Structure et évolution du Fossé Rhénan, du Carbonifère à nos jours – apports de la géophysique

Résumé - Le Fossé Rhénan fait partie d’un ensemble de rifts tertiaires qui traversent l’Europe, de la Méditerranée occidentale jusqu’en Mer du Nord. Son évolution tectonique et sédimentaire étaient déjà bien connue au début des années soixante-dix. Depuis, les apports de la géophysique, essentiellement en sismique, gravimétrie, magnétisme et sismologie, ont largement contribué à comprendre le pourquoi et le comment de cette évolution. La principale raison pour laquelle le fossé est apparu entre les Vosges et la Forêt Noire, est qu’au Carbonifère déjà, cet espace formait une large bande de cisaillements sénestres, orientée N30-40°, passant par le sud-est des Vosges et le sud de l’Odenwald, et le long de laquelle Vosges et Forêt Noire ont subi un déplacement relatif d’une quarantaine de km. Dans le contexte de la compression N-S éocène puis de l’extension E-O oligocène, les failles en question ne demandaient qu’à être réactivées et à s’ouvrir, contribuant avec les failles normales N0° à N15° à l’effondrement du fossé. La formation du graben est associée à une surrection du manteau qui, actuellement, atteint 24 km de profondeur sous le seuil de Colmar et le Kaiserstuhl, alors que sous le bassin de Paris, il est à 30-32 km. Le rifting tertiaire qui a donné au fossé sa configuration actuelle, a été stoppé à la fin de l’Aquitanien, lorsqu’en Méditerranée et dans le sud de l’Europe, la convergence de l’Afrique et de l’Europe a provoqué une série de rotations antihoraires de blocs crustaux (Corse, Sardaigne, Apennins, Alpes méridionales,…). Ces mouvements ont eu pour conséquence une rotation dans le même sens du régime des contraintes à l’avant du front alpin. Depuis le Miocène supérieur, la région du Fossé Rhénan subit une compression SE-NO qui se traduit actuellement par une sismicité moyenne, due essentiellement à des décrochements sénestres orientés N-S, localement à des failles normales NO-SE (régions de Freiburg et de Mannheim) et plus rarement à des failles inverses NE-SO.

Abstract - The Rhine Graben is the central segment of a Tertiary rift system which crosses western Europe from the North Sea to the Mediterranean. Its tectonic and sedimentary evolution was already well known in the seventies. Since, geophysical data in seismic, gravimetry, magnetics and seismology have significantly contributed to understand the reasons and processes of this evolution. The major reason why the graben has taken place between Vosges and Black Forest is the existence of a broad variscan sinistral wrenching zone striking N30-40°, running from the south-eastern Vosges to the southern Odenwald, with an horizontal offset by about 40 km. Under the Eocene N-S compression and the Oligocene E-W extension, the faults were reactivated and, together with the N0° to N15° normal faults, contributed to the graben formation.The graben tectonic was associated with a mantel updoming, which reaches 24 km depth beneath the Colmar ridge and the Kaiserstuhl volcano, whereas beneath the Paris basin it stays at 30-32 km depth. The rifting stopped at the end of the Aquitanian, consequently to the counterclockwise rotations of western Mediterranean and Alpine crustal microblocks (Corsica, Sardinia, Appenines, Southern Alps, …) induced by the Africa-Europe convergence. These motions led to a counterclockwise rotation of the stress field in front of the mobile blocks, i.e. in stable western Europe. Since the late Miocene, the Rhine graben area is under a NW-SE compression leading to a moderate seismicity, mainly due to submeridian sinistral strike-slip, locally to NW SE normal faulting and rare NE-SW reversed faulting.