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CHRONOLOGIE DES ÉPISODES TECTONIQUES DEPUIS LE DOGGER DE L'ENVIRONNEMENT RÉGIONAL DU LABORATOIRE MEUSE/HAUTE-MARNE (EST DU BASSIN DE PARIS)

Grégoire ANDRÉ

Ce travail s'intègre dans le cadre d'une thèse financée par l'Andra avec comme objectif le décryptage des événements tectoniques mésozoïques ayant affecté la pile sédimentaire autour de la zone du laboratoire de recherche souterrain Meuse/Haute-Marne. L'analyse microtectonique dans l'environnement général du site a permis de relever les indices de déformation/fracturation dans les terrains datés au plus vieux du Dogger. Les plus jeunes terrains affectés sont d'âge crétacé supérieur. La chronologie relative, argumentée avec précision, entre les objets tectoniques et la mise en évidence de déformations précoces établit un calendrier relatif qui sert de base à la discrimination entre les événements mésozoïques et cénozoïques. Au final, cette chronologie relative, bien qu'entachée d'incertitudes sur l'âge précis des déformations, pourra être croisée avec les jeux des accidents régionaux et l'histoire de la diagénèse et des paléocirculations de fluides.

L'histoire tectonique, à l'échelle de la plate-forme ouest-européenne, semble relativement bien connue. Il subsiste cependant plusieurs zones d'ombre ainsi que des contradictions entre les différents auteurs. La première difficulté réside dans le fait que les indices de tectonique mésozoïque sont considérablement oblitérés par les derniers événements cénozoïques. De plus la transition entre le champ de contraintes pyrénéen et alpin reste encore mal compris tant dans ses directions que dans l'enchaînement des régimes tectoniques de par l'intercalation de déformations extensives à l'Oligo-Miocène. Les observations sur les craies de Champagne montrent une influence non négligeable des pressions de fluides lors des épisodes de fracturation marquant la transition pyrénéo-alpine, sous la forme de brèches hydrauliques associée à plusieurs régimes en extension. La connaissance du calendrier tectonique permettra de proposer un modèle cinématique d'activation des accidents régionaux (fossés de la Marne, faille de Poisson, fossé de Gondrecourt, failles de Metz et faille de Vittel).

Plus de 200 sites ont permis d'effectuer des mesures microtectoniques tout objets confondus dont 130 donnent des calculs de contraintes satisfaisants à partir des failles. 50 sites présentent des critères de chronologies relatives exploitables. Les chronologies impliquant des plans de failles apparaissent comme les plus fiables pour définir les grandes lignes de l'enchaînement des différents régimes. Les effets de la compaction chimique (joints stylolitiques stratiformes) apparaissent à partir de 300-600 m d'enfouissement, et sont rappelés dans le calendrier suivant.

1) Très localement fracturation précoce sur des directions NW-SE dans le Dogger ;
2) Un régime extensif WNW-ESE repéré dans les terrains oxfordiens, sous la forme de filons sédimentaires attestant du caractère précoce de cet événement (+ stylolitisation d'enfouissement affectant déjà le Dogger) ;
3) Extension N-S locale mesurée jusque dans du Tithonien (+ stylolitisation d'enfouissement atteignant l'Oxfordien) ;
4) Régimes décrochant syn à post Crétacé supérieur évoluant de N-S à NE-SW, rattachés à la phase pyrénéenne s.l. (dès la fin du Crétacé supérieur, arrêt de la subsidence et diminution de la stylolitisation d'enfouissement) ;
5) Régimes extensifs, d'abord selon une extension NW-SE par permutation des contraintes principale et moyenne suite au régime décrochant NE-SW (ouverture des fossés type Gondrecourt), puis rotation vers une direction d'ouverture ENE-WSW marquant la lutte d'influence entre les champs de contraintes pyrénéen et alpin (forte reprise de la stylolitisation verticale et réactivation des décrochements en jeu dip slip) ;
6) Régime décrochant ENE-WSW marquant le regain d'une influence pyrénéenne possiblement intercalé pendant les régimes extensifs 5) ;
7) Réapparition locale d'un régime décrochant N-S affectant les structures extensives du 5) interprété comme témoin de la transition vers l'Alpin ;
8) Installation du régime alpin s.s avec 3 directions de sHMax (régimes décrochants) WNW-ESE, NW-SE et NNW-SSE dont l'enchaînement reste à préciser. A partir du fonctionnement de ces régimes absence de réactivation de la stylolitisation verticale (érosion et exhumation des série mésozoïques).