Notions fondamentales pour la géologie de l'Ossola-Tessin; nouveaux aspects du mécanisme orogénique alpin

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Notions fondamentales pour la géologie de l'Ossola-Tessin;

nouveaux aspects du mécanisme orogénique alpin

AMSTUTZ, André

AMSTUTZ, André. Notions fondamentales pour la géologie de l'Ossola-Tessin; nouveaux aspects du mécanisme orogénique alpin. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences , 1965, vol. 261, p. 1559-1560

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C. R. Acad. Sc. Paris, t. 261 (9 août 1965). Groupe 9. 1559

G,ÉOLOGIEI' - Notions fondamentales pour la géologie de l'Ossola-Tessin;

nou~eaux. aspects du mécanisme orogénique alpin. No.te (*) de M. ANoitÉ

A~1sTuTz, présentée par MM. ·Pierre Pruvost et Paul Fourmarier.

Les déformations transversales de l'Ossola-Tessin ont pu se faire dès la fin des subductions simploniques, en une Quatrième phase tectogène, et ont pu s'accentuer plus tard, en même temps qu'une longue continuation d ~ajustements isostatiques.

Les diastrophis~es qui ont suivi cette quatrième phase sont les multiples et. importantes subductions cisaillantes éocènes qui ont eu lieu de part et

?'autre·d·es ~ones penniques, et qui doivent être groupées en une Cinquième

phase tectogène.. . '

Au Nord du Pennique, ces subductions éocènes se sont faites en série, successivement et côte à côte, et ont entraîné sous les zones Saint-Bernard

· et simploniques· les sédiments mésozoïques accumulés dans la dépression l9ngitudinale formée à l'avant des subductions crétacées par ces subductions elles-mêmes. Elles apparaissent aujourd'hui dans la bande mésozoïque, avec lames paléozoïques, qui s'allonge de Courmayeur à Sion et Airolo, tandis que les 1;tappes préalpines sont les restes de leurs produits d'écou- lement subséquent. Leurs structures et autres caractères essentiels, leur action de compression et plissement sur les parties frontales des nappes simploniques, leur coupure par les subductions helvétiques oligocènes, et les raisons tant stratigraphiques que tectoniques qui me font enraciner les nappes helvétiques à Chamonix plutôt qu'à Courmayeur, je les ai indiquées en 1962 et 1963 dans les Comptes rendus cités ci-dessous, auxquels je renvoie, plutôt que de les reprendre dans cette Note.

De mên1e, je n'allonge pas celle-ci à propos des diastrophisn1es éocènes effectués au Sud du Pennique. Je me limite ici à dire qu'ils consistent surtout en trois phénomènes : l'accentuation du basculage des racines simploniques et Sesia; la subduction de la zone cl' Ivrée sous la zone Sesia, avec création de la bande dite du Canavese, faite d'une couverture de zone d' Ivrée allant du Permocarbonifère au Crétacé; et un plissement partiel du Mésozoïque sudpennique. Ces phénomènes sont évidemment dus à une reprise du courant suhcrustal créateur de géosynclinal et de Prernière phase tectogène, avec modification consécutive du bourrelet infracrustal alpin, que je représenterai prochainement en une série de coupes figurant la tectogenèse alpine dans toute l'épaisseur de l'écorce terrestre. (1), eL C).

(*) Séance du rti juin 1v65.

(') L'essentiel du hors texte que j'ai présenté à l'Académie réside dans l'ordre chrono- logique des événements tectoniques, dans l'ordre de succession des diastrophismes créa- teurs des structures de l'Ossola-Tessin, mais, pour mieux concevoir ceux-ci, pour mieux les comprendre, il faut bien noter ceci :

C. R.,

yGS,

Semestre. (T. 261, N° 6.) ₉

r e ill .t r ·.fr 6, 11 t L I t 11 r 1

1560 _c. _R.,Acad .. Sc. Paris, t. 261. (9. août 1965).. _ Groupe 9.

L'une des conclusions qui se dégagent de mon travail dans les Alpes occidentales a trait au mécanisme de formation des nappes et montre que les principales nappes de cette chaîne résultent de subductions plus ou moins cisaillantes suivies d'écoulement dans les dépressions créées par ces ·subductions elles-mêmes.· Il me paraît donc ·,nécessàire de bien distinguer dans .les diastrophismes alpins :- d'unè part,. le phénomène primordial que constituent les subduc-t;~ons proyenant yr;aisemblablem1:nt d'entraîne~entpar les cqurants su~crustaux, et d'autre part, le phénomène complémentaire et amplificateur que représentent les écou- lements par gravité. Et il me paraît d'autant plus utile et important de bien faire cette distinction de causes et d'effets, qu;elle ti'à apparemment jainais été faite jusqu'à présent dans les considérations é1nises tant sur la schistosité en gép.éral que sur le tnode de formation

des nappes. ^{! ' . ..}

( 2)

A propos de courants subcrùstaux, il faut rendre hommage à Alf. ~ittmann pour

l'immense progrès qu'il a réalisé dans la connaissance de l'.orogerièse en général lorsqu'il a étudié la distribution deir tempëratures dans l'écorce terrestre et qu'il ·eh a ;déduit l'incli- naison de la sous-face· près du bord des . continents, en appliquant d'heureuse façon le principe de Pekeris sur le sens des courants magmatiques dérivant de l'.incHnaison des géolsother~es., Car ceci d~v,ait l'amener aux notions de courant, primordial c~éateur de géosynclinal et de courant secondaire s'adjoignant ultérieurement au premier pour produire .une<< phase d'engloutissement >>--Suivie d'arrêt. des· courants et, de<< phase de surrection •>,

et car, notons-le bie~, ceci devait lui permettre _de prévoir, .de préfi:gurer (d'une manière évidemment très globale) ce qu'on peut inférer des donné.es alpines précitées sans même connaître ou utiliser pour cela la théorie· de Rittmann. · · · ·

Cette dernière remarque donne tout son sens à la par.faite convergence: qui apparait entr.e la théorie de Rittmann et ~es ca1,1ses profondes que j'ai logiquement déduites d'obser- vations faites à la superficie de la croûte terrèstre. Il n'y aurait sans doute pas là une telle convergence si les raisonnements de Rittmann n'étai.ent pas justes et si tues déductions, faites indépendamment de cette ·théorie, n'étaient pas. égàleinent justes.

(") Dans mes travaux indiqués ci-dessous, se trouvent nombre de détails qul-ne pouvaient être ajoutés à ce dépliant et à cette présentation·:'

Sur. les Pennides prks de Domodossola (Arch. se., .Genève, 3, ,19.50).

Pennides au Su(f. d'Aoste el nappe du l\llont-Rose (Arch. se., 3, 1950).

Sur la zone dite des racines (Arch. se., 4, 1951). - . Sur l'évolution des structures alpines {Arch. se;, 4, 195 r').

Sur le paléozofque des Penn ides au- Sud d'Aoste, (Arch. se., 4, 1951 ).

Inversion dans la teclogenèse des f'ennides (Comptes rendus, 234, 1952). . Différenciations longitudinales dans le géosynclinal alpin (Comptes rendus, 234, 1952).

Complément à deu:t Notes 'sur .la. tectôgenèse alpine (Comptes rendus, 234, 1952).

Pennides dans l'Ossola et problème des racines (Arch se., 7, 1954).

Nappe de l' Emilius (Arch. se., 7, 1954) •..

Structures alpines; Ossola, cœur du.problème (Comptes rendus, 241, 1955).

Subductions successives dans .l'Ossola (Comptes rendus, 241, 1955).

Chronologie et causes profondes (Comptes rendus, 241, I'g55).

Sur le Pèrqocarbonifère des Pennides (Comptes rendus, 241, 1955).

Pennides _au Nord du lac de Côme (Arch. se,,

8, 1955).

Subductions, el nappes simploniques (Comptes rendus, 244, 1957).

Roches Saint-Bernard entre Élrouble~ el Liddes (Arch. se., 12, i95'g).

Conclusions de recherches géologiques (Comptes rendus, ~53, 1961),

Carte géologique d,e ,la valJée de Cogne, .etc. et Nol/ce (Arch. se., 15, 1962).

Zones Courmayeur-Airolo el Chamonix-Urseren (Comptes rendus, 255, 1962).

Zones radicales Chamonix-Urserèn et Courmayeur-Airolo (Comptes rendus, 257, 1963).

Compte rendu d'une Session spéciale dans les Alpes (Bull. Soc. belge géol., 1963).

(4r, quai Wilson, Genève, Suisse).

Notions fondamentales pour la géologie du segment Ossola-Tessin:

Coupe d' Argand au travers de l'Ossola; 1/400.000 Les teintes sont analogues â celles de la coupe au 200.000 ci-dessous; elles ne diffèrent de celles d'Argand et de Staub que pour les nappes simploniques et le mésozoïque.

Cette coupe est à la base du système imaginé par Argand puis repris par S1aub pour expliquer la structure des Alpes occidentales et orientales.

Elle est, en effet. la première des coupes données par Argand pour expli- quer la chafoe alpine de l'Ossola à la Méditerranée, et, partant, elle est à la base des explications de Staub et des Ecoles connexes pour les Alpes comprises entre l'Ossola et Vienne.

Trois principes directeurs caractérisent cette coupe au travers de l'Ossola.

cette construction fondamentale du système Argand-Slaub, qui aujourd'hui encore pèse sur la géologie alpine:

J) le déversement généralisé des nappes vers l'avant-pays,

2) l'enracinement collectif de ces nappes dans une zone dite des racines, 3) une culmination longitudinale de toutes ces nappes dans l'Ossola-Tessin.

Or, le déversement de masses Saint-Bernard dans la fosse Mont-Rose lors d'une première phase tectogène, et les autres notions nouvelles qu'im- plique le schéma tectonique tracé ci-dessous. montrent que le premier de ces principes directeurs est complètement erroné, que le deuxième l'est également, et que Je troisième l'est aussi. Et il est donc d'autant plus néces·

saire d'examiner la carte et la coupe ci-dessous. et de constater qu'elles correspondent exactement, elles, à tous les faits actuellement connus.

Carte géologique du Val Bognanco autour de San-Lorenzo, par A. Amstutz

El D D D

ML~,·{ ^D D

moraines éboulis

masses glissées, écroulées

amphibolites, prasinites, avec quelques sch. lustrés

péridotites, serpentines

calcaires+ ou - dolomitiques

complexe laminé, gneis- slque et ophiolitique gneiss orthosiques + gn. plagioclasiques

gn. orthosiques + gn. plagioclasiq.

St.Bernard gn. plagioclasiques prédominants gn. orthosiques prédominants

Mt.Rose

D

1/ 40.000

Le fond topographique provient des feuilles 25.000 Bognanco et Domodossola, aimablement procuré par l' lstituto Geografico Militare le 16 avril 1963.

NB. La plupart des gneiss plagloclasiques cl-dessus appartiennent à la « couverture postorogénlque hercynienne» permocarbonifère en grande partie rhyodacitique, Tandis que la plupart des gneiss orthosiques cl-dessus sont des roches+ ou - granitisées antécarbo- nifères, + ou - diaphtorisées, dérivant probablement, en majeure partie, de sédiments dévoniens ou siluriens.

Pli transversal d' Antronapiana

LJ B

•

Piollone Verosso Camughera

Gondo

5 33 31 (31)

Coupe NNW-SSE au travers de l'Ossola par A.Amstutz; au 1/200.000 Gneiss Saint-Bernard, avec mésozoïque, déversés sur

la zone Mont-Rose lors d'une Première phase tectogène

El

Nappes Monte-Leone, Lebcndun el Antigorio, résultant de subductions cisaillantes faites pendant une Troisième phase tectogène dans le Complexe SB/MR Soubassement de Verampio

L'emplacement originel des surfaces de cisaillement

est indiqué par des chiffres entre parenthèses.

B

Synclinal du Canavese Zone d'lvrée

Les structures tracées sur la coupe et la carte ci-dessus résultent de la succession des phases suivantes:

Phase géosynclinale:

Rumianca

Dès le début du Trias. étirement et affaissement relativement rapide de la zone Mont-Rose, créant un abondant volcanisme basaltique géosyn- clinal, mais ne créant qu'une sédimentation calcaréo-dolomilique restreinte et sporadique, quasi nulle dans la partie médiane de cette zone MR.

Dans la zone Saint-Bernard, approfondissement et étirement moindres, créant une sédimentation dolomitique et calcaire plus importante, mais un volcanisme géosynclinal beaucoup moins abondant. bans la zone Sesia, un affaissement èt un volcanisme apparemment moindres que dans la zone Mont-Rose. - Puis, des sédimentations gréso-marneuses, mais persistance de grandes différences entre ces zones penniques: volcanisme beaucoup moindre dans la zone SB que dans la zone MR, mais sédimentation détritique et calcaire plus importante. avec conglomérats corres- pondant prob. à des rides émergées dans la zone SB; la zon MR étant devenue une fosse géosynclinale.

PremHire phase tectogène, à la fin du Jurassique:

Subduction cisaillanle ( phé11omè11e primordial) puis écoulement par gravité ( plté110111è11e co111pléme11taire et amplificateur) de masses paléo- zoïques et mésozoiques Saint-Bernard dans la fosse Mont-Rose, plus exactement : écoulement de ces masses SB sur la couverture mésozoique essentiellement basaltique de la fosse Mont-Rose. - Puis, deux légères subductions et déformations, par replis, de la nappe SB/ MR : sous-phases Loranco et Camughern, que l'on peut désigner par le el la - (Jusqu'à ce que j'aie fait comprendre que les vastes el classiques recouvrements Saï.nt-Bernard sur Mont-Rose résultent des premic.rs grands mouvements de la formation des Alpes, tous les géologues alpins, tous les traités et toutes les autres publications considérant celte question, les attribuaient aux derniers grands mouvements.)

Deuxième phase tectogène, éocrétacée:

Subductions cisaillantes (21 et 22) et écoulement consécutif de masses Sesia sur te complexe SB/MR. - Très importante dans Je segment valaisan-valdotain et le segment grison. cette deuxième phase tectogène a été de faible envergure dans le segment Ossola-Tessin. - Comme le montre la coupe, le front de la nappe SB/MR a été coupé par les cisaillements de cette deuxième phase. - A l'E, la coupure de SB/MR par la deuxième phase passe entre Rovercdo et le tac Mezzola, puis dans le Vat Bregaglia, près des serpentines mésozoïques MR de Chiavenna.

[ Première modification de racines (phénomène intercalaire):

Par une reprise du courant subcrustal primordial dont dérive la Première phase tectogène, s'est fait un début de basculage des surfaces 21 et 22

Troisième phase tectogène, mésocrétacée, créatrice des nappes simploniques-tessinoiscs:

Quatre subductions cisaillantes dans Je Compl.exe SB/ MR, faites successivement et côte à côte, puis écoulement dans la dépression longitudi- nale créée par ces subductions. - J'ajoute ici les 8 précisions -suivantes pour définir exactement le caractère des na_ppes simploniques : 1) Ces nappe§ sont limitées à l'W et à l'E du segment Ossola-Tcssin par des surfaces de cisaillement convexes, et ne s'étendent pas cylindri- quement au-dehors de ce segment. (Les cannelures de S.Maria in Calanca montrent, pour autant qu'on peut faire abstraction de déformations ultérieures, l'orientation de la subduction 31 en ce lieu de la zone orientale, où N.Simano correspond à N.Monte-Leone.)

2) La première des quatre subductions simploniques coupe, cisaille les structures des phases 1 et 2 dans le Val Bognanco, dans le Val Vigczzo, et près de Roveredo (voir coupe et cartes). Ces coupures, que l'on ignorait complètement avant que je les aie fait remarquer (voir la feuille 200.000 Tessin), sont évidemment d'une importance capitale pour comprendre ta chronologie de la formation des Alpes. •

• 3) Au-dessus de la surface de cisaillement de cette première subduction, les strates de la nappe Verosso sont coupées avec des angles variant de O à 90°, parfois avec des ondulations et des plissotements intenses mettant en évidence une tendance à la compression. Tandis qu'au-dessous de cette surface de cisaillement, les strates Monte-Leone sont très fortement laminées, étirées, avec une schistosité parallèle à cette surface mais graduellement décroissante lorsqu'on s'en éloigne; laminage et cisaillement étant connexes.

4) De même. la schistosilé de la nappe Antigorio est parallèle à la surface de cisaillement 33 et s'amortit graduellement du dos à la base de la nappe. Et encore de même, au dos du soubassement de Verampio, une schistosité parallèle à 3,

5) La minceur extraordinaire de la nappe Lebendun par rapport à son étendue ne peut évidemment résulter que de deux subductions cisail- Jantes faites successivement et côte à côte: 32 et 3e; le dos de la nappe s'étant fait avant la base.

6) Le manque de racines à l'arrière des équivalents orientaux de la nappe Lebendun (Lucomagno el Nara) résulte vraisemblablement de la coupure de 32 par 33 (voir coupe). (Cf. près de Sion, destruction d'éléments Courmayeur par des cisaillements 6).

7) Le pli du Wasen.horn et du sommet Monte-Leone est vraisemblablement dû à une involution faite lors de l'écoulement des masses simplo- niques dans la dépression longitudinale créée par les subductions cisaillantes; le régime de plissements de cette zone d'écoulement par gravité contrastant fortement avec l'allure isocUnaJe de la wne radkale, de la zone de subductions cisaillantes.

8) Les grands plis frontaux des nappes simploniques qui s'étendent de Gebidem à Binn, etc. sont vraisemblablement postérieurs aux structures d'écoulement et d'étalement dans la dépression longitudinale précitée, et proviennent sans doute des compressions faites au-dessus des surfaces de subductions cisaillantes éocènes de la zone Courmayeur-Airolo. (CR. Ac.se. 13 mai 1957, 26 nov. 62 et 4 nov. 63)

[Deuxième modification de racines (phénomène intercalaire):

Par une nouvelle réactivation du courant subcrustal primordial, incurvation des surfaces 31 à 3, et accentuation du basculage de 21 et 22 Quatrième pbasc tectogène - pha e de déformations transversales :

Ces déformations sont vraisemblablement dues aux ajustements isostatiques et aux courants subcrustaux longitudinaux provenant des diffé- rences d'importance et d'épaisseur des bourrelets infracrustaux du segment Ossola-Tessin et des segments contigus: valaisan-valdotain et grison.

La sédimentation mésozoïque du segment Ossola-Tessin a été, en effet, beaucoup moindre que ceUes des segments contigus (voir caries) et il en est forcément résulté, en même temps qu'une tectogenèse très différente, un bou.rrclet infracrustal moins important. D'où, la création de déformations transversales lors des ajustements isostatiques, dès le Néocrétacé.

A l'W de l'Ossola-Tessin: l'ajustement isostatique qui a créé la surrection du massif Mont-Rose et, par débordement latéral, le grand pli transversal d Antronapiana, en forme d'S. - Tandis qu'à l'E sont nés les plis transversaux du Splügen et du San-Bernardino, plus aigus, qui dérivent probablement davantage de courants subcrustaux longitudinaux ou obliques, concomitants des ajustements isostatiques.

Quant au plissement transversal du Val Maggia il paraît être une conséquence des courants subcrustaux qui ont tiré la zone tessinoise orien- tale de l'W à l'E au néocrétacé. En effet, en même temps qu'ils créaient les plis du Splügen et du San-Bernardino, ces courants ont créé ici non seulement l'étirement qui a facilité la montée des granodioritcs de la grande bande transversale du Val Maggia, mais aussi une très impor- tante dépression transversale, avec écoulement et plissement. (Arch.sc.; 1955, p.417 : Pennidcs au Net NW du lac de Côme)

Cinquième phase tectogène éocène (Counnaycur et Canavese):

Au N, subduction cisaillantc Z.Gotthard sous Z.simplonique, et création de la Z. Courmaycur-Airolo (voir CR. Ac. se. 26 nov. 1962 et 4 nov. 63) Au S. forte réactivation du courant suberustal primordial et subduction de la zone d'lvrée sous la zone Sesia; créa.tion de la longue bande synclinale permocarbonifère et mésozoique dite du Canavese; et probablement accentuation du basculage des surfaces de cisaillement 2 et 3.

(Dans cette bande dite Canavese, la feuille Tessin de la « Carte générale» au 200.000 imagine qu'il existe entre Bellinzone et le lac de Côme des tonalites intrusives alpines ou postalpines; mais ce ne sont en réalité que des éléments permocarbonifères appartenant à la « couverture postorogénique hercynienne » que j'ai distinguée et mise en évid.ence dans le Val d'Aoste et l'Ossola.)

Sixième et septième phases tectogènes :

Lors d'une Sixième phase, oligocène: série de subductions cisaillantes, suivie d'écoulement, créant les nappes helvétiques et le remaniement des nappes préalpines sus-jacentes (constituées à l'état embryonnaire par les subductions cisaillantcs éocènes); tandis qu'au sud du Pennique, les déformations oligocènes se limitent à une reprise de plissement du Mésozoïque et une ondulation de !'Eocène. - Enfin, lors d'une Septième phase, miocène et pliocène: en même temps que se constituait le Jura et que s'équilibraient encore isostatiquement les zones penniqucs, le sédi- menta.ire sudpennique a subi aussi quelques ajustements isostatiques et, partant, quelques inclinaisons.

NB. L'hydrographie de l'Ossola (où les vallées de Bognanco, d'Amrona et de Macugnaga drainent les eaux de l'W à l'E) est la négation même du système Argand-Staub et de son troisième principe directeur. Tandis qu'elle est en parfait accord avec tout ce que j'ai exposé ci-dessus.

2mc NB. Pour les travaux effectués dans l'Ossola par MM. Bearth el Blumenthal, il faut noter que les observations locales faites par M.Blumen- lhal sont beaucoup plus utiles que celles de M.Bearth, mais il faut noter aussi que les conclusions de ces deux auteurs, calquées sur le système Argand-Staub, sont complètement erronées (voir t'analyse de ces travaux que j'ai faite en 1954 da:ns Arch.sc.: Pennides dans l'Ossola).

3mc NB. Dans tout ce qui précède, j'ai dû, par objectivité scientifique, critiquer le système Argand-Staub et m'opposer foncièrement aux trois principes directeurs qui le caractérisent; mais mon admiration pour la partie juste de l'œuvre d'Argand est évidemment très grande et je suis vraiment heureux de répéter ici ce que j'ai maintes fois dit et écrit: la découverte des nappes Emilius et Dent-Blanche par Em. Argand est sans doute l'une des plus importantes découvertes faites en géologie, l'une des plus belles découvertes de la science.