Modélisation de la géodynamique de la chaine des Carpates / Analogue models of the Carpathian geodynamics

La chaîne des Carpates s’est édifiée depuis l’Oligocène en réponse à la subduction d’une lithosphère océanique (ou d’une lithosphère continentale hyper-amincie) et au recul progressif du plan de subduction. Aujourd’hui, l’activité tectonique de la chaîne est presque à l’arrêt à la suite du détachement de la plaque plongeante, qui s’est accompagné du soulèvement de la chaîne et de ses bassins d’avant-pays. Le processus de détachement du slab a progressé d’ouest en est. Les séismes profonds qui se produisent encore montrent que le processus de détachement s’achève tout juste en Roumanie dans la partie la plus orientale de la chaîne, tandis que l’analyse des séries sédimentaires du bassin d’avant pays montre qu’il a débuté dès le Miocène inférieur à la jonction entre les Carpates et les Alpes orientales. Le retrait du plan de subduction a entrainé le mouvement en direction du nord et de l’est, au-dessus de la plaque plongeante, de microplaques continentales (plaques Alcapa, Tisza, Dacia), et il a même pu avoir des conséquences sur la cinématique de la plaque Adriatique.
Nous proposons de reproduire à l’aide de modèles réduits analogiques cette subduction, pour comprendre comment elle a contrôlé la cinématique régionale : la subduction à elle seule explique-t-elle les déplacements et la déformation des microplaques situées à l’intérieur de l’arc des Carpates depuis l’Oligocène ? Dans quelles conditions cette subduction permet-elle d’expliquer les mouvements relatifs entre Alcapa et Tisza-Dacia, et l’existence de secteurs n’ayant subi aucune déformation interne au cours du Miocène ? L’objectif de ces expériences sera d’observer les déplacements superficiels, et la façon dont ceux-ci changent en fonction de la densité de la plaque plongeante (plaque océanique, ou plaque continentale amincie), de la rhéologie de cette plaque et de l’évolution de la rupture du slab.
Le travail demandé consistera à : (1) faire une étude bibliographique complète des informations disponibles permettant de connaitre l’évolution des subductions régionales et le mouvement des plaques lithosphériques bordant l’arc des Carpates : volcanisme, paléomagnétisme (rotations), paléo environnements de dépôt (mouvements verticaux), tectonique, exhumation ; (2) réaliser dans le laboratoire du Bourget du Lac une série d’expériences analogiques afin d’étudier l’effet de ces subductions sur l’évolution géodynamique régionale ; (3) analyser les champs de déformation observés, comprendre comment les subductions génèrent des mouvements dans le manteau supérieur, et comment ceux-ci contrôlent les déplacements des plaques superficielles.

Ce sujet nécessite une bonne capacité à synthétiser les résultats d’études géologiques et géophysiques régionales. La réalisation des modèles analogiques nécessite d’être un peu bricoleur, très soigneux, de faire preuve de bon sens et de ne pas avoir peur de se salir... L’étudiant pourra compter sur l’aide d’un stagiaire de Licence pour la réalisation des modèles réduits.