Analogue modelling of the interaction between tectonics, erosion and sedimentation in foreland thrust belts

The structure and dynamic evolution of a mountain belt piedmont are controlled by strong interactions between tectonics, surface processes (erosion, sedimentation), and climate. Studying these couplings relies on detailed geometric and kinematic analysis of morphostructural markers (folds, faults, terraces, alluvial surfaces) and analysis of syntectonic sedimentation. To study quantitatively how these markers form, evolve and record deformation, we developed a new analogue modelling approach using a specific composite granular material. The originality stands in the simultaneous modelling of orogenic deformation mechanisms and erosion–transport–sedimentation processes, but also in the use of techniques allowing quantitative measurement of morphostructural evolution. This methodology opens new perspectives in the fields of geomorphology (relief dynamics), seismotectonics (study of active faults), and sedimentology (including sequential stratigraphy).

RésuméLa structure et l’évolution du piedmont d’une chaîne active sont contrôlées par les interactions entre la tectonique, les processus de surface (érosion, sédimentation) et le climat. L’étude de ces couplages repose principalement sur l’analyse géométrique et cinématique de marqueurs morphostructuraux (plis, failles, terrasses, surfaces alluviales) et sur l’interprétation de l’enregistrement sédimentaire syntectonique. Afin d’étudier comment ces marqueurs se forment, évoluent et enregistrent la déformation, nous avons mis au point une approche expérimentale originale. L’utilisation d’un matériau granulaire spécifique et l’application de techniques de mesure permettant de quantifier l’évolution topographique et cinématique des modèles analogiques autorisent la caractérisation des mécanismes de déformation orogénique et des processus d’érosion–transport–sédimentation. Cette approche ouvre de nouvelles perspectives d’études, notamment en géomorphologie (dynamique des reliefs), en sismotectonique (étude des failles actives), ainsi qu’en sédimentologie (stratigraphie séquentielle).