La géologie du Tien-Shan

Un aperçu de l'histoire géologique du Tien-Shan Voir descriptif détaillé

La géologie du Tien-Shan

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Le Tien-Shan : un relief élevé et étroit

La chaîne du Tien-Shan s’étend sur plus de 2000 km à travers l’Ouzbékistan, le Kirghizistan et jusqu’à la province du Xianjiang à l’ouest de la Chine (Figure 1). Au Kirghizistan, les sommets dépassent régulièrement les 4000 m d’altitude et l’altitude moyenne est proche de 3000 m. La chaîne culmine à plus de 7400 m d’altitude avec le Jengish Chokusu (7439 m), ou pic Pobeda situé à l’est du pays, à la frontière avec la Chine.

Figure 1 - Schéma structural simplifié de l’Asie
En blanc : la ceinture orogénique d’Asie Centrale. Trait rouge : profil topographique de la figure 2.

Ces hauts-reliefs s’élèvent au-dessus de bassins intra-montagneux [1] et de la plaine kazakh au nord et au dessus du bassin du Tarim au sud (Figure 1). La chaîne du Tien-Shan constitue donc un relief très élevé et étroit. Cette caractéristique est particulièrement marquante sur un profil topographique allant du nord du Tien-Shan au plateau Tibétain (Figure 2). On voit bien la différence entre le relief très étroit du Tien-Shan et les reliefs très larges du plateau Tibétain.

Figure 2 - Profil topographique du Tian-Shan au plateau Tibétain
Profil topographique montrant la différence entre la chaîne du Tien-Shan qui constitue un relief très étroit et le plateau Tibétain qui est très large.

Une autre particularité de cette chaîne est qu’elle s’élève au beau milieu d’un continent (on parle d’une chaîne de montagnes intracontinentale). Généralement les chaînes de montagnes se forment à la limite entre deux plaques tectoniques, comme c’est le cas pour les Alpes (entre la plaque européenne et la plaque adriatique), l’Himalaya (entre la plaque Indienne et la plaque asiatique) ou les Andes (entre la plaque de Nazca et la plaque sud-américaine).

Alors comment expliquer les particularités de la chaîne du Tien-Shan ? Pour comprendre son histoire il faut remonter non seulement à la formation de l’Himalaya mais également bien plus loin, à l’ère primaire [2] ...

Le rôle de la collision Inde-Asie

Il y a environ 55 Ma (e.g. Guillot et al. 2003), l’Inde est entrée en collision avec l’Asie ce qui a engendré la formation de la chaîne de l’Himalaya. Depuis l’Inde poursuit sa remontée vers le nord à une vitesse d’environ 5 cm/an et c’est une grande partie de l’Asie qui est affectée par cette collision. En effet l’Inde « indente » le continent asiatique à la manière d’un poinçon (Tapponier et al., 1983). En réponse à cela, la chaîne de l’Himalaya s’élève le long de grands chevauchements [3] mais ce n’est pas tout :

  1. Le plateau du Tibet ainsi que l’ensemble de l’Asie du Sud-Est sont expulsés vers l’est et le sud-est le long de grandes failles décrochantes à l’origine de violents séismes.
  2. Au nord du plateau du Tibet et du bassin du Tarim, ou désert du Taklamakan, la chaîne du Tien-Shan a commencée à se former il y a environ 25 Ma.

La structure actuelle de la chaine du Tien-Shan est une structure dite à double-vergence. C’est à dire que les reliefs sont formés le long de chevauchements vers le sud (sur le bassin du Tarim) et vers le nord (sur la plaine kazakh). Mais cette structure n’a pas été formée par la collision entre l’Inde et l’Asie. Elle résulte d’une histoire bien plus ancienne, à la fin de l’ère primaire, il y a environ 350-300 Ma. Ces structures sont réactivées, on parle d’« héritage tectonique ».

Le Tien-Shan et la Ceinture Orogénique d’Asie Centrale

L’histoire tectonique de l’Asie Centrale est très complexe. En effet entre 1000 et 250 Ma, s’est constituée ce que l’on appelle la ceinture orogénique d’Asie Centrale (Windley et al., 2007). C’est un ensemble très vaste qui s’étend de l’Oural à l’océan Pacifique en couvrant le sud de la Russie, le Kazakhstan, le Kirghizistan, l’Ouzbékistan, la Mongolie et le nord de la Chine. L’histoire de sa formation est complexe car elle s’étend sur une très longue période et implique de nombreux petits « blocs » qui se sont accrétés ensemble à la manière d’un puzzle. On parle d’ailleurs parfois du puzzle d’Asie Centrale.

Mais quel est le rapport entre cette histoire très complexe et la chaîne du Tien-Shan qui se forme depuis 25 Ma ? Le Tien-Shan marque l’extrémité sud du grand ensemble de la ceinture orogénique d’Asie Centrale. Il y a environ 350 Ma, un océan séparait le Kazakhstan du bassin du Tarim. Cet océan s’est progressivement refermé, jusqu’à la collision entre le Tarim et le Kazakhstan qui a eu lieu il y a environ 320 Ma (Windley et al., 2007). Cette collision a engendré la formation d’une première chaîne de montagne. La structure à « double vergence » existait déjà à la fin de l’ère primaire, il y a 250 Ma (Loury, 2016) . Par la suite, cette première chaîne de montagnes a été entièrement érodée et les reliefs n’existaient plus. En revanche, les grands chevauchements qui affectaient la croûte terrestre étaient toujours présents, même s’il n’étaient plus actifs. Cette zone constitue donc une zone de fragilité dans la croûte. Les contraintes liées à la remontée de l’Inde vers le nord ont suffit à réactiver ces chevauchements et former une « nouvelle » chaîne de montagnes. De la même manière, si l’on casse un vase, qu’on le recolle et qu’on le refait tomber, il se cassera probablement au même endroit.

Références

  • Guillot, S., Garzanti, E., Baratoux, D., Marquer, D., Mahéo, G. & De Sigoyer, J., 2003. Reconstructing the total shortening history of the NW Himalaya. Geochemistry Geophysics Geosystems, 4(7).
  • Loury, C. (2016). Evolution géodynamique du Tien-Shan (Ceinture Orogénique d’Asie Centrale) au Paléozoïque et réactivation tectonique. Thèse de doctorat. Université de la Côte d’Azur, Nice, France.
  • Windley, B.F., Alexeiev, D.V. V, Xiao, W., Kroner, A. & Badarch, G., 2007. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt. Journal of Geological Society of London, 164, 31–47.
  • Tapponnier, P., Peltzer, G., Le Dain, a Y., Armijo, R. & Cobbold, P.R., 1983. Propagating extrusion tectonics in Asia : New insights from simple experiments with plasticine. Geology, 10, 611–616.

Notes:

[1Bassins sédimentaires entourés de montagnes

[2L’histoire de la Terre est divisée en différentes ères : Avant 542 Ma, on parle de l’Hadéen, de l’Archéen et du Protérozoïque. Entre 542 et 250 Ma, on parle du Paléozoïque ou ère primaire. Entre 250 et 65 Ma, on parle du Mésozoïque ou ère secondaire. Depuis 65 Ma, on parle du Cénozoïque ou ère tertiaire.

[3La croûte terrestre peut être déformée par des failles. ll en existe trois grands types : (1) les failles inverses, ou chevauchements le long desquelles le bloc supérieur monte par rapport au bloc inférieur. Elles se forment lors d’une compression. (2) les failles normales le long desquelles le bloc supérieur descend par rapport au bloc inférieur. Elles se forment en extension. (3) les failles décrochantes, ou décrochements, qui ont un plan vertical le long duquel les deux blocs coulissent.

Les différents types de failles

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