Plio-Quaternary deformation of the European platform in front of the Alpine collision zone

• Published in: Bulletin (Société géographique de Liège)
• Main Authors: Demoulin, Alain, Bourdon, Hadrien
• Format: Journal Article
• Language: French
• Published: 2022
• ISSN: 0770-7576; 2507-0711
• DOI: 10.25518/0770-7576.6590

Les massifs paléozoïques d’Europe nord-occidentale ont quasi tous connu, à des degrés divers, une surrection au cours du Pliocène et/ou du Quaternaire. Quoiqu’on ait proposé d’expliquer ces soulèvements, soit par un plissement lithosphérique de la plateforme européenne au front de l’arc alpin, soit par la présence d’une série de panaches mantelliques au sein du manteau supérieur, aucun accord n’existe quant à une cause d’ensemble des mouvements, en particulier par manque d’information temporelle précise sur leur évolution. Nous abordons ici la question par l’analyse morphométrique des bassins de rivière sur la base d’un indice composite quantifiant le degré d’avancement de la réponse régionale par incision des systèmes de drainage à un signal tectonique de soulèvement. Appliquée à 7 478 bassins de toute taille, cette mesure effectuée à partir des données altimétriques SRTM 3’’ identifie une vaste zone de la plateforme où les valeurs d’indice évoluent de façon cohérente, témoignant d’un soulèvement d’ensemble dont l’axe se propage depuis la marge de la chaîne alpine, où il se manifeste dès 2,5 – 2 Ma, vers le NNO et le NO, où on l’observe récemment au NO du Bassin parisien et au NNO du Massif schisteux rhénan. Dans le contexte de l’évolution géodynamique de l’arc alpin au Néogène et au Quaternaire et de ses répercussions sur son avant-pays, nous interprétons ce soulèvement plio-quaternaire d’une partie de la plateforme à l’avant des Alpes centre-occidentales comme une manifestation tardive du transfert de contraintes de compression de la chaîne vers son avant-pays au niveau de la croûte supérieure, manifestation prolongeant et propageant de façon atténuée la tectonique de couverture qui, de 12 à 4 Ma, a plissé la chaîne du Jura et soulevé, plus au nord, le plateau du Jura. Cette interprétation a pour conséquence de reléguer à de seconds rôles l’influence d’une part d’instabilités diapiriques dont l’impact est limité localement (Eifel, Massif central), d’autre part du plissement lithosphérique, dont l’influence dans la région étudiée fut la plus sensible au Miocène et dont l’analyse morphométrique ne laisse plus soupçonner un rôle actuel qu’au sud du Bassin parisien. Most Paleozoic massifs of Northwestern Europe underwent varying amounts of Pliocene and/or Quaternary uplift. Although one commonly explains such uplifts as the result of either lithospheric folding of the European platform in front of the Alpine arc or the upwelling of plumes within the upper mantle, the comprehensive understanding of their occurrence is still debated, especially due to a lack of precise timing. Here, we address this issue through the morphometric analysis of drainage catchments, based on a composite index quantifying the progress of the regional response of the drainage system to an uplift signal through river incision. Applied to 7 478 catchments of all sizes, the metric values derived from SRTM 3’’ elevation data consistently reveal that an extended area of the platform was affected by an uplift whose axis migrated from the northern margin of the Alpine arc, where it is observed at 2,5 – 2 Ma, NNW- and northwestward where it is currently located in the NW of the Paris basin and NNW of the Rhenish shield. In the frame of the Neogene and Quaternary geodynamic evolution of the Alpine chain and its impact on its northern foreland, we interpret the Plio-Quaternary uplift of that part of the platform in front of the West Central Alps as a late effect of upper-crustal compressive stress transfer from the chain to its foreland. This extended but low-amplitude uplift continues and propagates in a waning way the thin-skinned tectonics that folded the Jura Mountain and raised the Jura plateau between 12 and 4 Ma. This major cause of Plio-Quaternary uplift in NW Europe consequently reduces the influence of mantle plumes to local control of uplift (e.g. in the Eifel and Central Massif) and suggests that lithospheric folding was predominant essentially during the Miocene, with hints of its continued activity only south of the Paris basin.