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| Titre : | Structural development of accretionary wedge with multiple décollements: insights from analogue modeling |
| Auteurs : | Martin VERKIMPE |
| Type de document : | Mémoire de fin d'études |
| Année de publication : | 2020 |
| Résumé : | Résumé: Les prismes d'accrétions peuvent présenter plusieurs niveaux de décollement superposés complexifiant la distribution spatiale et l'évolution des structures. Notre étude vise à approfondir le rôle de la présence de niveaux de décollements multiples sur la répartition de la déformation entre les structures liées au niveau de décollement basal et celles liées au niveau de décollement supérieur. Pour parvenir à cet objectif, nous avons utilisé une approche de modélisation analogique et conçu un appareil expérimental innovant au Laboratoire de Modélisation Tectonique de l'Université de Lille (France) afin de tester la cinématique des différents niveaux de décollement. Le dispositif expérimental comprend deux compartiments superposés et pouvant être actionnés de façon indépendante. Les pistons sont commandés par deux moteurs pas-à-pas qui peuvent séparément ou simultanément activer les niveaux de décollement basal ou supérieur. La boîte expérimentale fait 55 cm de large et 100 cm de long, et remplie the matériaux frictionnels (sable de de quartz sec à granulométrie fine, et microbilles de verre). L'appareil permet d'imposer un découplage vertical sur l'ensemble du modèle et une friction variable le long du niveau de décollement supérieur. Nous avons réalisé 10 expériences pour tester certains des paramètres majeurs contrôlant la formation du prisme et ses géométries associées. Ces paramètres sont : l'épaisseur relative des couches inférieures et supérieures, la distance de raccourcissement des séries supérieures et inférieures, le montant de friction du niveau de décollement intermédiaire, et enfin l'impact de la sédimentation syn-déformation. Cette étude illustre 6 des modèles les plus significatifs, choisis parmi un total de 10 expériences réalisées pendant ce stage. Les modèles qui en résultent fournissent de nouvelles informations sur les interactions qui existent entre les unités supérieures et inférieures et sur les paramètres qui contrôlent l'activation du niveau de décollement supérieur. Notre étude démontre que la structure du prisme est principalement contrôlée par les propriétés de la friction du niveau de décollement basal et que l'unité supérieure n'a pas d'impact significatif sur le développement des unités inférieures, tributaires également de la friction basale. En outre, une unité supérieure plus épaisse combinée avec une sédimentation syndéformation favorisent l'activation du niveau de décollement supérieur. Cette activation est cependant dépendante du volume de sédiments déposés. Un volume trop important peut bloquer la croissance des chevauchements issus du niveau de décollement supérieur et ainsi forcer la déformation à se propager plus en aval en basculant les structures sur le niveau de décollement basal. Mots-Clés : prisme d'accrétion, modélisation analogique, niveaux de décollement multiples, découplage Abstract: Accretionary wedges can exhibit several superimposed décollement that complicate the spatial distribution and evolution of structures in the sedimentary basins. Our study aims at gaining insights on the role of multiple décollements in terms of the partitioning of deformation between the shallow and deep structures in convergent settings. In this context, we used an analogue modeling approach and designed an innovative experimental apparatus at the Tectonic Modeling Laboratory of the University of Lille (France) in order to test the kinematics of the different décollement. This apparatus comprises two independent superimposed, rigid but mobile horizontal plates attached to mobile backstops controlled by stepper motors that can move separately or coevally. The box is 55 cm wide and 100 cm long, and it is filled with frictional materials (dry fine-grained quartz sand and glass microbeads). This device allowed us to impose a vertical decoupling throughout the model, as well as longitudinal variations in strength along the upper décollement. About 10 experiments were carried out to test some of the major parameters controlling the wedge evolution and final geometry, including the thicknesses of both lower and upper layers, the amount of shortening of both the upper and lower units, the upper décollement strength, and the impact of syn-thrusting sedimentation. In this study, we illustrate only the 6 most significant experiments (out of a total 10 conducted during this study). Our models' results provide new insights on both the interactions that exist between the upper and lower units and the parameters that control the activation of the upper décollement. In our study, we demonstrate that the wedge structure is mainly driven by the basal décollement's strength and that the upper unit does not have significant impact on the basal units' development, which remains function of the basal friction. Also, a thicker upper unit and syn-thrusting sedimentation promotes the activation of the upper décollement. This depends on the volume of sediments deposited, which can stop the growth of the shallow thrusts, thereby forcing the deformation front to move forward and switch on the basal décollement. Key-words : accretionary wedge, analogue modeling, multiple décollements, decoupling |
| Spécialité : | Géologie |
| Numéro de promo : | 80 |
