Trois mécanismes de formation des bassins pull-apart

• A) Failles décrochantes dextres disposées en *échelon droit* (*right-stepping*). Les bassins pull-apart se forment au niveau du recouvrement (*overstep*) ou d’un coude (*bend*). (L’image est symétrique pour des failles sénestres disposées en *échelon gauche*.)
• B) Cisaillement distribué. Les bassins pull-apart se forment lors de la mise en connexion et de la coalescence des failles principales. S1 et S1’ sont respectivement des failles décrochantes synthétiques primaires et antithétiques. T et S2 correspondent respectivement à des failles en tension et à des failles décrochantes synthétiques secondaires (simplifié d’après An & Sammis, 1996).
• C) Cisaillement de type Riedel.
  1. Initiation et coalescence des premiers plans de cisaillement en failles de Riedel.
  2. Glissement décrochant et rotation des failles de Riedel.
  3. Développement de failles Y, parallèles à la zone principale de déplacement (PDZ). Les bassins pull-apart se forment le long des failles de Riedel passives (modifié d’après Hagglauer-Ruppel, 1991).

Explication et mise en perspective géologique

Cette figure illustre trois façons différentes mais complémentaires de créer des bassins transtensifs (pull-apart basins) dans une zone de décrochement continental. Elles ne sont pas exclusives : elles peuvent se succéder ou coexister dans une même région.

A. Bassins liés à des failles décrochantes en échelon

Le cas A correspond à une première approche simplifiée et géométrique de décrire la formation des bassins transtensifs associés aux fractures de Riedel.

Dans ce premier cas, le décrochement principal est segmenté.

• Le cisaillement est dextre.
• Les segments de failles sont disposés en échelon droit (right-stepping).
• Entre deux segments, il existe une zone de chevauchement géométrique en extension (releasing step-over).

Conséquence

Dans ces zones de recouvrement ou de coude, la contrainte devient localement extensive.

Cela provoque :

• un affaissement du socle,
• la formation d’un bassin allongé,
• souvent une sédimentation rapide et une activité hydrothermale.

C’est le modèle classique appliqué à des bassins comme la mer Morte, le Ghab, ou de nombreux bassins le long de la faille nord-anatolienne.

B. Bassins liés à un cisaillement distribué

Ici, la déformation n’est pas concentrée sur une seule faille majeure, mais répartie dans une zone large.

Plusieurs familles de failles se développent :

• S1 : failles synthétiques principales R (même sens que le cisaillement régional),
• S1’ : failles antithétiques R',
• T : fractures en tension,
• S2 : failles synthétiques secondaires (Y).

Évolution du système

Au cours du temps :

• les failles se propagent,
• se connectent,
• et finissent par s’assembler en structures continues.

Les bassins pull-apart apparaissent lors de cette phase de connexion, dans les zones où la déformation reste transtensive.

Ce modèle est particulièrement adapté aux zones intracontinentales où :

• le socle est rigide,
• la déformation est lente mais durable,
• les bassins sont multiples et parfois éphémères.

C. Bassins associés à un système de cisaillement de type Riedel

C’est le modèle le plus progressif et le plus réaliste pour des zones de cisaillement actives sur le long terme.

1. Initiation des cisaillements de Riedel

De petites failles obliques se forment par rapport au cisaillement régional :

• R (synthétiques),
• R’ (antithétiques),
• parfois P et T.

Ces failles sont courtes, discontinues et en échelon.

2. Rotation et glissement

Avec la poursuite du cisaillement :

• les failles de Riedel glissent,
• elles pivotent progressivement,
• certaines deviennent actives,
• d’autres deviennent passives.

Les zones situées entre ces failles passives sont en extension.

3. Mise en place des failles Y

• Une faille majeure Y se développe,
• parallèle à la zone principale de déplacement (PDZ),
• elle concentre l’essentiel du glissement à long terme,
• elle intersecte er recoupe les structures déjà créées.

Les bassins pull-apart se développent le long des failles de Riedel passives, souvent :

• en chapelet,
• connectés entre eux,
• avec des géométries en losange ou en fuseau.

Ce modèle correspond bien :

• à des réseaux de vallées rectilignes,
• à des changements brusques de direction des rivières,
• à des captures hydrographiques répétées.

Lien direct avec le versant oriental du Massif du mont-Dore

Ces différents schémas peuvent expliquer :

• la présence de petits bassins transtensifs connectés,
• leur organisation en série le long d’un cisaillement dextre régional,
• leur impact sur le réseau hydrographique,
• et la coexistence de bassins actifs, fossiles ou partiellement inversés.

Ce modèle est bien mis en valeur dans le cas d'une surrection régionale avec encaissement en gorges qui a pour effet d'accentuer l'influence des failles sur le tracé hydrographique.

L'hypothèse de travail est donc celle d’un système de type Riedel évolutif, avec coalescence progressive et réactivation continue depuis le Néogène.