Les mouvements verticaux de la marge passive nord du golfe d’Aden (Dhofar) : causes profondes et superficielles

par Agnès Pointu

Thèse de doctorat en Géologie

Sous la direction de Philippe Huchon.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .


  • Résumé

    Le terme de « marge » est utilisé pour définir la bordure de la croûte continentale. En domaine extensif la déchirure de la lithosphère continentale (ou rifting) conduit à terme à la formation de deux marges dites passives, séparées par de la croûte océanique. Ces marges sont très représentées puisqu’elles bordent la grande majorité des masses continentales entourant les océans actuels : Atlantique, Indien, Antarctique, et Arctique. De plus, elles représentent le stade ultime d’évolution d’une zone de rift : elles conservent donc l’histoire des déformations subies par la lithosphère étirée. Par conséquent, l’étude de leur structure et de leur formation est essentielle pour améliorer les conceptions actuelles de l’extension lithosphérique. En effet, malgré l’abondance des données disponibles le long des marges passives et la complexification croissante des modèles, certaines questions concernant le comportement de la lithosphère en extension, notamment la nature et l’origine des mouvements verticaux de la marge au cours du rifting demeurent sans réponse précise. La partie orientale du golfe d’Aden représente un laboratoire idéal pour aborder l’étude des marges passives. Cette marge jeune (rifting oligo-miocène) et non-volcanique est exempte d’évaporites et c’est un des rares bassins où il est possible de suivre de manière continue l’évolution d’une marge depuis sa partie proximale jusqu’à la dorsale océanique. Par ailleurs, la partie proximale de la marge présente la particularité d’affleurer à terre ce qui a rendu possible une étude sédimentologique de terrain ainsi que le déploiement d’un réseau temporaire de stations sismologiques en 2003. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les mouvements verticaux de la marge Nord du golfe d’Aden (Dhofar) par le biais de deux approches complémentaires. L’étude sédimentologique de terrain a permis d’établir un historique complet des différents mouvements verticaux associés au rifting. Elle révèle une phase de surrection burdigalienne à langhienne (~ 1 Ma) contemporaine de l’océanisation et/ou de la mise en place de la TOC (Transition Ocean Continent) dont l’amplitude est estimée à 700 m au minimum. Un second épisode de soulèvement, d’amplitude beaucoup plus faible (de l’ordre de la centaine de mètres), débute au Pliocène et se poursuit actuellement. La détermination de la structure très profonde de la marge (lithosphérique à asthénosphérique) a été effectuée par le biais d’une étude de tomographie télésismique. Le déploiement de 11 stations sismologiques large bande de mars 2003 à mars 2004 a permis d’enregistrer 284 téléséismes. L’étude tomographique révèle l’existence de deux anomalies principales sous la marge dhofari : Une anomalie lente crustale, limitée aux premiers 20 km, liée aux épais dépôts sédimentaires de la Plaine de Salalah ; Une anomalie lente asthénosphérique, située entre 170 et 200 km de profondeur environ. En nous appuyant sur le modèle de Goes et al. (2000), nous avons montré que le ralentissement des rais dans cette zone pourrait être rattaché à des phénomènes de fusion partielle. Cette zone de matériel plus léger pourrait être la cause du soulèvement observé dans les séries sédimentaires. Cependant, l’imagerie sismique ne nous permet pas d’évaluer l’âge de la mise en place de ce matériel mantellique anormale sous la marge nord du Dhofar. L’élargissement de notre zone d’étude ainsi que des analyses géologiques et géophysiques complémentaires sont indispensables pour pouvoir totalement corréler ou non ces deux observations.

  • Titre traduit

    Ups and downs of the gulf of Aden north passive continental margin (Dhofar) : shallow and deep origins


  • Résumé

    « Margin » is a current word used defining the boundary of the continental crust. The breakup of the continental lithosphere in an extensive domain leads to the formation of two passive margins separated by an oceanic crust. These margins are rather common since they make most of the boundaries of the continental crust surrounding today’s oceans. Moreover, they represent the ultimate step of the rift evolution: they keep the history of the deformation caused by the streching of the lithosphere. Therefore, the study of their structure and formation is needed to improve our understanding of lithospheric extension. Despite the large amount of available data along the passive margins and the increasing complexity of the models, some questions about the source of the margin vertical motions during the rifting have not been enterely answered yet. The eastern area of the gulf of Aden is a perfect laboratory where study passive margins. This young non-volcanic margin (oligo-miocene rifting) does not contain evaporites. Moreover, one can follow continuously evolution of a margin from its proximal part up to the oceanic dorsale. As the proximal part of the margin appears directly onland, it has been possible to carry out a sedimentologic study and to set-up a temporary network of seismic stations in 2003. In the frame of this Ph. D. Thesis, the vertical motions of the northern margin of the Gulf of Aden have been studied by using two complementary approaches. The sedimentologic study on field allows us to get a complete history of the different vertical motions associated to the rifting. It reveals a burgidalian to langhian uplift step (~1My) that occurred during the oceanisation and/or during the first time of the ocean-continent transition. It shows an estimated intensity of about 700 m at least. A second uplift with a lower intensity (about few hundreds of meters) started at Pliocene and continues until today. The determination of the deep structure of the margin (from lithospheric to asthenospheric) has been performed by a teleseismic tomographic study. The deployment of 11 seismic stations from march 2003 to march 2004 enabled to record 284 teleseisms. Their analysis has revealed two main anomalies under dhofari margin: a slow crustal anomaly, bounded to the 20 first km, linked to thick sediment deposits of Salalah bassin, a slow asthenospheric anomaly located between 170 and 200 km depth approximately. By using model developed by Goes et al (2000), we demonstrated that this slow velocity might be linked to partial fusion phenomena. This area of light materials might be the source of the observed uplift in the sedimentary suite. However, the seismic imaging does not permit to evaluate the age of this mantellic material anomaly under the north margin of Dhofar. To widen the study to neighbouring zones and a complementary geologic and geophysic analysis are necessary to totally correlating or not these two observations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 191-211.

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