Structure et déformation du manteau supérieur de la région Egée-Anatolie par tomographie en ondes de Rayleigh

par Gwénaëlle Salaun

Thèse de doctorat en Terre solide

Sous la direction de Anne Paul et de Helle Anette Pedersen.

Soutenue le 22-09-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Bouchon.

Le jury était composé de Anne Paul, Helle Anette Pedersen, Laurent Jolivet, Véronique Farra.

Les rapporteurs étaient Claudio Faccenna, Eric Debayle.


  • Résumé

    La tectonique actuelle et récente (~40 Ma) de la région Egée-Anatolie en fait un laboratoire naturel privilégié pour l'étude de la déformation continentale. L'analyse de la structure détaillée et de la déformation du manteau de cette zone de collision continentale immature constitue une étape indispensable pour comprendre les relations entre la cinématique de surface et la dynamique du manteau. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle de la région en réalisant un modèle 3-D de la vitesse des ondes S par tomographie télésismique en ondes de surface. Les résolutions latérale (~100-200 km) et verticale (~50 km) des images obtenues, grâce à l'utilisation d'un réseau sismologique large bande composé de ~150 stations (permanentes et temporaires (expérience SIMBAAD), apporte de nouvelles contraintes sur la structure du manteau de la Grèce continentale à l'Anatolie centrale. Cette tomographie révèle notamment des corrélations verticales claires entre les géométries des déchirures affectant le slab Hellénique et celles des zones de cisaillement trans-tensives qui accommodent le mouvement rapide du bloc Egéen vers le SW. Le slab Chypriote est clairement imagé dans le modèle 3-D comme plissé et déchiré en plusieurs segments sous l'Anatolie. L'analyse de l'anisotropie azimutale par méthode de réseau sur les ondes de Rayleigh a permis de proposer l'existence de deux couches anisotropes dans le manteau supérieur. L'étude de variations latérales de l'anisotropie sous la région suggère que la déformation des slabs et la cinématique de surface sont contrôlées par des flux mantelliques toroïdaux de différentes échelles.

  • Titre traduit

    Upper mantle structure and deformation of the Aegean-Anatolia region from Rayleigh-wave tomography.


  • Résumé

    The last ~40 M.y. tectonics of the Aegean-Anatolia region has shaped a natural laboratory ideal to study the continental deformation processes. The detailed analysis of the mantle structure and deformation of this non-mature continental collision zone constitutes an essential step to investigate the contribution of mantle dynamics to surface kinematics. The upper mantle structure is investigated over the entire region through a new 3-D S-wave velocity model from surface-wave tomography. The model reveals remarkable vertical correlations between geometries of the Hellenic slab tears and geometries of shear zones which accommodate the rapid SW movement of the Aegean bloc. The Cyprus slab is clearly identified in the 3-D model as fold and torn in tree segments beneath Anatolia. The observed azimuthal anisotropy from Rayleigh-wave array analysis suggests the existence of two anisotropic layers in the upper mantle. The lateral variations of anisotropy beneath the region are interpreted as the indication of toroidal mantle flows at different scales governing the slabs deformation and the surface kinematics.


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