Zone Sesia dans le Val d'Aoste

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Zone Sesia dans le Val d'Aoste

AMSTUTZ, André

AMSTUTZ, André. Zone Sesia dans le Val d'Aoste. Compte rendu des séances de la Société de physique et d'histoire naturelle de Genève , 1971, vol. N.S., vol. 6, no. 1, p.

7-11

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Société de physique et d'histoire naturelle de Genève

Séance du 18 février 1971

A. AMSTUTZ. - Zone Sesia dans le Val d'Aoste.

Pour en tirer des conclusions tectoniques, voyons les caractéristiques principales de la Zone Sesia dans le bas du Val d'Aoste, au long de la Doire tout d'abord, puis dans les vallées de Champorcher et de Gressoney.

De Montalto (où affieure la couverture permocarbonifère et mésozoïque de la Zone d'Ivrée, tirée sous la Zone Sesia à la fin du Crétacé) jusqu'à Donnaz, ce sont des « gneiss minuti » accompagnés de micaschistes, d'après les très bons observateurs et cartographes qu'étaient Mattirolo, Novarese, Franchi, Stella. Or, d'après les recherches pétrographiques que j'ai faites pendant plus de vingt ans, du Val d'Aoste à l'Ossola, dans les zones Grand-Paradis, Saint-Bernard et Sesia, ces «gneiss minuti»

et leur accompagnement de roches détritiques constituent la « couverture postoro- génique hercynienne» permocarbonifère*, d'origine essentiellement volcanique,

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diaphtorisée. Au Trias, cette couverture était subhorizontale; aujourd'hui, elle présente les ondulations qui règnent entre Montalto et Donnaz (rappelant celles du Mésozoïque sudalpin) mais qui ne proviennent que d'effets secondaires des Deuxième et Quatrième phases tectogènes d'une part, de leurs « phénomènes inter- calaires» d'autre part.

Entre Donnaz et Bard, apparait la première des subductions cisaillantes de la Zone Sesia. La surface principale de cisaillement plonge là env. 50° vers NW;

mais elle a évidemment subi ce qu' ^AR.GAND dénommait très justement un « renver- sement», ultérieur sinon tardif; originellement, au début de la Deuxième phase tectogène, elle devait être inclinée 40-60° vers SE; soit, un basculage d'env. 90°, pour des raisons que nous verrons plus loin.

La partie tirée en profondeur et laminée (sous-jacente à l'origine mais sus- jacente aujourd'hui, par suite du renversement) montre une schistosité parallèle à la surface de cisaillement, mais cette schistosité n'est pas :finement foliacée, car on est là dans une zone profonde de la subduction, une zone qui était relativement plastique,

* Il importe à ce propos de noter ce qui suit. Pour la pétrographie de la nappe Emilius, lorsque je l'ai abordée, il n'existait que deux lignes sur la carte italienne 100.000 et deux lignes sur le Guide géologique suisse 1934, et l'on ignorait complètement l'origine essentiellement volcanique et l'âge pennocarbonifère des gneiss de cette nappe; origine et âge que j'ai ensuite discernés et que j'ai démontrés avec de multiples arguments, de multiples preuves. Or, les mêmes conclusions, basées sur les mêmes arguments, peuvent apparemment s'appliquer à l'ensemble dénommé continuellement Série d'Arolla dans les nappes Dent-Blanche et Mont-Mary, ensemble fortement prédominant dans ces nappes; et il serait donc temps de comprendre, maintenant, l'origine en grande partie volcanique et l'âge permocarbonifère de ce vaste ensemble.

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quelque peu :fluidale, rhéomorphique, (peut-être 10.000 m), une zone plus profonde que celle du Val Bognanco par exemple. Une zone profonde, jusqu'à laquelle n'ont pas été entraînés d'éléments mésozoïques.

Les strates permocarbonifères de la partie surmontant à l'origine la surface de cisaillement mais sous-jacentes aujourd'hui, sont inclinées de 20 à 30° en moy.

vers NW, et présentent une multitude de plis de l'ordre du m, qui témoignent des compressions faites au-dessus de la surface principale de cisaillement, ici comme partout dans les Alpes.

Au N de Bard et de Hône, la schistosité de subduction des gneiss permocarbo- nifères diminue graduellement et laisse finalement les gneiss à peu près massifs.

Puis, près du km 25, dans la zone des quatre lentilles ophiolitiques de la carte 100.000, il y a de nouveau une très forte schistosité dans les gneiss permocarbonifères, une schistosité plongeant 70-80° vers SE. On est évidemment là dans une deuxième zone de subduction cisaillante, où se retrouve très clairement, comme à Bard, ce phé- nomène général dans les Alpes: laminage et étirement sous la surface principale de cisaillement, compressions au-dessus. Celles-ci apparaissent, en effet, au bord de la route dans d'énormes blocs qui sont tombés d'au-dessus de la surface principale de cisaillement et qui montrent de très beaux replis témoignant de fortes compressions.

Au NW d' Arnaz, entre Barme et Issogne, apparait une troisième zone de sub- ductions cisaillantes, faites ici en série, côte à côte, les pendages étant de 40-50°

vers SE, et les dernières subductions effaçant les compressions des premières. Le complexe SB/MR s'enfonce ici sous le bord septentrional de la Zone Sesia.

Plus à l'W, dans la vallée de Champorcher, on retrouve les structures précé- dentes. Près de Hône, les schistosités de Bard. Près de Pontbozet, les schistosités voisines du km 25. Et, avant Champorcher, des lames du genre de celles de Banne, et le complexe SB/MR s'enfonçant sous la zone Sesia.

De même, plus à l'E, dans la belle vallée de Gressoney, des structures analogues.

De Pont-Saint-Martin jusqu'aux abords de Champsil, des gneiss permocarbonifères avec des ondulations du genre de celles qui règnent entre Montalto et Donnaz.

Puis, un peu au N de Champsil, sur le flanc oriental de la vallée, apparait une première schistosité de subduction, plongeant 60-70° vers NW, par suite d'un « ren- versement» d'env. 90°. Sur l'autre versant de la vallée, la surface principale de cisaille- ment suit probablement le bord septentrional de la grande masse kinzigitique, antécarbonifère, qui, lors de la subduction, a été surélevée et a donc d'autant plus de probabilité d'afileurer là. Un peu plus au N, des strates de gneiss non schistifié, à faible pendage. Puis, du M. Tisse au col Ranzola, une deuxième zone de schistosité de subduction, plongeant 40-50° vers SE et traversant la vallée. Ensuite, entre Gressoney-Saint-Jean et Gressoney-Trinité, une troisième zone de subduction cisaillante, constituée par une série de lames gneissiques et mésozoïques, plongeant vers SE et surmontant la couverture ophiolitique Mont-Rose.

Tout cela vu, considérons maintenant les rapports à établir entre ces diverses parties de la Zone Sesia et les diverses masses Sesia déversées en nappes vers le N.

1) A leur début, la base de la nappe Dent-Blanche et le dos de la nappe Mont- Mary (qui ne faisaient qu'un) ont été créés par la subduction dont on peut voir la surface principale de cisaillement entre Bard et Donnaz d'une part, près de Champsil dans le Val Gressoney d'autre part. Lors de cette subduction cisaillante, en même temps que naissait une dépression longitudinale d'un côté de la surface

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inclinée de cisaillement, il s'est évidemment produit de l'autre côté une surélévation, puisque les masses entraînées obliquement en profondeur, sous la surface de cisaille- ment, augmentaient là l'épaisseur de l'écorce terrestre, et avaient donc forcément tendance à soulever les masses se trouvant au-dessus. Or, dépression d'une part, surélévation d'autre part, devaient nécessairement créer des flux, des écoulements, pour rétablir l'équilibre gravifique rompu par la subduction cisaillante, et il en est tout naturellement résulté une grande extension de la nappe créée à l'état embryon- naire par le cisaillement. D'où, l'appellation de phénomène primordial pour la sub- duction cisaillante (ne pouvant logiquement provenir que d'entraînement par un courant subcrustal) et celle de phénomène complémentaire et amplificateur pour les flux, les écoulements subséquents dans la grande dépression longitudinale résultant de la subduction.

2) A la subduction cisaillante qui a créé simultanément la base de N. Dent- Blanche et le dos de N. Mont-Mary, a succédé (après un« phénomène intercalaire»

que nous envisagerons plus loin) la subduction cisaillante qui a créé simultanément la base de la nappe Mont-Mary et le dos de la nappe Emilius. La surface principale de cisaillement de cette subduction, nous l'avons examinée ci-dessus, aux bords de la Doire près du km 25 et des quatre lentilles ophiolitiques de la carte 100.000, dans la vallée de Champorcher près de Pontbozet, dans la vallée de Gressoney près du col Ranzola; et nous avons vu qu'au-dessous de cette surface de cisaillement, il existe constamment une schistosité de subduction typique, tandis qu'au-dessus appa- raissent des compressions. A ce deuxième «phénomène primordial» et à l'appro- fondissement de la dépression longitudinale qui en est résulté, ont dû évidemment s'adjoindre des écoulements analogues aux précédents, mais avec des structures englobant les déformations provenant de la première subduction.

3) En une troisième période de subduction (séparée de la précédente par un

«phénomène intercalaire») le complexe Saint-Bernard/Mont-Rose s'est enfoncé sous la Zone Sesia, en approfondissant encore la dépression longitudinale envisagée ci-dessus, en accentuant encore les surélévations, les dénivellations, et, partant, en faisant fluer, écouler de grandes masses Sesia encore plus loin vers le N. Pour cette troisième période, au moins trois cisaillements sont à distinguer, qui se traduisent dans la nappe Emilius par trois grandes écailles: l'énorme écaille ophiolitique qui est à la base de la N. Emilius et qui repose là sur des schistes lustrés Saint-Bernard, et les deux grandes écailles de gneiss permocarbonifères séparées par le Trias calca-

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réodolomitique qui m'est apparu en leur milieu. Dans les parties septentrionales de la Zone radicale Sesia, que ce soit au bord de la Doire, dans la vallée de Champorcher ou celle de Gressoney, ces divers cisaillements de l'Emilius, ces divers cisaillements de la troisième période, se retrouvent sous forme d'alternances de lames gneissiques et de lames mésozoïques.

V oyons maintenant les réponses à trois grandes questions à propos de Zone Sesia. Tout d'abord, pourquoi doit-on penser que la subduction cisaillante Bard sous Donnaz, créatrice de la nappe Dent-Blanche, a été, chronologiquement, la première des subductions Sesia? Parce que les masses Sesia de la N. Dent-Blanche, en parcourant des dizaines de km, ont cheminé beaucoup plus que les masses Emilius et Mont-Mary, et parce que cela n'aurait pas pu se faire si elles n'avaient pas bénéficié du cheminement effectué au-dessous d'elles par ces dernières. La nappe Emilius, dernière en date, n'a fait qu'un cheminement restreint, tandis que les deux autres, en glissant l'une sur l'autre, sont évidemment allées d'autant plus loin dans la grande dépression longitudinale, dans le vaste sillon, qu'avait créé initialement la subduction cisaillante Bard sous Donnaz, et qu'ont ensuite progressivement aggrandi la deuxième et la troisième subductions cisaillantes. Quant à la genèse des diverses écailles pouvant exister dans les nappes Dent-Blanche et Mont-Mary, il est naturelle- ment bien difficile de faire la part de cisaillements secondaires, dans les zones radicales Sesia, et la part d'écailles formées pendant le glissement, en même temps qu'ont pu naître des involutions ou des plis d'écoulement tels que ceux qu'ARGAND et moi avons décrit à l'arrière de la N. Emilius.

Autre question, pourquoi y a-t-il eu dans la Zone Sesia trois périodes de sub- ductions cisaillantes créatrices de nappes, pourquoi ces répétitions du même phéno- mène? Tout d'abord, parce que le courant subcrustal créateur du géosynclinal alpin a déclenché, en s'accentuant, une subduction cisaillante provoquant en surface les déversements de masses Saint-Bernard dans la fosse Mont-Rose, et créant en profon- deur un bourrelet subcrustal très asymétrique, comme sont asymétriques les dunes.

Sous la pente raide du bourrelet ainsi formé, s'est naturellement établi un second courant, de sens opposé au courant primordial et de plus grande vigueur parce que beaucoup plus incliné. D'où, une résultante en sens inverse des forces ayant produit le géosynclinal d'abord, le déversement SB/MR ensuite; et une subduction cisaillante correspondante: celle qui passe entre Bard et Donnaz, créatrice de la nappe Dent- Blanche. Puis, comme conséquence de la modification du bourrelet subcrustal, une inversion de la résultante des deux courants magmatiques, et un « phénomène intercalaire» recréant les conditions précédentes, recréant une nouvelle période de subduction cisaillante: celle dont est née la nappe Mont-Mary. Puis, pour de mêmes raisons, une répétition de « phénomène intercalaire » et la subduction en trois temps du complexe SB/MR sous la Zone Sesia septentrionale. En somme, des subductions cisaillantes, entrecoupées de «phénomènes intercalaires », analogues à ce que je viens de figurer, de représenter graphiquement dans les Eclogae (t. 64/l, p.149) pour la genèse des nappes simploniques.

Enfin, encore cette question, pourquoi y a-t-il eu un «renversement » de la surface de cisaillement passant entre Bard et Donnaz? Ce renversement, Em.ARGAND l'avait très bien discerné et c'est une raison de plus pour rendre hommage à sa grande intelligence, à laquelle la géologie alpine doit tant, mais avec les notions régnant à l'époque il l'attribuait à une «sous-poussée insubrienne » qu'il plaçait à la fin de la tectogénèse alpine. Or, à mon sens, ce renversement s'est fait en très grande partie pendant le « phénomène intercalaire » qui a immédiatement succédé à la première période de cisaillements Sesia; car la résultante des deux courants subcrustaux était alors inclinée vers le NW, et tendait d'une part à entrainer vers le NW les parties basses de la surface de cisaillement, et d'autre part à déverser les parties hautes dans la dépression créée au SE par ce mouvement général; double raison pour faire basculer la surface de cisaillement, pour produire une très grande partie du « renversement » actuel. Ensuite, lors de la deuxième « phase intercalaire » et lors de la Quatrième phase tectogène, répondant toutes deux à une même inclinaison de la résultante des forces dérivant des deux courants subcrustaux, une accentuation du basculage a pu se faire et produire les pendages actuels. Quant à la deuxième surface de cisaille- ment, sa déformation a été beaucoup moindre; elle n'a pas été renversée et n'a subi que de fortes augmentations de pendage; puisqu'elle est postérieure au premier

« phénomène intercalaire ».

Telles sont, brièvement relatées, les structures de la Zone Sesia qui apparaissent dans le segment valaisan-valdotain, et les conclusions auxquelles on arrive logique- ment pour expliquer leur genèse, dès que l'on utilise judicieusement les notions de subductions cisaillantes dérivant de courants subcrustaux (phénomène primordial) et d'écoulements dans les dépressions longitudinales résultant de ces subductions (phénomène complémentaire et amplificateur), et dès que l'on comprend bien les étirements et compressions créés de part et d'autre des surfaces principales de cisaillement.