Résumé : Les systèmes orogéniques >2 km d’altitude, représentent moins de 2% de la surface du globe. Cependant ces zones sont fondamentales pour une meilleure compréhension de l’évolution de la croûte terrestre, de la biosphère, ainsi que la prévention des risques naturels. Les intéractions physico-chimiques entre climat, érosion et tectonique sont largement étudiées et débattues depuis des décennies, mais des questions de premier ordre subsistent quant à la construction et à l’évolution des systèmes orogéniques. A titre d’exemple, qu’es ce qui contrôle l’altitude des chaînes de montagne ? Comment expliquer la formation et le maintien de hauts plateaux orogéniques (e.g. Altiplano) ? Comment les mécanismes qui contrôlent l’évolution des chaînes de montagne influencent-ils l’évolution de leurs bassins d’avant pays associés ? La réponse à ces questions n’est pas directe et nécessite la prise en compte du caractère non cylindrique et 3D des orogènes.

En m’appuyant sur des méthodes de géomorphologie quantitative, de thermochronologie quantitative et de modélisation numérique (modèle d’évolution du paysage (FastScape) et modèle d’évolution thermo-cinématique de la croûte supérieure (PECUBE)), je vous propose (1) d’explorer les modalités de construction d’une partie d’un orogène et (2) d’investiguer les intéractions entre chaîne de montagne en croissance et son bassin d’avant pays associé. Pour illustrer ces sujets, deux cas d’étude seront discutés : (1) La construction de la Déflection d’Abancay dans les Andes du sud Pérou et (2) l’évolution générique de bassins d’avant pays en fonction de la géométrie initiale du système, inspiré par le système nord-pyrénéen.

• La Déflection d’Abancay au sud Pérou (ø = ~250 km) est une anomalie à l’échelle des Andes. En effet, cette région pour laquelle failles, reliefs et réseaux hydrographiques sont défléchis par rapport à l’axe d’élongation des Andes, articule les Andes péruviennes étroites au nord (~200 km) et l’Orocline bolivien plus large au sud (~400 km). Très peu de données étaient disponibles afin de contraindre les mécanismes de sa structuration et de son soulèvement depuis 40 Ma. La campagne d’échantillonnage en vue de datations thermochronologiques que j’ai mené en 2017, a permis de mettre en évidence, grâce à une approche de modélisation numérique (PECUBE), une accélération des taux d’exhumation au cœur de la déflection à partir de 5 Ma, imputée à un découplage et à la réactivation en rétro-chevauchement de la faille d’échelle lithosphérique de l’Apurimac. Les données, différentes observations et modélisations effectuées pour la Déflection d’Abancay ouvrent la discussion quant à sa classification en tant que syntaxe tectonique comparable aux syntaxes himalayennes ou alaskienne.

Les bassins d’avant-pays sont des archives de l’évolution des orogènes car ils préservent et recyclent les produits de leurs érosions. J’ai exploré numériquement (FastScape) l’impact de la géométrie initiale (avec ou sans bathymétrie initiale, avec ou sans domaine continental) de ces bassins sur leurs propres évolutions pendant la phase syn-orogénique (phase de soulèvement de l’orogène). Il apparaît qu’après 10-13 Ma, le relief initial s’efface et l’enregistrement de la géométrie initiale n’apparaît plus en surface. En revanche, l’enregistrement sédimentaire et l’architecture stratigraphique sont différents. Il résulte de ces modèles que la présence d’une bathymétrie héritée (relique de rift) aux stades initiaux de la construction de la chaîne de montagne est nécessaire pour la préservation d’un volume significatif de sédiments marins dans le bassin d’avant-pays. De plus la présence d’une bathymétrie initiale, permet une accumulation accrue de sédiments dans le bassin d’avant pays, renforçant la flexure liée à la charge sédimentaire, permettant d’accroître l’espace d’accommodation au pied de la chaîne de montagne et donc de produire un bassin d’avant pays plus épais.