Дисертації з теми "Marges actives et subduction"

La péninsule d'hengchun correspond a l'émergence de la zone de collision active. Un ensemble des dernières nouvelles ont été interprétées afin de proposer un schéma structural et un modèle d'évolution de la subduction manilaise a la collision taiwanaise. On considère. 1. La mise en évidence du matériel ophiolitique oligo-miocène, 2. Une déformation majeure d'âge miocène, 3. Un système d'obduction-collision nettement séparé dans le temps, 4. Un dispositif structural avec des phases de structuration. Dans les nombreuses questions restées en suspens, celle relative a la grande chaine centrale est la plus importante

Le bassin Ionien, en Méditerranée centrale, abrite une zone de subduction à vergence Nord-Ouest où la plaque Afrique plonge sous les blocs Calabro-Péloritain au Nord-Est de la Sicile. Cette subduction résulte de la lente convergence entre les plaques tectoniques Afrique et Eurasiatique. Bien que de nombreuses campagnes d’exploration scientifique ont été menées dans cette zone particulière, plusieurs questions géodynamiques restent débattues. Tout d’abord la croûte pavant le bassin Ionien pourrait être soit de nature continentale amincie et représenter une extension de la plaque Afrique, soit océanique (Néo-Téthys) faisant de ce bassin l’un des plus anciens domaines océaniques au monde. L’escarpement de Malte représente un vestige de l’ouverture du bassin, mais les mécanismes de rifting et notamment la géométrie d’ouverture du bassin restent débattus. Cette subduction est en retrait vers le Sud-Est depuis les derniers 35 Ma, mais est aujourd’hui confinée à l’étroit bassin Ionien. Afin d’accommoder ce retrait de la plaque plongeante dans le bassin, une grande faille de déchirure lithosphérique de bord de subduction (STEP fault en anglais pour « subduction Transform Edge Propagator ») doit se propager le long de la marge Est-Sicilienne. Cependant, sa position en surface reste difficile à déterminer dans l’épais prisme d’accrétion recouvrant le bassin. Ces questions ont été explorées par modélisation des données de sismique grand angle de la campagne DIONYSUS (Octobre 2014, R/V Meteor) le long de deux profils perpendiculaires à la marge Est-Sicilienne. Des modélisations gravimétriques en 3D ont aussi été réalisées dans le but de localiser la plaque plongeante en profondeur sous les blocs Calabro-Péloritains. La sismicité des trois structures majeures du bassin : l’escarpement de Malte, l’AFS (Alfeo Fault System), et l’IFS (Ionian Fault System) a permis d’étudier leurs activités à l’actuel. Les résultats obtenus permettent d’observer une croûte océanique au fond du bassin. La structure profonde de l’escarpement de Malte est observée comme une zone d’amincissement crustal abrupt, ce qui est caractéristique des marges transformantes. Un profond bassin sédimentaire asymétrique (11 km) est observé au Sud du détroit de Messine. Il s’est probablement ouvert récemment entre les blocs continentaux Péloritain et Calabre. Dans le lobe Ouest du prisme d’accrétion Calabrais, le modèle de vitesse permet d’observer l’indentation du prisme clastique interne dans le prisme évaporitique externe. Des modélisations analogiques utilisant sable et silicone ont permis de démontrer la récente activité de ce lobe. L’interprétation des modèles de vitesse permet de localiser la faille STEP le long de l’AFS sur les deux profils
In the Ionian Sea (central Mediterranean) the slow convergence between Africa and Eurasia results in the formation of a narrow subduction zone. The nature of the crust of the subducting plate remains debated and could represent the last remnants of the Neo-Tethys ocean. The origin of the Ionian basin is also under discussion, especially concerning the rifting mechanisms as the Malta Escarpment could represent a remnant of this opening. This subduction retreats toward the south-east (motion occurring since the last 35 Ma) but is confined to the narrow Ionian basin. A major lateral slab tear fault is required to accommodate the slab rollback.This fault is thought to propagate along the eastern Sicily margin but its precise location remains controversial.This PhD project focussed on the deep sedimentary and crustal structures of the eastern Sicily margin and the Malta Escarpment (ME). Two two-dimensional P wave velocity models were modelled by forward Modelling of wide-angle seismic data, acquired onboard the R/V Meteor during the DIONYSUS cruise in 2014.A 3D gravity model of the region was also performed to constrain the depth of the subducting slab bellow the Calabro-Peloritan backstops. The seismicity of the three structures identified in the velocity models (ME, Alfeo fault System, Ionian Fault System) permits to study their recent activity. The results image an oceanic crust within the Ionian basin as well as the deep structure of the Malta Escarpment, which presents characteristics of a transform margin. A deep and asymmetrical sedimentary basin is imaged south of the Messina strait and seems to have opened between the Calabrian and Peloritan continental terranes. In the western lobe of the Calabrian accretionary prism, the southern velocity model allows to observe the indentation of the internal clastic wedge into the external evaporitic wedge, thus showing the recent activity of this lobe. The interpretation of the velocity models suggests that the major STEP fault is located east of the Malta Escarpment, along the Alfeo Fault System

Une large part des deformations observees dans les marges actives est liee a la subduction des reliefs du plancher oceanique (volcans sous-marins, rides et plateaux volcaniques). Afin d'etudier les mecanismes et la cinematique de ces deformations, nous avons analyse des donnees geophysiques provenant de campagnes oceanographiques et des donnees experimentales issues de modelisations analogiques. L'etude des deformations en trois dimensions de la structure interne de la marge a permis de mettre en evidence le role majeur que joue la subduction des reliefs oceaniques dans l'evolution structurale de la plaque chevauchante et dans les transferts de matiere au sein de la marge. La subduction de ces asperites engendre un champ de contraintes caracteristique qui se traduit par un soulevement et un poinconnement de la marge en avant du relief qui subduit, suivie par une phase de subsidence tres rapide en arriere. La propagation du niveau de decollement basal est fortement perturbee par la subduction du relief et se traduit par la formation d'une zone abritee dans son sillage. Une partie du front de la marge est alors entrainee en subduction en arriere du relief puis finalement sous-plaquee a la base de la marge. L'intense fracturation de la marge favorise aussi l'expulsion des fluides et a probablement pour consequence une diminution de la pression de fluide au niveau du decollement basal et donc une augmentation locale du couplage mecanique inter-plaque.

L’objectif de cette étude est de contraindre les déformations au cours du Pléistocène d'une marge active à partir de l’analyse sismo-stratigraphique des sédiments conservés sur la plate-forme et la pente supérieure, le long de la marge centrale d’Equateur. A partir les données de sismique haute résolution et de carottage collectées pendant l'expédition Atacames (2012), plusieurs bassins ont été identifiés. La répartition latérale et de la succession des séquences T-R dans ces bassins montrent une distribution complexe des sédiments dans le temps et l'espace. Ce travail montre que, le long des marges actives, l’analyse sismo-stratigraphique de l’enregistrement des séquences liées aux cycles eustatiques du Pléistocène est un outil très puissant. A l'échelle locale, la subduction de seamounts perturbe et renforce l'effet de déformation régionale de la ride de Carnegie
The aim of this study is to constrain recent deformation and stratigraphic evolution of an active margin, using sismo-stratigraphic analysis of Pleistocene sediment preserved on the margin shelf and upper slope along of the Central Ecuadorian margin. From the extensive geophysical and sedimentological investigations carried out during the ATACAMES expedition (2012), we are identified serveral basins in the Ecuadorian margin. A detailed analysis of the thickness, the lateral distribution and stacking patterns in these basins show a complex distribution of sediments in time and space. The seismic-sequence stratigraphy analysis related to eustatic cycles of the Pleistocene shows a regional regional unconformity at the base (1782-Ka as minimum age), which can correspond to the signature of the beginning of the Carnegie ridge collision

Le long des marges actives, la croissance de rides anticlinales chevauchantes et les processus tectoniques associés sont souvent cités comme étant l'une des causes principales entrainant des déstabilisations de pente et du transport en masse de sédiments au dos des prismes de subduction. Les dépôts associés (MTDs) sont très variés, ne serait-ce que le long d'une même marge, et leur nature, origine et expression peuvent témoigner de l'évolution tectonostratigraphique des bassins sédimentaires liés à la subduction (e.g., bassins perchés). Ce travail présente une analyse haute résolution des caractéristiques et mécanismes de mise en place des sédiments déstabilisés en examinant des MTDs miocènes affleurant dans la partie interne émergée de la marge Sud-Hikurangi (Île du Nord, Nouvelle-Zélande). Des données régionales de sismique réflexion marine ont aussi été utilisées afin d’analyser les géométries et architectures de plus grande échelle. Les résultats témoignent de l'importance des rides structurales dans le contrôle du remplissage sédimentaire des bassins. Différents styles de MTDs sont générés en fonction de leur position structurale (forelimb et backlimb) et à des moments spécifiques du développement des rides et des bassins perchés. Ceci suggère que les MTDs sont de puissants marqueurs tectonostratigraphiques. Ici, ils ont aidé à reconstruire, à des périodes clés, l'évolution de deux bassins et de la marge Hikurangi elle-même. Cette étude offre de nouvelles perspectives sur les interactions entre la déformation et la sédimentation pouvant être essentielles pour la compréhension de l’évolution des marges actives, de leurs risques géologiques et pour leur exploration
Along active margins, the prevalence of thrust ridges and tectonic processes (e.g., uplift, slope oversteepening) is generally called out as one of the main recurrent reasons for generating slope failures and mass wasting on subduction complexes. The resulting mass-transport deposits (MTDs) are often seen to vary strongly along a single margin and therefore, this research work proposes to investigate their nature, origin and significance in the frame of the tectonostratigraphic evolution of subduction-related sedimentary basins (e.g., trench-slope basins [TSBs]). Here, we present high-resolution outcrop-scale insights on both the characteristics and mechanisms of emplacement of the failed sediments by examining thrust-related MTDs from the Miocene cropping out in the emerged southern portion of the Hikurangi subduction margin (eastern North Island of New Zealand). Regional offshore seismic reflection data are also used to offer a broader overview and understanding of these systems through the study of the larger scale geometries and architectures. Results show the role and importance of the thrust ridges in controlling the TSB infilling. Different styles of MTDs are generated from different structural positions (forelimb and backlimb) and at specific times of thrust-ridge and TSB development. This suggests that MTDs are powerful tectonostratigraphic markers. Here, they help to unravel the evolution of two TSBs and more largely of the Hikurangi Margin at key periods. This study provides new insights on the close interplays between deformation and sedimentation, understandings of which may be key for geohazard, exploration and geodynamic predictions along active margins

Les séismes sont à l'origine d'évènements sédimentaires gravitaires (turbidites) dont l'étude permet de reconstituer l'histoire mal connue de la paléosismicité des marges continentales. L'analyse d'une série de carottes de sédiments, collectées stratégiquement dans trois systèmes turbiditiques de la marge en subduction Hikurangi de Nouvelle-Zélande, permet d'établir les caractéristiques, les facteurs de contrôle et les mécanismes déclencheurs de la sédimentation gravitaire des derniers 18,000 ans. La succession sédimentaire comprend quatre lithofaciès et modes de dépôt : hémipélagite (sédimentation marine), turbidites (courants de turbidité), débrites (débris flows) et tephra (retombée de cendres volcaniques), dont l'organisation générale dépend de la morphologie de la marge et des fluctuations glacio-eustatiques. Les crues, les éruptions volcaniques et les " slope failures " sont les trois mécanismes déclencheurs des turbidites. Plus de 90% sont déclenchées par des " slope failures " en haut de pente (150 - 1,200 m) à la suite de séismes. L'adaptation d'un modèle empirique de stabilité de pente suggère que ces turbidites représentent l'enregistrement sédimentaire des ruptures répétées de trois failles actives, dont l'interplaque, et correspondent à des séismes de Mw≥7.3 avec un temps de retour de 150±50 ans. Parmi ces turbidites co-sismiques, 20 montrent une synchronicité de déclenchement sur l'ensemble de la marge et un volume important. Elles correspondent à des ruptures de la zone interplaque de Mw 7.5 - 8.4, dont les temps de retour montrent une phénomène de clustering où alternent les périodes actives à faible temps de retour (305 - 610 ans), et les périodes de quiescence à temps de retour élevé (1480 - 2650 ans). Ce calendrier paléosismique intégré aux modélisations en cours devrait permettre de mieux appréhender l'aléa sismique et les risques pour la population.

Les séismes sont à l'origine d'évènements sédimentaires gravitaires (turbidites) dont l'étude permet de reconstituer l'histoire mal connue de la paléosismicité des marges continentales. L'analyse d'une série de carottes de sédiments, collectées stratégiquement dans trois systèmes turbiditiques de la marge en subduction Hikurangi de Nouvelle-Zélande, permet d'établir les caractéristiques, les facteurs de contrôle et les mécanismes déclencheurs de la sédimentation gravitaire des derniers 18,000 ans. La succession sédimentaire comprend quatre lithofaciès et modes de dépôt : hémipélagite (sédimentation marine), turbidites (courants de turbidité), débrites (débris flows) et tephra (retombée de cendres volcaniques), dont l'organisation générale dépend de la morphologie de la marge et des fluctuations glacio-eustatiques. Les crues, les éruptions volcaniques et les « slope failures » sont les trois mécanismes déclencheurs des turbidites. Plus de 90% sont déclenchées par des « slope failures » en haut de pente (150 – 1,200 m) à la suite de séismes. L'adaptation d'un modèle empirique de stabilité de pente suggère que ces turbidites représentent l'enregistrement sédimentaire des ruptures répétées de trois failles actives, dont l'interplaque, et correspondent à des séismes de Mw≥7. 3 avec un temps de retour de 150±50 ans. Parmi ces turbidites co-sismiques, 20 montrent une synchronicité de déclenchement sur l'ensemble de la marge et un volume important. Elles correspondent à des ruptures de la zone interplaque de Mw 7. 5 – 8. 4, dont les temps de retour montrent une phénomène de clustering où alternent les périodes actives à faible temps de retour (305 – 610 ans), et les périodes de quiescence à temps de retour élevé (1480 – 2650 ans). Ce calendrier paléosismique intégré aux modélisations en cours devrait permettre de mieux appréhender l'aléa sismique et les risques pour la population
Earthquakes are known to trigger gravity flows and turbidites along continental margins. These deposits provide meaningful tools to establish long-term paleo-earthquake records. The detailed analysis of a series of sediment cores, collected strategically in three distinct sedimentary basins along the Hikurangi subduction margin of New Zealand, allows the characterisation of gravity flow sedimentation since 18,000 years, as well as the identification of the controlling parameters and the triggering mechanisms of turbidites. The sedimentary record is comprised of alternating lithofacies and depositional modes, namely hemipelagite (marine sedimentation), turbidites (turbidity currents), debrites (debris flows), and tephra (ash fall), which are controlled by margin morphology and glacio-eustatic fluctuations. Floods, volcanic eruptions and slope failures are the three triggering mechanisms of turbidites along the margin. More than 90% of them are triggered by slope failures from the upper slope (150-1,200 m deep) consecutively to earthquakes. The adaptation of empirical relationships to evaluate slope stability suggests that these turbidites are the sedimentary record of repetitive ruptures of three active faults, including the plate interface, and correspond to Mw≥7. 3 earthquakes occurring with a return time of 150±50 years. Amongst theses turbidites, 20 show a synchronicity of trigger across the entire margin and are more voluminous. They correspond to ruptures on the plate interface, which generate Mw7. 5-8. 4 earthquakes. Return times show a clustering of interface earthquakes with alternating active periods of low return time (305-610 years) and quiescence periods of high return time (1480-2650 years). Integrated to ongoing simulations, this earthquake calendar would provide new constraints to ascertain the seismic hazard

Deux exemples de subduction en convergence hyper oblique furent étudiés: la Ride Méditerranéenne, et la Marge Indo-Birmane. En Méditerranée, le mouvement cumulé de la convergence Afrique/Europe avec la rotation de "Anatolie crée une convergence oblique sur la terminaison Nord Occidentale des Fosses Helléniques. Le taux de convergence est orienté en NS et de 35 mm/an. La campagne MEDEE (Lab. De Géologie, ENS-1995), combinant bathymétrie multifaisceaux et des profils sismiques, montre que la convergence oblique est partitionnée sur un front compressif et des failles décrochantes dextres N160ʿE. Ces failles sont localisées dans la partie interne du prisme et dans la zone de contact entre le prisme et le butoir. Au Nord, ces failles sont fortement perturbées par la terminaison en queue-de-cheval compressive de la Faille N20ʿE de Céphalonie. Le prisme est lui aussi affecté par cette faille. Les observations dans cette zone sont également compliquées par la présence du Prisme Calabrais. La Marge Indo-Birmane présente les mêmes degrés d'obliquité et de vitesses de convergence que pour la Ride Méditerranéenne. La Campagne ANDAMAN (Lab. De Géologie, ENS-2000) permet d'observer que le front de la marge est marqué par des structures décrochantes dextres N30ʿE, et une absence de structures d'accrétion. Ici, le partitionnement induit l'individualisation d'une lanière entre la plaque indienne et le Bloc de la Sonde dont la frontière ouest présente une augmentation graduelle du taux de partitionnement, de partiel au Sud, à total au Nord. Dans le cas méditerranéen, les forces qui conduisent le mouvement de la plaque supérieure, associées au blocage parla Plate-Forme Apulienne, empêchent la formation d'une lanière. L'obliquité est alors accommodée entre le butoir et le prisme, formant un sliver de prisme. Ces deux études permettent d'affirmer que la localisation du partitionnement est régie par l'héritage structural et le degré de liberté de mouvement d'une lanière crustale
The partitioning at very oblique subduction zone is constrained by two studies: the Hellenic trench and the Burman Margin. On the Ionian Islands area, the cumulated motion of the slow African convergence and rapid rotation of the Anatolian Block induces oblique convergence at the western termination of the Hellenic Trench. The NS convergence is about 35 mm/yr. MEDEE Cruise data (ENS 1995) including multibeam bathymetry and shallow seismic profiles, indicate that the motion is partitioned into a frontal compressive wedge and N160ʿE dextral strike-slip. Strike slip faults are localized within the wedge, and between the backstop and the wedge. In this area, the dextral Kephalonia Fault and the presence of the Calabrian wedge disturb structures. So, a comparative study helps to better understand the termination of oblique subduction. The Indo-Burman trench presents the same type of obliquity and velocity. The ANDAMAN Cruise data (ENS 2000) were used to constrain the offshore deformation along the Burma Trench. The front of the wedge is marked by N30ʿE trending dextral strike slip faults, and the absence of accretionary structures. Partitioning of the very oblique convergence induces the motion of an independent sliver located between the Indian plate and the Sunda Block. Along the western boundary of this sliver, partitioning increases from partial (southward) to full partitioning (northward). In the Mediterrnean case, we suggest that forces that drive the upper plate, plus the northwestern locking by the Apulian platform, overcome forces that would allow the motion of a large independent crustal sliver. The obliquity is thus accommodated at the boundary between the backstop and the wedge, resulting in a deforming "wedge sliver" rather thon a rigid crustal sliver. These two studies, compared with other subduction zone in oblique convergence setting, indicate that the partitioning depends on the pre-existent structures and the presence or absence of buttress

La croissance des reliefs et les flux sédimentaires associés à la dynamique des marges actives en subduction sont des processus encore mal connus. Les archives géologiques sont souvent difficiles d'accès ou bien simplement mal préservées à cause de déformations importantes. Le bassin avant arc d'Hawke Bay de la marge Hikurangi en Nouvelle-Zélande constitue un objet d'étude privilégié. En effet, il est peu déformé, partiellement émergé et actif pendant le Pléistocène, période au cours de laquelle l'âge des séries sédimentaires et certains facteurs comme le climat et l'eustatisme sont bien contraints. Une étude pluridisciplinaire, intégrant l'interprétation de données sismiques marines et terrestres, l'analyse de puits, de carottes et de coupes de terrain et l'observation des bassins versants a permis d'établir l'architecture stratigraphique à très haute résolution sur le dernier 1.1 Ma de ce domaine avant arc. Cette stratigraphie montre une organisation en un empilement complexe de 11 séquences de dépôt d'origine climato-eustatique (20, 40 et 100 ka) préservées dans des sous bassins contrôlés par les structures chevauchantes actives. Ces séquences sont caractérisées par des changements paléogéographiques profonds qui évoluent entre deux états extrêmes à chaque maximum glaciaire et optimum interglaciaire. Ainsi, le domaine avant arc d'Hawke Bay montre une segmentation en sous bassins isolés par des rides tectoniques émergeantes pendant les bas niveaux marins et submergées lors des hauts niveaux marins. Aux échelles de temps supérieures à 100 ka, ces structures actives sont à l'origine, dans chacun des bassins, d'une migration progressive vers l'arc des dépocentres des séquences sous l'influence combinée de la tectonique et la charge sédimentaire. Le calcul des volumes de sédiments préservés dans chacune des séquences de dépôt, depuis les sources les plus en amont jusqu'au pied des systèmes sédimentaires les plus profonds à l'aval, permet d'estimer des flux sédimentaires qui ont transité à travers le domaine avant arc au cours de Pléistocène supérieur. Ces flux varient de ~3 à ~6 Mt.a-1. Les variations de flux à long terme (100 ka à 1 Ma) correspondent à des changements de configuration tectonique (distribution de la déformation sur les structures) du domaine avant arc et traduisent la capacité des bassins à stocker des sédiments. Les variations enregistrées à plus court terme (<100 ka) sont corrélées aux importants changements climatiques Pléistocènes, qui modifient les taux d'érosion dans le bassin versant et par conséquent, le flux sédimentaire. Cette observation montre la forte sensibilité et réactivité du domaine amont aux variations environnementales, également illustrée par le doublement des valeurs de flux sédimentaires depuis l'arrivée des européens sur le territoire néo-zélandais au 18ème siècle et le déboisement intensif qui lui a succédé.

La marge continentale péruvienne correspond à l'avant-arc des Andes Centrales et est caractérisée par la présence de deux séries de bassins sédimentaires: les bassins internes et las bassins externes. Les premiers occupent la plate-forme continentale et le piedmont pacifique de la Cordillère, les derniers étant situés sur la pente continentale supérieure. L'origine ainsi que la faible subsidence de ces "couples" de bassins peuvent être expliqués par un modèle physique simple de dislocations dans la zone de subduction. Depuis leur individualisation au Tertiaire inférieur, les bassins internes ont évolué en milieu soit marin soit continental, les bassins externes étant exclusivement marins; dans tous les cas les dépôts sont essentiellement détritiques d'origine terrigène et subsidiairement biogéniques et volcanogéniques. La sédimentation dans tous ces bassins n'est pas continue, elle se réalise pendant des longues périodes de subsidence qui sont interrompues par des courtes phases de non-dépôt. Ces phases apparaissent dues à des phénomènes tectoniques (soulèvement) et/ou eustatiques (baisse du niveau de la mer), elles sont contemporaines à des phases de tectonique compressive qui ont affecté la marge et le domaine andin. Les périodes de subsidence sont, par contre, associées à une tectonique en extension. Trois types principaux de régime de contraintes sont mis en évidence dans les bassins d'avant-arc pendant le Cénozoïque: 1) extension selon une direction orthogonal à la convergence des plaques 2) extension selon une direction orthogonale à celle de la fosse océanique et 3) compression selon une direction parallèle à la convergence l'apparition de chaque type de régime de contraintes dépend de l'interaction entre les forces compressives liées à la convergence et des forces gravitaires induites par la présence proche de la fosse océanique. La subduction des rides asismiques produit un soulèvement local et temporaire de la marge sans modifier sensiblement le régime de contraintes
La margen continental peruana corresponde al antearco de los Andes y esta caracterizada por la presencia de dos series de cuencas sedimentarias: las cuencas internas y las cuencas externas. Las primeras ocupan la plataforma continental y el piedemonte pacifiee de la Cordillera y las ultimas estan situadas en el talud continental superior. El origen y la pequena subsidencia de estas cuencas ··emparejadas" pueden ser explicadas por un modela fisico sencillo de dislocaciôn en la zona de subducciôn. Desde su individualizaciôn en el Terciario inferior, las cuencas internas han evolucionado en ambiente marino o continental, mientras que las cuencas externas son exclusivamente marinas; en todo caso, los depôsitos son esencialmente detriticos de origen terrigeno y accesoriamente biogénicos y volcanogénicos. La sedimentaciôn en las cuencas no es continua, ella se realiza durante largos periodes de subsidencia que son interrumpidos por fases breves de no-depôsito. EsLas ulLimas son debiàas a fenomenos tectonicos (levantamiento) y/o eustaticos (descenso del nivel marino), ellas son contemporâneas a fases de tectonica compresiva que han afectado tanto la margen como el dominic andino. Por lo conLrar1o, los periodes de subsidencia estan asociados a una LeCLonica en extension. Durante el Cenozoico, se han puesto en evidencia tres tipos princ pales de regimenes de esfuerzos en las cuencas del anLearco: 1) extension en direcciôn perpendicular a aquella de la convergencia de placas, 2) exten­ sion en direcciôn perpendicular a aquella de la fosa oceanica y 3) compres on segun una direcciôn paralela a la de la convergencia. La apariciôn de cacia tipo de régimen de esfuerzos depenàe de la interaccion entre las fuerzas compresivas asociadas a la convergencia de placas y las fuerzas gravitacionales ligadas a la presencia cercana de la fosa oceânica. La subduccion de dorsales asismicas produce un levantamiento local y temporal de la margen, sin modificar notablemente el régimen de esiuerzos
The Peruvian continental margin is characterized by the presence of two series of forearc basins: the inner and the outer basins. The first ones occupe the continental shelf and the Pacific lowlands, the second ones being located in the upper continental slope. The dynamics of this paired-basins system, which shows very weak subsidence, is explained by applying a simple physical dislocation model to the subduction zone. Since their individualization in early Tertiary times, the inner basins have evolved either in marine or continental environments whereas the outer basins are exclusively marine. Their infill is essentially composed by detrital land-derived sediments, and secondarily by biogenic and volcanogenic sediments. Deposition process is not continuous, it takes place during long periods of subsidence which are interrupted by short-lived periods of non­ deposition. These latters appear related to either tectonic (uplift) or eustatic (sea-level drop) phenomena, and be contemporaneous to compressional tectonic events that have affected both the margin and he Andean zone. The periods of subsidence are associated with tensional tectonics. Three main types of stress regime have been present in the forearc basins during the Cenozoic: 1) extension trending orthogonal to the convergence direction, 2) extension trending orthogonal to the trench axis, and 3) compression trending parallel to the convergence direction. The occurence of each of these stress regimes depends on the balance between compressive forces related to the convergence and gravitational forces induced by the presence of the nearby deep oceanic trench. The subduction of aseismic ridges locally produce uplift of the margin, without modifying notably the stress regime

La Méditerranée se situe dans une zone de convergence lente entre les plaques Eurasienne et Africaine (~5 mm/an), où des restes d'anciens bassins Téthysiens sont progressivement consommés par le retrait rapide de zones de subductions (~20-30 mm/an sur la zone de subduction Hellénique). En Méditerranée Orientale, une transition collision-subduction se produit dans l'Ouest de la Grèce (collision de la Plateforme Apulienne au nord et subduction Hellénique au sud), pratiquement à l'extrémité du Golfe de Corinthe et dans une région de propagation potentielle de la faille Nord Anatolienne. Afin d'étudier la cinématique actuelle de l'Ouest de la Grèce, nous adoptons une approche multi-échelle de la déformation:(1) Une modélisation grande échelle du champ de vitesses crustale horizontales mesuré par géodésie est effectuée afin de contraindre la cinématique au voisinage de l'Ouest de la Grèce, à la fois à terre et en mer. Un résultat majeur est qu'une zone d'extension distribuée N-S s'étendant de la Bulgarie à l'Est du Golfe de Corinthe a pour conséquence de désactiver la terminaison Ouest de la faille Nord Anatolienne dans le nord de la Mer Egée. Cette extension d'échelle régionale pourrait être causée par le retrait du slab Hellénique. (2) Une étude tectonique active permet d'établir une cartographie précise des failles actives de la région, leur chronologie relative et une estimation de leur vitesse de déplacement. Le demi-graben actif du Golfe Amvrakikos et la faille active N155° de Katouna-Stamna, qui constituent les frontières Nord et Est d'un bloc Iles Ioniennes-Akarnanie (IAB), sont caractérisés par des vitesses géologiques d'au moins ~ 4 mm/an et des vitesses mesurées par GPS de l'ordre de ~10 mm/an. Ce bloc IAB est limité à l'Ouest par la faille transformante de Céphalonie et semble se comporter de manière rigide.(3) Une fois les frontières du bloc IAB connues, nous montrons que le champ de vitesse GPS mesuré dans la région peut être entièrement expliqué par des effets transitoires de blocage élastique associés aux failles bordières de ce bloc. Le couplage sur l'interface de subduction n'a pas d'expression en surface, ce qui suggère qu'il doit être faible. Enfin, nous justifions l'existence d'un point triple de type Rift-Faille-Faille à la terminaison Ouest du Golfe du Corinthe.

L'etude porte sur les variations dans le temps - de l'albien au pliocene - et dans l'espace - le long d'une transversale des andes du perou central vers 11 de latitude sud - des caracteres petrographiques et geochimiques (elements majeurs et traces, isotopes de sr, nd et pb) des roches magmatiques intrusives et effusives, essentiellement calco-alcalines, associees a la subduction des plaques oceaniques farallon puis nazca sous la marge occidentale du continent sud-americain, et sur les relations entre ce magmatisme, l'evolution des modalites de la convergence ocean-continent, l'evolution orogenique de la marge continentale et la metallogenese a echelle regionale. Les modifications successives des modalites de la subduction permettent de rendre compte de maniere precise de la distribution dans le temps et l'espace du magmatisme, qui est elle-meme independante des crises tectoniques. Les roches plutoniques de type i et le volcanisme calco-alcalin de l'arc derivent des memes sources mantelliques (manteau non deprime modifie par des fluides extraits de la plaque subduite). Des differences de chimisme indiquent que les histoires crustales des magmas qui donneront roches plutoniques et volcaniques divergent tot et que les plutons ne correspondent pas aux chambres magmatiques ayant alimente les volcans. Depuis l'albien les compositions chimiques et isotopiques des roches magmatiques ont evolue essentiellement (pour un meme stade de differentiation) par une succession plus ou moins monotone de sauts qui sont contemporains des crises tectoniques et son interpretes comme resultant d'une augmentation de la contamination crustale et d'une evolution sous pression de plus en plus forte au stade precoce de differentiation des magmas dans des chambres profondes. La distribution dans le temps et l'espace des gisements metalliques associes a ce magmatisme est interpretee en termes d'interaction entre magmas d'origine mantellique et segments particuliers de la croute continentale

Les processus gravitaires sur une marge passive sont majoritairement contrôlés par l’eustatisme, le taux de sédimentation, la sismicité, et la déformation tectonique. Ces paramètres agissent également sur les marges actives, mais la sismicité et la déformation tectonique y sont prépondérants. L’objectif de ce travail est de caractériser les principales zones sujettes à des processus gravitaires sur la marge active Nord Equateur Sud Colombie, afin de contraindre ses modes de déformation à court (plusieurs cycles sismiques) et moyen terme (Quaternaire). La marge convergente Nord Equateur est caractérisée par un régime en érosion tectonique, qui passe vers le Nord, en Colombie, à un régime d’accrétion tectonique. Cette marge est le siège d’une forte sismicité, puisque 4 forts séismes (Mw 7. 7-8. 8) s’y sont produits au XXe siècle. Un premier travail a permis d’identifier les zones préférentielles des déstabilisations. Elles sont situées en front de marge dans la partie en érosion tectonique, et sur les flancs des canyons subissant une surrection. Le long du segment de marge en érosion, la fosse est isolée et reçoit peu de sédiments détritiques, laissant supposer que les MTDs identifiés résultent des séismes. Des données bathymétriques, de sismique réflexion, de CHIRP (3. 5 kHz) et des carottes sédimentaires, ont permis d’étudier la mise en place des dépôt en masse (MTDs) au cours des derniers ~ka et des turbidites depuis ~ 4. 5 ka. L’étude de l’organisation spatiale des MTDs, de leurs sources, et de leur temps de retour, permet de proposer un modèle de déstabilisation sur une marge en érosion à l’échelle d’un et de nombreux cycles sismiques. Parallèlement, l’étude morpho-structurale d’un important système de canyons transverse à la marge (canyon de Mira et Patia) a permis de mettre en évidence les modalités de développement de canyons sur une marge active et de replacer les instabilités gravitaires de bord de canyon dans cette évolution ? Cette étude permet aussi de préciser l’évolution tectonique quaternaire de la marge. Nous avons également simulé numériquement le potentiel tsunamigène de glissements sous-marins à partir de cicatrices et du volume de masses glissées sélectionnées en front de marge. Nous montrons que des structures tectoniques sous-marines majeures jouent un rôle clef de concentrateur de l’énergie maximale des vagues, à partir desquelles l’énergie radiative tend à se dissiper, protégeant ainsi naturellement certains segments de côte des effets les plus néfastes du tsunami
Gravity processes on a passive margin are mainly controlled by eustatism, sedimentation rate, seismicity, and tectonic deformation? These parameters also act on an active margin, however seismicity and tectonic deformation are dominant? The aim of this study is to characterize the main areas undergoing gravity processes along the North Ecuador South Colombia active margin, in order to constrain its deformation modes on the short term (several seismic cycles) and mid term (Quaternary). North Ecuadorian convergent margin is characterized by a tectonic erosion regime, evolving to tectonic accretion northward in South Colombia. The margin is undergoing strong seismicity as 4 great earthquakes (Mw 7. 7-8. 8) have occurred during the XXth century. A first study allowed identifying destabilization preferential areas. They are located at the margin toe on the erosional margin, and along canyon walls undergoing tectonic uplift. Along the erosional margin segment, the trench is isolated and receives few sediment, suggesting that the MTDs for the last ~ 20 kyr and turbidites for the last ~ 4. 5 kyr. MTDs spatial organization, source and return time analysis lead to the establishment of a destabilization model along an erosional margin for one and many seismic cycles. On the other side, the morphostructural analysis of an important canyons system (Mira and Patia canyons) has led to establish canyon development modalities on an active margin. We have also simulated numerically the tsunamigenic potential of submarine landslides using selected slump scars and their volume on the margin toe. We show that submarine tectonic structures tend to play a key-role as maximum wave energy focus from which radiative energy tends to dissipate, thus protecting some coastal segments form tsunami damage

L'expulsion de fluides froids riches en composes reduits sur les marges continentales est a l'origine du developpement de communautes benthiques exuberantes basees sur des processus de chimiosynthese bacterienne. L'inventaire des decouvertes montre que ces communautes sont localisees selon un large gradient bathymetrique et dans des contextes geologiques varies le long des zones de subduction et des marges passives. L'etude detaillee, principalement basee sur l'analyse d'enregistrements videographiques, photographiques et des prelevements de faune lors de plongees en submersible dans trois zones de sources de fluides froids le long d'une marge erosive et sur un prisme d'accretion a permis de mettre en evidence les proprietes globales qui caracterisent les communautes de sources de fluides froids et des differences selon le contexte dans lequel elles se developpent. Ces communautes sont dominees par des invertebres vivant en symbiose avec des bacteries chimioautotrophes: bivalves vesicomyidae et mytilidae de grande taille, et vers vestimentiferes. La richesse specifique de cette faune symbiotique est relativement elevee (quatre especes en moyenne, jusqu'a sept sur un meme site). Ces especes presentent des adaptations physiologiques a des biotopes particuliers et des strategies demographiques differentes, qui permettent une exploitation optimale des fluides froids dans l'espace et dans le temps. Un certain nombre d'especes non-symbiotiques carnivores/necrophages, deposivores et filtreurs exploitent egalement la production chimiosynthetique par la consommation de bacteries libres dans le sediment ou dans l'eau de mer. Les agregats de megafaune nourris par un debit de fluide eleve sont peu structures, mais des emissions de fluides suffisamment longues dans le temps favorisent l'insertion d'especes peripheriques permettant une diversification des strategies trophiques. La repartition des communautes liees aux sources de fluides froids est controlee a toutes les echelles spatiales par le contexte geologique qui determine les modalites d'expulsion de fluides. La faune presente une repartition agregee en liaison avec des microstructures drainant les fluides a une echelle locale sur un site et, a l'echelle d'une marge avec des structures telles les volcans, rides ou cicatrices d'arrachements sedimentaires formees par l'expulsion massive de fluides. Une correlation a pu etre montree entre la biomasse totale de bivalves et la quantite totale de fluides expulsee a l'echelle des sites ou des structures geologiques (1000 m#2 a 100 000 m#2) affectes par l'expulsion de fluide. Ces biomasses (50 a 3000 kg) et les quantites de fluides expulsees (10#3 a 10#6m#3/an) sont tres variables a l'echelle d'une marge, selon le type de fonctionnement des structures et leur stade d'activite. Des structures types permettant le developpement de communautes chimiosynthetique ont ete identifiees et leur vaste repartition le long des zones de subduction suggere que l'exploitation des sources de fluides froids est un phenomene largement repandu

La rupture du panneau plongeant ou « slab breakoff » est un processus géodynamique proposé pour expliquer les observations géologiques et géophysiques telles que l’exhumation de roches métamorphiques, le magmatisme des zones de subduction ou le soulèvement régional. Ce travail de thèse présente ainsi la caractérisation en quatre dimensions (4D) de la rupture du slab à travers des expérimentations de modélisation analogique. Différentes configurations de plaques subduite et de transition océan-continent (TOC) ont été testées via une centaine d’expériences. Lorsque la TOC est parallèle à la fosse de subduction, la rupture du slab se produit à 250-280 km de profondeur, tandis que dans le cas contraire, cette rupture est réalisée sur une gamme plus large de profondeurs, de 160 à 345 km. La rupture se produit également à des temps différents, en fonction de la géométrie initiale de la zone de subduction ; elle est presque instantanée lorsque la TOC est parallèle à la fosse, et se produit entre 8.6 et 10.6 Ma après le démarrage de la subduction continentale pour les autres géométries. L’impact de la rupture du slab sur la subduction le long de basins océaniques bordés de failles STEP et de TOC a également été étudié. Ainsi, lorsqu’il se produit un découplage de l’interface de subduction (présence de failles STEP), une augmentation significative du retrait de la fosse est visible dans les modèles présentant un couloir océanique important. Les expériences ont permis de déterminer que l’évolution du signal topographique lors de la rupture du slab est dépendante de l’éduction de la lithosphère continentale, de l’ajustement isostatique graduel pendant la rupture du slab ainsi que la remontée du manteau. Lorsqu’il n’y a pas de subduction continentale ou de rupture du slab, aucune variation topographique n’est visible en surface. Enfin, dans le cas d’une subduction le long de bassins océaniques, la vitesse de la fosse devient quasi-nulle lorsque le matériel continental moins dense commence à subducter, mettant en évidence des processus de déformation du manteau. Les résultats obtenus sont mis en perspective et discutés vis-à-vis des cas naturels, et plus particulièrement concernant la géodynamique de la méditerranée occidentale
Slab breakoff is a tectonic model that has been proposed to explain geological and geophysical observations such as: exhumation of metamorphic rocks, magmatism or regional uplift. This manuscript presents the results from four-dimensional (4D, space and time) analogue experiments of slab breakoff. Different configurations for the subducting plate and the orientation of the oceanic-continental transition (OCT) have been tested over a hundred of experiments. In scenarios where the OCT is parallel to the trench, breakoff occurs between 250-280 km depth, while in opposite scenarios, it occurs on a larger range from 160 to 345 km. The timing of breakoff may also vary accordingly to the initial geometry of the subduction zone: from almost instantaneous when the OCT is parallel to the trench, to 8.6-10.6 Ma after onset of continental subduction for other geometries. I investigated the impact of slab breakoff on subduction along oceanic basins bounded by STEP faults and OCT has also been investigated. When the interface is weak (STEP faults scenario) there is a significant increase in the trench retreat in the model that presents a long oceanic corridor. According to the experiments, the evolution of the topographic signal during breakoff is determined by eduction of continental lithosphere, gradual isostatic adjustments during breakoff, and mantle upwelling. With no breakoff or continental subduction, no topographic variations are seen at the surface. Finally, in the models related to subduction along oceanic basins, the trench retreat velocity becomes almost null when the continental positively buoyant material subducts along the embayment margins, highliting mantle deformation processes. I discussed the possible implications of these results for natural subduction zones, in particular for the Western Mediterranean

La migration des fluides est très active dans la couverture sédimentaire des marges. L'étude de ces fluides est fondamentale pour mieux appréhender le potentiel énergétique des marges. Le méthane, gaz prédominant des sédiments marins, est formé essentiellement par dégradation de la matière organique. Cependant du méthane pourrait aussi être généré par serpentinisation des roches du manteau présentes sous la couche sédimentaire dans certains contextes géodynamiques. Pour tester cette hypothèse, les isotopes de l'hélium sont des traceurs de choix de l'interaction fluide-manteau. Une technique innovante a donc été mise au point pour l'échantillonnage et l'extraction quantitative de l'hélium dissous dans les fluides interstitiels des sédiments. Durant les missions océanographiques Zairov2 et Vicking, des échantillons ont été collectés dans deux zones de suintements froids : le Pochmark Regab sur la marge congo-angolaise et le volcan de boue Hakon Mosby sur la marge norvégienne. Les signatures isotopiques en hélium ne révèlent pas de composante mantellique, ce qui n'implique pas le processus de serpentinisation pour la genèse de méthane dans ces zones. Néanmoins, couplés à l'analyse du méthane et des ions majeurs des fluides interstitiels, les profils d'hélium apportent des résultats significatifs. Sur le Pockmark Regab, l'hélium, traceur bien plus sensible que la température à l'advection des eaux interstitielles, permet de déterminer des vitesses d'advection et de quantifier les débits d'eau expulsée, sur le volcan de boue Hakon Mosby. Les résultats confirment une zonation concentrique de l'advection et une origine profonde des fluides du volcan
Fluid migration is a very important process in marine sediments on margins. Studying fluids is fundamental to constrain the energy potential of margins. Methane is the predominant gas in marine sediments, deriving primarily from the degradation of organic matter. However methane could be also generated through the serpentinization of mantle rocks underlaying the sedimentary cover in some specific geodynamical settings. One way to test this hypothesis is to use helium isotopes, which are known to be powerful tracers of the fluid-mantle interaction. To this purpose, a new method has been developed for the sampling and the quantitative extraction of dissolved helium from sediment pore-waters. During the Zairov2 and Vicking cruises, samples were collected in two cold seep areas : the Regab Pochmark on the Congo-Angola margin, and the Hakon Mosby mud volcano on the Norwegian margin. Helium isotopes in pore-fluids reveal no mantle signature, which indicates the absence of any methane generated by serpentinization in these areas. Nevertheless, taken together with methane and major ion contents in pore-waters, helium isotope profiles obtained with this new analytical method give significant new results. At the Regab Pochmark, helium appears to be a more sensitive tracer of water advection than temperature, allowing the determination of advection velocities and the quantification of expelled water rate. At the Hakon Mosby mud volcano, the results confirm a concentric zonation of advection and a deep origin for the volcano fluids

L'étude stratigraphique et structurale d'un transect complet de la marge active Hikurangi (Côté Est de l'île Nord de Nouvelle-Zélande), basée sur des données marines et terrestres, permet d'identifier trois domaines morphostructuraux depuis la fosse jusqu'au bassin avant-arc : le prisme d'accrétion sensu-stricto, la plate-forme du Wairarapa, et la plus haute ride du prisme Hikurangi qui émerge au niveau de la Chaîne côtière. Les différences entre ces domaines sont liées à la fois à leurs différences d'âge et à leur position relative au sein du prisme de subduction au cours du temps. Ces domaines morphostructuraux sont séparés par des zones de chevauchements majeurs qui ont contrôlé la croissance de rides structurales bordant des bassins de pente matures mio-pliocènes. L'analyse détaillée des bassins perchés confinés montre que trois principaux systèmes gravitaires, caractérisés par des granulométries très fines, peuvent se développer à des stades différents de l'évolution du bassin, Il s'agit de larges glissements sous-marins (dépôts d'olistostromes), de cônes sous-marins de type riches en sable fin et de rampes sous-marines à faible gradient de pente (dépôts de drappages turbiditiques), L'étude du remplissage sédimentaire des bassins confinés souligne également l'importante contribution des processus de pente, Ceci s'explique par la croissance syn-sédimentaire des rides structurales adjacentes. En effet, les pulsations tectoniques aux bordures des bassins sont à l'origine du basculement des surfaces de dépôt, de rapides variations de faciès et d'importants changements paleoenvironnementaux qui traduisent des créations ou des modifications de pente
La sédimentation au sein des bassins perchés matures est dominée par les processus de remplissage qui conduisent au développement de méga-séquences de comblement similaires à celles identifiées dans les bassins d'avant-pays. Notre étude montre également que l'évolution du prisme de subduction Hikurangi est discontinue et a été contrôlée par des épisodes tectoniques successifs identifiés le long de la transversale d'Akitio : 1) Une phase de mise en place de nappes au Miocène basal (c. 25 - 18 Ma), 2) Un épisode de raccourcissement E-W au Miocène inférieur à moyen (c. 17. 5 - 15 Ma). Cet épisode est à l'origine du développement de hauts structuraux et du confinement des bassins perchés, 3) Un épisode de subsidence majeure associé à des déformations en extension (c. 15 - 6. 5 Ma) et probablement contrôlée par des processus d'érosion tectonique, et 4) Une période Miocène terminal à Quaternaire (c. 6. 5 - 0 Ma)dominée par des épisodes de raccourcissement rapide (c. 1Ma) de direction E-W à NW-SE. Nous avons démontré que la complexité stratigraphique et structurale du prisme de subduction Hikurangi ne résulte pas seulement de cette histoire tectonique polyphasée, mais aussi de variations transversales dans le style et l'amplitude de la déformation au cours du même épisode tectonique. Nous montrons notamment que de l'accrétion frontale peut se développer près du front de subduction alors que la partie supérieure du prisme subit de l'extension et une phase de subsidence au cours d'une période dominé par de l'érosion tectonique

Mon travail de thèse se propose d'étudier la structure, les propriétés physiques et les processus géodynamiques de la zone de subduction d'Equateur-Colombie grâce à l'adaptation et le développement d'outils d'imagerie sismique (inversion de formes d'ondes 'alias' tomographie en diffraction) et à leur application aux données de sismique marine multitrace (MCS) et grand-angle OBS (WA) acquises en Equateur-Colombie pendant les campagnes SISTEUR et SALIERI. Ces outils m'ont permis de réaliser une imagerie fine et quantitative à trois niveaux : l'imagerie superficielle (~ 0-3 km), l'imagerie à profondeur intermédiaire (~ 3-10 km) et l'imagerie profonde (~ 10-30 km). Dans le domaine superficiel, j'ai effectué une cartographie fine et quantitative des propriétés physiques des sédiments au voisinage du BSR (Bottom Simulating Reflector), interpreté comme la base de stabilité des hydrates de gaz. Sur le profil SIS-40 situé sur la marge sud de la Colombie, j'ai pu identifier la présence de failles qui perturbent localement le BSR. Les résultats présentés sous la forme d' une série de logs adjacents de l'image migrée en profondeur, montrent que certaines régions du BSR sont caractérisées par une augmentation de la vitesse (1470-1650 m/s), indiquant la présence d'une faible quantité d'hydrates de gaz au dessus du BSR; d'autres zones situées immédiatement sous le BSR sont caractérisées par une diminution de la vitesse (~1200 m/s), liée à la présence de gaz libres piégés sous la couche d'hydrate de gaz. A des profondeurs moyennes j'ai étudié la structure du chenal de subduction (profil SIS-72). Le chenal constitue la limite mécanique entre la plaque chevauchante et la plaque plongeante. Il est délimité à son toit par un fort réflecteur interprété comme le décollement interplaque et à sa base par le toit très réflectif de la croûte océanique en subduction. L'imagerie fine et quantitative des propriétés physiques du décollement interplaque permet de mieux comprendre le rôle de la circulation des fluides et des variations lithologiques et physiques, sur le couplage mécanique inter-plaque. En raison de la sensibilité de la méthode de tomographie en diffraction au macro-modèle de vitesse, un code de correction de ce modèle a été implémenté, afin d'obtenir des images tomographiques fiables (i.e. géométrie et amplitudes correctes). Du fait de la bande passante limitée de la source et de la longueur du dispositif d'acquisition limitée à 4.5 km, les images tomographiques ont une résolution spatiale limitée : l'image tomographique présente un déficit des petits et grands nombre d'onde (fréquences spatiales) limitant ainsi l' interprétation géologique des paramètres physiques cartographiés. Un traitement spécifique basé sur la modélisation des traces sismiques a été implémenté. L'image tomographique, traitée comme une série de traces verticales, constitue la donnée observée. L'espace des modèles est constitué par un ensemble de modèles impulsionnels et unidimensionnels de Terre construits aléatoirement. Ces modèles sont dégradés par convolution avec une estimation de l'ondelette source afin de fournir une représentation synthétique de l'image tomographique « observée ». La minimisation de la fonction coût entre les traces migrées et les traces synthétiques est effectuée dans le cadre d'une inversion globale par recuit simulé (VFSA= « Very Fast Simulated Annealing »). Le modèle moyen issu de cette procédure fournit un modèle 2D fin de vitesse, fonction de la profondeur et comparable à la limite de la résolution théorique de la source. A l'issue de ce traitement, des perturbations de vitesse positives sont mises en évidence au toit de la croûte, et d'autres négatives accompagnent certains segments du niveau du décollement. Ces dernières sont probablement associées à la présence de fluides. Le domaine plus profond a été étudié à partir des données MCS et WA dans le double but (1) d'améliorer la résolution spatiale des images sismiques du Moho et du contact interplaque en relation avec la zone sismogène, et (2) de détecter la présence d'anomalies crustales de vitesse et d'analyser leur relation avec les zones d'aspérité sismologiques. L'utilisation conjointe des données de sismique MCS et WA a été mise en oeuvre pour prolonger vers le bas les images de sismique verticale et tenter ainsi d'établir une relation entre les processus profonds et les manifestations en surface. L'application de la chaîne de traitement au profil SIS-44 a permis d'obtenir un modèle de vitesse bien contraint jusqu'à 25 km de profondeur. Ce modèle met en évidence des réflecteurs profonds (Moho et contact interplaque ) et des réflecteurs plus superficiels (splay fault), dont l'interprétation était initialement incertaine sur les images migrées en temps.

Dans ce travail de thèse, nous analysons la structure crustale de la marge est-algérienne et du bassin adjacent (région d’Annaba), à partir d’un ensemble de nouvelles données acquises durant la Campagne SPIRAL’2009 incluant un profil sismique terre-mer de ~240 km de long, des lignes sismiques réflexion pénétrante 360-traces, et des profils gravimétriques et magnétiques. Nous avons par ailleurs disposé pour cette étude de données complémentaires incluant notamment un ensemble de profils de sismique réflexion offrant des résolutions complémentaires. La structure crustale ainsi établie nous permet de discuter les nombreux modèles cinématiques d’ouverture du bassin est-algérien proposés dans la littérature, afin de caler dans le temps la formation du bassin par rapport à la collision. Elle permet également de discuter la localisation de la déformation liée à la réactivation de la marge, par rapport aux grands domaines lithosphériques du système marge-bassin, afin de mieux comprendre les modalités de l’inversion. Dans le bassin profond, la modélisation directe des temps d’arrivée et des amplitudes des ondes réfractées et réfléchies met en évidence une croûte océanique anormalement mince de 5-5.5 km d’épaisseur, composée de deux couches. La première, de 2.2 km d’épaisseur, montre des vitesses comprises entre 4.8 à 6.0 km/s impliquant un fort gradient; la seconde de 3.3 km d’épaisseur, présente des vitesses comprises entre 6.0 à 7.1 km/s et un plus faible gradient de vitesse. La modélisation des temps d’arrivées des ondes S fourni pour cette couche un coefficient de Poisson de 0.28, indiquant qu’elle est majoritairement constituée de gabbros
In this study, we determine the deep structure of the eastern Algerian basin and its southern margin in the Annaba region (easternmost Algeria), to better constrain the plate kinematic reconstruction in this region. This study is based on new geophysical data collected during the SPIRAL cruise in 2009 that included a wide-angle, 240-km-long, onshore-offshore seismic profile, multichannel seismic reflection lines, and gravity and magnetic data, which was complemented by the available geophysical data for the study area. The analysis and modeling of the wide-angle seismic data using travel-times and amplitudes, and integrated with the multichannel seismic lines, reveal the detailed structure of an ocean-to-continent transition. In the deep basin, there is an ~5.5-km-thick oceanic crust that is composed of two layers. The upper layer of the crust is defined by a high velocity gradient and P-wave velocities between 4.8 km/s and 6.0 km/s from the top to the bottom. The lower crust is defined by a lower velocity gradient and P-wave velocity between 6.0 km/s and 7.1 km/s. The Poisson ratio in the lower crust deduced from S-wave modeling is 0.28, which indicates that the lower crust is composed mainly of gabbros. Below the continental edge, a typical continental crust with P-wave velocities between 5.2 km/s and 7.0 km/s from the top to the bottom shows a gradual seaward thinning of ~15 km over an ~35-km distance

La presente etude, faite sur la region occidentale de l'ile, a eu pour but de mieux connaitre l'evolution geodynamique de la plaque superieure au cours du tertiaire, en s'appuyant sur la cinematique des deux plaques en convergence. Au cretace superieur et au paleocene, la subduction est oblique avec un mouvement s-n pour la plaque indo-australienne subductee. Il se cree alors sur la plaque superieure, outre un arc insulaire volcanique oriente ne-sw, un bassin intra-arc oceanise provoque par le jeu de failles decrochantes senestres de direction n30-40e. Ce bassin marginal se ferme a l'eocene moyen (43 ma) avec un ecaillage du fond ultrabasique et le depot du melange a blocs de la formation ciletuh. Cette fermeture se produit au moment ou le continent du sud-est asiatique commence a pivoter vers le sw en raison de la collision de l'inde avec l'eurasie. A l'oligocene superieur-miocene inferieur, un nouvel arc volcanique, de direction e-w, s'edifie sur la partie meridionale de l'ile sur l'ancienne cicatrice du bassin marginal, alors que la rotation de la plaque eurasienne cesse vers 20 ma. Le volcanisme se poursuit jusqu'a la fin du miocene moyen (14 ma) avec la creation d'un petit bassin intra-arc le long du couloir cimandiri-bayah. Par contre, dans le bassin nord-occidental de l'ile, une subsidence rapide se declenche a l'oligocene superieur (23 ma) accompagnant le fonctionnement de horsts et de grabens meridiens. A partir du miocene superieur, la vitesse de la plaque indo-australienne augmente de 4 a 7 cm par an. Ce phenomene provoque le deplacement vers le nord de l'axe volcanique qui prend sa position actuelle, ainsi que la deformation des bassins de cimandiri-bayah et nord-occidental, situes respectivement au sud et au nord de ce nouvel axe. Au droit du couloir de cimandiri-bayah, apparait une contrainte regionale compressive n25-30e qui fait rejouer en mouvement senestre les anciens accidents n70-80e, qui decoupent le soubassement du bassin. Trois regimes compressifs decrochants paralleles, obliques et perpendiculaires a l'accident majeur, ont ete mis en evidence. Par ailleurs, a ce decrochement, est associee la creation d'un bassin de type pull a part dans le golfe de pelabuhanratu a partir du miocene superieur (10 ma) avec une subsidence rapide. D'un autre cote, a cette contrainte compressive, sont associes des plis et des chevauchements sur la bordure sud du bassin nord-occidental. Il en resulte une subsidence lente de type flexural