Protocole expérimental

Le protocole expérimental a été établi afin d’aborder les problématiques des chapitres suivants (chapitres 3, 4 et 5). Pour chaque série de modèles expérimentaux, un ou deux modèles standards appelés « end-members » ont été effectués. Ils ont servi de modèle de référence pour comparer les modèles dans lesquels nous avons fait varier des paramètres. Au cours de cette thèse, trois séries de modèles ont été réalisées, appelées ci-après les séries « niveau de décollement basal », « niveau de décollement interstratifié » et « processus de surface ».

2.3.1 Série de modèles « niveau de décollement basal »

Le but de la première série de modèles a été d’évaluer l’impact que peuvent avoir deux provinces adjacentes de rhéologie différente sur la structure d’une chaine plissée, dans le cas d’un décollement basal salifère disparaissant latéralement. Ces modèles sont décrits dans le chapitre 3. Cette série comporte trois expériences à deux provinces adjacentes en plus de deux modèles « end-members ».

Figure 2-4: Conditions aux limites de la première série de modèles expérimentaux. A) Vue de dessus schématique des niveaux de décollement dans les modèles à deux provinces. B) et C) Remplissage des deux types de province.

Les modèles « end-members » sont des modèles à un seul niveau de décollement basal de 0,5 cm d’épaisseur, composé pour l’un de microbilles de verre (niveau de décollement frictionnel) et pour l’autre de silicone (niveau de décollement visqueux). Leur couverture est composée de 2,7 cm de sable fin (Figure 2-4, C). Dans les modèles à deux provinces, le niveau de décollement basal passe latéralement dans l’avant-pays d’un niveau de décollement frictionnel à un niveau de décollement visqueux. Deux provinces sont alors définies : la province frictionnelle et la province visqueuse (Figure 2-4). L’épaisseur du remplissage ne varie pas entre les modèles. La vitesse de compression est de 0,5 cm/h pour tous les modèles. L’impact des variations des largeurs relatives des provinces a été testé sur les influences structurales et cinématiques dans les chaines d’avant-pays (Tableau 2-1).

Modèle Largeur province frictionnelle Largeur province visqueuse M01 60 cm (100%) 0 cm

M02 0 cm 60 cm (100%) M03 20 cm (33%) 40 cm (66%) M04 40 cm (66%) 20 cm (33%) M05 80 cm (64%) 45 cm (36 %)

Tableau 2-1 : Protocole expérimental de la première série de modèles. M01 et M02 correspondent aux modèles « end-members » frictionnel et visqueux à un seul niveau de décollement dans la largeur du modèle. M03, M04 et M05 sont les modèles à deux provinces dont la largeur relative des provinces varie.

2.3.2 Série de modèles « Niveau de décollement interstratifié »

La seconde série de modèles expérimentaux décrite dans le chapitre 4 a pour but de tester les influences de la présence d’un niveau de décollement salifère interstratifié sur la déformation dans une chaine plissée (Figure 2-5). Les modèles de cette série ont la même épaisseur totale que les modèles de la première série. Deux modèles « end-members » ont été effectués. Le premier de ces modèles a les mêmes caractéristiques que le modèle « end- member » frictionnel de la série précédente. Dans le second modèle « end-member », en plus du niveau de décollement basal frictionnel, un niveau de décollement secondaire et visqueux de 0,7 cm d’épaisseur a été introduit dans la couverture de sable fin, sur toute la largeur de la boite de déformation. En tout, dix-sept modèles expérimentaux ont été effectués dans cette série.

Figure 2-5 : Conditions aux limites de la série « niveau de décollement interstratifié ». A) Schéma d’un exemple en vue de dessus de la position du niveau de décollement interstratifié visqueux par rapport au niveau de décollement basal frictionnel, dans un modèle à deux provinces. B) et C) Remplissage des deux types de province.

Pour étudier l’impact de la présence d’un niveau de décollement secondaire visqueux interstratifié sur la déformation d’une chaine plissée, différents paramètres ont été testés comme par exemple la largeur des provinces, la position de la province visqueuse dans le modèle (au centre ou sur un coté), l’épaisseur de couverture sous le niveau de décollement visqueux ou encore l’impact d’un proto-wedge anté-déformation. L’épaisseur totale des modèles et la vitesse de compression n’ont pas varié dans cette série. Dans le chapitre 4 qui est sous forme d’article soumis à Tectonophysics, trois modèles expérimentaux sont discutés en plus des deux modèles « end-members ». Les paramètres testés mis en avant dans cette

étude et ceux qui ont montré le plus d’impact sur le style structural et la cinématique des chaines d’avant-pays, sont la largeur et la position des provinces visqueuses par rapport à celle des provinces frictionnelles. Les trois derniers modèles de cette série ont testé l’impact au premier ordre de la sédimentation syn-tectonique sur les interactions structurales et cinématiques dans des chaines plissées avec un niveau de décollement secondaire visqueux.

2.3.3 Série de modèles « Processus de surface»

L’impact des processus de surface sur la déformation dans une chaine d’avant-pays décollant sur un horizon salifère a été étudié plus en détail dans la dernière série de modèles expérimentaux dont les résultats sont discutés dans le chapitre 5. Notre approche expérimentale s’est focalisée à l’échelle d’une structure. Les modèles expérimentaux comprennent tous un niveau de décollement basal visqueux modélisé par de la silicone de 1,5 cm d’épaisseur environ. Différents paramètres ont été testés afin de déterminer quels sont ceux qui contrôlent une forte quantité de déplacement horizontal accommodée par un minimum de structures. Les paramètres testés sont les processus de surface, la pente du niveau de décollement basal, l’épaisseur de la couverture et un stade de déformation précoce induit par la subsidence d’un synclinal (Figure 2-6). La couverture de cette série de modèle est faite de sable fin GA et de sable moyen NE. La vitesse de compression est de 0,5 cm/h pour les sept modèles compressés.

Figure 2-6 : Conditions aux limites de la série de modèles « Processus de surface ». A) Vue de dessus des conditions initiales. Tous les modèles comprennent un niveau de décollement basal de silicone de 65 sur 60 cm. B et C) Le remplissage des modèles varie selon les paramètres testés comme l’épaisseur de la couverture tabulaire ou l’épaisseur de biseaux syntectoniques.