’anticlinorium de Risum, et induire une aumentation transistoire de l’incision fluviale. Une autre hypothèse repose sur l’existence probable d’un réseau hydrographique connecté à l’Indus à l’Oligocène, mis en évidence au chapitre précédent. Dans ce cas, les variations glacio-eustatiques sont
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susceptibles d’entraîner une réponse des rivières à une baisse du niveau de base. Trois (Miller et al., 2005) ou quatre (John et al., 2011) baisses globales du niveau marin ont eu lieu entre 20 et 10 Ma et leur effet aurait pu se répercuter sur les têtes de réseau hydrographiques. Par ailleurs, les faibles taux d’érosion déduit des données du profil altitudinal sont compatibles avec la préservation d’un paléorelief, en admettant une connexion entre le Bangon et le réseau de l’Indus à l’Oligocène.
Implications sur la formation du plateau
Les reconstitutions de l’exhumation au Tibet central (Hetzel et al., 2011, Rohrmann et al., 2012, et Haider et al., 2013) impliquent de faibles taux d’érosion dès 35 Ma, voir 40 Ma. Lorsqu’on replace les modélisations thermiques des données de l’Ouest Tibet dans le cadre de l’évolution générale du plateau, il semble que, à l’exception d’une accélération transitoire de l’exhumation entre 15 et 10 Ma, la région du Bangong a connu la même histoire que le Tibet central, caractérisé par de faibles taux d’exhumation. Si le réseau de drainage interne à
l’Ouest s’est mis en place plus tard qu’au centre, ceci expliquerait la différence de relief entre l’Ouest, au relief marqué, et le centre, au relief très faible. Ceci explique aussi le plus grand nombre d’affleurements étendus de sédiments Cénozoïques dans le plateau central, alors qu’ils ont été évacués à l’Ouest via le réseau de l’Indus.
Figure IV.4. Reconstitution de l’exhumation du Tibet central. Hetzel et al., (2011).Les droits
rouges représentent l’histoire d’exhumation de l’Ouest Tibet.