Interactions entre processus géodynamiques, tectonique régionale et climat : l'exemple des Andes australes au Néogène

Le travail de cette these concerne l'evolution du relief de la region du Fitz Roy, en Patagonie, a la frontiere du Chili et de l'Argentine (49°S). Cette region est caracterisee par un contexte geodynamique particulier. En effet, la dorsale du Chili separant les plaques oceaniques Nazca et Antarctique, passe en subduction sous la plaque Amerique du Sud depuis 14 Ma. La subduction de ces deux plaques genere un point triple au niveau de la fosse du Chili (46°30'S). D'autre part, une partie des Andes australes est recouverte de la 3eme plus grande calotte glaciaire mondiale. Cette calotte constitue le reste de glaciers bien plus vastes apparus au Miocene superieur. Actuellement, la Patagonie est marquee par un contraste climatique de part et d'autre de la chaine, avec un climat semi-aride sur le versant oriental, alors que le cœur de la chaine et la bordure occidentale sont recouverts de glaciers, et soumis a de fortes precipitations. Cette configuration est unique au monde et de ce fait, l'evolution de la Patagonie au Cenozoique constitue un laboratoire propice a l'etude des interactions entre la subduction, la tectonique regionale et les conditions climatiques. Pour repondre a cette problematique, des modeles analogiques simulant la subduction d'une dorsale oceanique ont ete realises en laboratoire. Ces modeles ont mis en evidence des effets directs sur la geometrie du plan de subduction et donc sur la position de l'arc magmatique. L'arrivee de la dorsale a la fosse, lorsque la plaque continentale se deplace rapidement vers cette derniere, induit un aplanissement du slab dans sa partie la plus superficielle. Cette horizontalisation de la plaque plongeante entraine une augmentation de la distance entre la fosse et l'arc magmatique, precedant la subduction de la dorsale. La migration vers l'est de l'arc magmatique s'observe effectivement en Patagonie au Miocene inferieur, quelques millions d'annees avant le passage de la dorsale. Ces modeles suggerent aussi que l'arrivee de la dorsale a la fosse entraine le raccourcissement de la plaque continentale tel qu'observe au Miocene inferieur-moyen en Patagonie. La fin de ce raccourcissement se produit lorsque la dorsale entre en subduction. Une mission de terrain a egalement ete menee dans la region du massif du Fitz Roy et son avant-pays, afin d'acquerir des donnees thermochronologiques dans ce secteur de la chaine qui n'a pas encore ete etudie en thermochronologie basse temperature. Les objets etudies sont des roches detritiques datant du Cretace ainsi que des roches granitiques issues du massif du Fitz Roy, qui s'est mis en place au Miocene inferieur vers 16,5 Ma. Les donnees traces de fissions sur apatite (AFT) des granites presentent un âge moyen de 14,8 Ma, ce qui suggere que le pluton s'est refroidi rapidement apres sa mise en place. Le signal obtenu dans les gres est de 12,5 Ma. Cette phase de denudation rapide est liee a l'arrivee de la dorsale a la fosse et precede son entree en subduction qui se produit a la latitude 49°S vers 12 Ma. L'etude tectonique n'a en revanche pas permis de determiner l'âge de la fin du raccourcissement dans la chaine plissee en raison de l'absence de depots sedimentaires tertiaires dans cette region. Toutefois, l'arret du raccourcissement se situerait entre le Miocene inferieur et le Miocene moyen d'apres les etudes realises au Nord et au Sud de notre zone d'etude. Les donnees thermochronologiques (U-Th/He) sur apatite indiquent un signal a 7-6 Ma, mettant en evidence l'effet des premieres glaciations patagonnes sur la denudation des reliefs. Cet evenement climatique a induit une acceleration de la denudation. Les donnees de cette etude confirment donc que l'erosion glaciaire est un facteur de la denudation des reliefs au Miocene superieur. Les glaciers en Patagonie a la latitude 49°S n'ont donc pas eu un role protecteur du relief, comme cela avait suggere par Thomson et al. (2010). La localisation de notre zone d'etude a donc permis de discriminer l'effet de la subduction de la dorsale et de la tectonique compressive associee et celui des glaciations sur le soulevement et la denudation du relief andin, car ces deux processus ne sont pas contemporains a la latitude 49°S.