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HAL CCSD Résumé : The evolution of mountain belt piedmont is controlled by interactions between tectonics, erosion and sedimentation. To study coupling between these processes, we analyze morphometric data collected in the eastern Tian Shan piedmont (NW China) and develop a new analogue modelling technique. The modeling approach uses an experimental set-up and analog material specifically designed to study simultaneously tectonic structures (faults, folds), detailed morphology (drainage basins, channels, alluvial fans, etc.) and stratified sedimentation. Measurement techniques based on laser interferometry and image correlation are also developed to quantify the topographic and kinematic evolution of models.
Our experiments allow a new approach for the study of piedmont morphotectonic evolution. Our results indicate that tectonics mainly controls this evolution. The propagation of deformation and the formation of relief both significantly influence the development of drainage networks, the evolution of drainage basins and the formation of morphotectonic markers. Particularly, a study of alluvial fans and watershed metrics suggests that there is a dynamical equilibrium between uplift, erosion and morphology. In addition, our results show that terrace nucleation is controlled by thrust activity and hydrography adjustments. Folding of terraces responds to a homothetic deformation pattern.
This new methodology brings promising perspectives in the fields of geomorphology, seismotectonics and sedimentology.
L'évolution d'un piémont de chaîne de montagnes est contrôlée par les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation. Pour étudier ces processus, nous avons analysé des données morphométriques issues des piémonts orientaux du Tian Shan (NW Chine) et développé un nouveau type de modélisation analogique. Cette approche utilise un dispositif et un matériau expérimental spécialement conçus pour modéliser simultanément des structures tectoniques (failles, plis), une morphologie détaillée (bassins versants, rivières, cônes alluviaux, etc.) et une sédimentation stratifiée. Des techniques de mesure optique ont été également mises en oeuvre afin de quantifier l'évolution topographique et cinématique des modèles.
Les expériences réalisées offrent une opportunité inédite d'étudier l'évolution morphotectonique d'un piémont. Nos résultats montrent que la tectonique exerce un contrôle de premier ordre sur cette évolution. La propagation de la déformation et la formation des reliefs influencent en effet significativement le développement du réseau de drainage, l'évolution des bassins versants et la formation des marqueurs morphotectoniques. En particulier, l'analyse de la morphométrie des cônes alluviaux et de leurs bassins versants suggère qu'un équilibre dynamique s'installe entre la surrection, l'érosion et la morphologie. Nos résultats montrent également que l'apparition des terrasses est guidée par l'activité des chevauchements et les adaptations de l'hydrographie. Leur modèle de plissement répond à une déformation homothétique.
Cette nouvelle approche ouvre des perspectives d'étude prometteuses en géomorphologie, sismotectonique et stratigraphie.
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