Déformations au front septentrional de la chaîne varisque : l'exemple des Ardennes franco-belges dans la région de Givet

Résumé

Le front septentrional de la chaîne varisque d'Europe occidentale correspond à un ensemble plissé-faillé de forme arquée dont le trait majeur est une zone chevauchante d'échelle crustale à vergence NNW (le chevauchement basal ardennais) dont l'émergence principale correspond à la zone de chevauchement du Midi (fig. 1). Elle met en place l'Allochtone ardennais, ensemble dévono-carbonifère épais de plusieurs kilomètres, sur le bassin d'avant-chaîne à remplissage houiller d'âge namuro-westphalien plissé et fortement écaillé sur sa bordure méridionale. Ce dernier repose sur une série d'âge paléozoïque supérieur, faiblement déformée, d'épaisseur plus réduite et exempte de Dévonien inférieur, formant la couverture du massif calédonien du Brabant. La géométrie de ces différentes unités ainsi que les schémas de branchement ou recoupement des différents chevauchements ont été précisés à partir de l'interprétation d'un profil sismique pétrolier d'orientation N-S, le profil M146 situé en bordure ouest des Ardennes (Lacquement et al., 1999, 2005). Ce dernier a permis de montrer que le déplacement minimal sur le chevauchement basal ardennais, avoisinait 70 km et qu'une partie importante de ce déplacement intervenait tardivement (après le dépôt de la molasse namuro-westphalienne), lors d'une réactivation « hors-séquence » de ce chevauchement majeur. L'accumulation d'écailles au front du système chevauchant pourrait avoir exercé une surcharge importante sur la croûte du Brabant sous-charriée, expliquant ainsi sa flexuration importante à l'aplomb du bassin molassique houiller d'avant-chaîne (Averbuch et al., 2004). Les données sismiques permettent par ailleurs de mettre en évidence une pré-structuration en extension du substratum brabançon. Au niveau de l'Allochtone ardennais, cette pré-structuration a été également mise en évidence à l'échelle de l'affleurement à partir de l'analyse des déformations syn-sédimentaires des niveaux d'âge dévonien inférieur (e.g., Meilliez et al., 1991 ; Lacquement, 2001). Cette structuration précoce, induite lors de la phase de rifting du bassin rhéno-hercynien au cours du Dévonien inférieur, contrôle la répartition des faciès et des épaisseurs des séries dévoniennes. Ainsi que l'ont proposé Oncken et al. (2000) pour la partie la plus orientale des Ardennes, l'existence d'écailles de socle paléozoïque inférieur, en position renversée à la semelle du chevauchement du Midi, résulterait du recoupement en « short-cut » et du transport sur le palier supérieur des épaules du rift, formant initialement la limite d'extension vers le nord des dépôts d'âge dévonien inférieur. Ces structures illustrent la forte segmentation initiale du bassin rhéno-hercynien, segmentation qui a contrôlé par la suite la profondeur et l'extension géographique des niveaux de décollement potentiels au sein de l'allochtone ardennais, localisant ainsi les rampes frontales et latérales des structures chevauchantes.

Mots-clés : Orogenèse varisque, Faille chevauchante, Transpression, Belgique, Département des Ardennes, Massif Ardennais