Etude thermochronologique des failles du SE Tibet

La faille de Litang

La zone de faille de Litang est un magnifique exemple de faille normale en relais créant des bassins sédimentaires très plats qui tranchent dans la morphologie vallonnée de la région, et exhumant des massifs granitiques avec des sommets plus haut que l’altitude moyenne du plateau, et des grandes vallées glaciaires.

En 2011, dans le cadre de la thèse de Yuanze Zhang, nous avons prélevé des échantillons dans 2 de ces massifs pour faire de la thermochronologie basse température. Nous avons obtenu des âges AHe, AFT et ZFT, et modélisé l’exhumation de ces massifs. Nous obtenons une vitesse verticale entre 0.6 et 1 km/Ma et une initiation de l’exhumation entre 5 et 7 Ma, que nous avons interprété comme l’activation du système de failles de Litang depuis 5-7 Ma. Cette étude est publiée à Tectonics (Zhang et al., 2015).

A/ carte 3D montrant les bassins sédimentaires (en vert) et les massifs granitiques (avec de la neige en blanc). B/ schéma géologique, les bassins sont en jaunes, les massifs en rouge, les segments en relais de la faille de Litang en traits rouges). C/ Vue du massif de Cuopu depuis le bassin. D/ photo de terrain du plan de faille. E/ zoom sur le massif avec les échantillons prélevés (étoiles jaunes).

graphe âge thermochronologique (méthode (U-Th)/He et Trace de Fission sur Apatite, AHe en vert et AFT en bleu) en fonction de l’altitude pour chaque échantillon. Pour chaque thermochronomètre la pente est fonction de la vitesse d’exhumation des échantillons dans la croûte, et une rupture de pente montre un changement de vitesse d’exhumation. Pour estimer la période et les taux d’exhumation compatibles avec les données, une inversion est faite, pour explorer tout l’espace des solutions possibles. Les âges prédits par le meilleur modèle, celui avec la plus petite différence entre les données et le modèle, sont représentés en noir. Pour le site de Cuopu, le meilleur modèle est un début d’exhumation rapide à 5.3±0.4 Ma, à une vitesse de 0.99±0.04 km/Ma.

La faille de Xianshuihe

La système de faille de Xianshuihe est une faille décrochante. Elle est sub-verticale, et elle fait coulisser latéralement les deux côtés de la faille, générant principalement des mouvements horizontaux. C’est la faille la plus active de Chine, avec plusieurs séismes instrumentaux et historiques documentés depuis 1700, qui ont rompu presque l’intégralité de la faille. Localement des mouvements verticaux sont observés, quand la trace de la faille change de direction. C’est ce qui se passe quand la faille se courbe, accommodant un mouvement latéral du Tibet autour de la syntaxe Est Himalayenne, en exhumant dans cette courbure un massif avec le sommet le plus haut du plateau tibétain (donc hors Himalaya), le pic du Gongga Shan.

En 2011, toujours dans le cadre de la thèse de Yuanze Zhang, nous avons prélevé des échantillons dans cette zone de courbure, présentant plusieurs segments de faille. Nous avons obtenu des âges AFT et ZFT entre les segments de faille de Selaha (en orange) et de Zheodutang (en jaune) et estimé une vitesse verticale rapide de 1.85 km/Ma entre 9 et 4 Ma, diminuant de moitié depuis 4 Ma.
Nous avons interprété cette exhumation rapide comme l’activation du segment de faille de Yalahe (en rouge) à 9 Ma, la zone d’échantillonnage se trouvant dans la zone de courbure de ce segment, et un arrêt de ce segment depuis 4 Ma, conduisant à l’érosion de cette zone, qui présente un relief doux (photo du bas).
Depuis 4 Ma, les segments de faille de Selaha et de Zheodutang, sont actifs, avec des séismes récents, et avec un changement de courbure produisant un changement de localisation de l’exhumation verticale, exhumant le pic du Gongga Shan plus de 2000m au dessus de l’altitude moyenne du plateau (photo du bas).
Cette étude est publiée à EPSL (Zhang et al., 2017).

graphe âge thermochronologique (méthode basse température Trace de Fission sur Apatite AFT en bleu, sur Zircon ZFT en rouge, méthode haute température U/Pb en violet et Ar/Ar en jaune) en fonction de l’altitude pour chaque échantillon. L’inversion de ces données (âges prédits par le meilleur modèle en noir) donne une vitesse verticale rapide de 1.85 km/Ma entre 8.6 ± 0.5Ma et 4 ± 0.4Ma, diminuant à 0.75 km/Ma depuis 4 ± 0.4Ma.