Déformation court terme des prismes d'accrétion, le rôle de l'héritage thermique et mécanique : application au Makran

Short-term deformation of accretionary prism, the role of mechanical and thermal inheritance. Application to Makran

• Auteur / Autrice : Sepideh Pajang
• Direction : Laetitia Le Pourhiet, Nadaya Cubas, Mohammad Mahdi Khatib
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 08/07/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Université de Birjand (République islamique d'Iran ; 1975-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre de Paris (2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Lacombe
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Callot, Pauline Souloumiac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jonas B. Ruh, Hugues Raimbourg
• DOI : 10.70675/eb99b8f7z074fz41f9zbf9fz9d186bf0dbdd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Subduction

Makran (Iran)

Prismes d'accrétion

Tectonique

Modèles en géologie

Mots clés libres

Prisme d’accrétion

Makran subduction

Aléa sismique

Raccourcissement et vergence

Modélisation mécanique

Modélisation thermique

Accretion prism

Makran subduction

Seismic hazard

Shortening and vergence

Mechanical modelling

Thermal modelling

Résumé

Les données GPS indiquent que la subduction accumule des contraintes qui devraient être libérées lors de futurs séismes, Makran potentiel sismogénique est très mal contraint. J’ai d’abord construit une carte structurale le long de la partie iranienne de la mer d'Oman. Ensuite, j’ai contraint la pression de fluide interstitiel et les propriétés de friction du prisme à partir de la théorie du prisme critique et de l'analyse limite. Les résultats montrent que le long des profils Est et Ouest, une transition d'une friction très faible à une friction extrêmement faible est nécessaire pour activer la grande faille normale côtière. Pour propager la déformation vers le front, une augmentation de la friction le long de la zone imbriquée est necessaire. Les modèles Makran sont calibrés les paramètres thermiques et les conditions aux limites des simulations à l'aide de la profondeur des réflecteurs du plancher océanique et du fond marin et des quelques données de puits disponibles. En considérant deux décollements: -le sous-plaquage est associé à une déformation visqueuse, -la déshydratation et la transition smectite/illite permettent de produire des segments à trois pentes comme observés dans les prismes. -la subduction d'un grand mont sous-marin est accompagnée de grandes failles normales. Dans le cas d’un comportement sismogénique du décollement, la limite inférieure de la zone sismogénique correspondra au début du sous-plaquage. En supposant que la limite supérieure des aspérités sismiques soit corrélée à la transition smectite-illite, une aspérité sismique peut donc s'étendre de cette transition, jusqu'au début du sous-plaquage, et correspondre à une topographie relativement plate.

Makran has a largely unconstrained seismogenic potential although GPS data indicate the subduction is accumulating some strain to be released during future earthquakes. I first build a structural map along the Iranian part of the Oman Sea which indicates three segments. Then, I retrieve the pore fluid pressure and the frictional properties of the wedge with the critical taper theory and the limit analysis. The results show that along the eastern and western profiles, a transition from very low to extremely low friction is required to activate the large coastal normal fault. To propagate the deformation to the front, an increase of friction along the imbricated zone is necessary.The Makran Models are calibrated the thermal parameters and boundary conditions of the numerical simulations using seafloor and bottom sea reflector depth and few available well data. Considering two décollements, the results show that, -underplating is associated to viscous deformation -dewatering and smectite/illite transition permit to produce three slope segments observed in accretionary prisms but this friction drop is not sufficient for formation of normal faults. - the subduction of a large seamount is accompanied by large normal faults, while their location migrates through time. If the brittle décollements have a seismogenic behavior, the down-dip limit of the seismogenic zone will correspond to the onset of underplating. By assuming that the up-dip limit of seismic asperities correlates with smectite-illite transition, then a seismic asperity may extend from this transition, down to the onset of underplating, and correlate with a relatively flat topography.

منشور برافزايشي مكران به راحتي در دسترس نيست، بنابراين و بويژه در بخش خشكي به خوبي موردبررسي قرار نگرفته است. پتانسيل لرزه اي مكران به درستي شناسايي نشده است. اين در حالي است كه دادههاي جي پي اس تجمع استرين را نشان مي دهد كه در طول زلزله هاي محتمل آتي آزاد شود. در اينجامطالعه دگرشكلي غرب منشور برافزايشي مكران بر پايه ي داده هاي ساختاري جديد، پروفيل هاي لرزه اي بههمراه پروفيل هاي توموگرافي پيشنهاد شده است. اين رساله با به كارگيري مدل سازي مكانيكي وترمومكانيكي، تكامل ساختاري منطقه و تحليل خطر لرزه اي در امتداد سه سكشن دريايي و دو سكشنخشكي در مقياس پوسته اي را مطرح كرده است.( ابتدا نقشه ساختاري در امتداد قسمت ايراني درياي عمان تهيه گرديد كه نشانگر سه بخش است؛ ( ١منطقه راندگي همپوشان در قسمت پيشاني؛ ( ٢) منطقه دياپيري با منشا كم عمق در بين منطقه راندگيهمپوشان و ساحل؛ ( ٣) گسل هاي نرمال فعال در قسمت هاي شرقي و غربي منطقه كه به نظر ميرسند ازلايه ديتچمنت ريشه گرفته اند. در مقابل گسل نرمال در امتداد قسمت مركزي جايي كه كوه دريايي واردفرورانش ميشود، شناسايي نشد. سپس فشار سيالات منفذي و مشخصات اصطكاكي گوه بر طبق تئوري گوههاي بحراني و آناليز محدود بدست آمد. نتايج نشان مي دهد براي فعال شدن گسل نرمال كاهش اصطكاك از٠,٠٠٣ ) در امتداد پروفيل شرقي و غربي لازم است. براي انتشار - ٠,٠٦ ) به ناچيز ( ٠,٠١٢ - مقادير كم ( ٠,٠١٠,٠٣١ ) ضروري است. - دگرشكلي به جلو، افزايش اصطكاك در امتداد منطقه راندگي همپوشان ( ٠,٠١٧شيب توپوگرافي بسيار كم متناسب با مقدار اصطكاك ناچيز ميتواند به عنوان منطقه قفل شده لرزه اي درطول تراست اصلي، كه به صورت اپيزودي با نرخ لغزش ديناميكي دگرشكل شده، يا رفتار خزش شكل پذيرديتچمنت تفسير شود. براي مطالعه انتقال رفتار شكننده- ويسكوز بر شيب توپوگرافي و دگرشكلي، مدل سازيدو بعدي ترمومكانيكي با ثابت كردن جريان حرارتي در انتهاي مدل كه منجر به افزايش دما با افزايش عمقمي شود، انجام گرفت. ابتدا شبيه سازي هاي ساده در جهت بررسي تاثير جريان حرارتي كف، گرمايش برشي،روپوشش دمايي رسوبات و ضخامت رسوبات ثانويه انجام شد. نتايج نشان دهنده سه بخش متناسب با سه رفتاردگرشكلي متفاوت است؛ ( ١) گوه كاملا شكننده با شيب توپوگرافي ثابت پيش بيني شده با تئوري گوه هايبحراني در بخش جلويي؛ ( ٢) نشيب بسيار ناچيز به همراه ديتچمنت و توالي ويسكوز، نزديك به حصار پايانيمدل؛ و ( ٣) در ميان اين دو، افزايش محلي نشيب به عنوان مشخصه انتقال شكننده- ويسكوز همراه باديتچمنت شكننده و دگرشكلي ويسكوز. هيچ يك از اين مدل ها منجر به شكل گير گسل نرمال نشد.براي بازسازي ويژگي هاي مكران، پيچيدگي مدل افزايش يافت و مشخصه هاي دمايي و شرايط مرزيكف دريا و داده ي چاه سنجيده شد. با در نظر گرفتن دو لايه ديتچمنت ،bsr مدل با استفاده از عمق بازتابندهنتايج بيان ميكند كه:١- زير راندگي متناسب با دگرشكلي ويسكوز است.٢- آبدهي و انتقال اسمكتيت- ايليت منجر به شكل گيري سه توپوگرافي متفاوت مشاهده شده در گوههاي برافزايشي مي شود اما اين كاهش اصطكاك براي شكل گيري گسل نرمال كافي نيست.٣- فرورانش كوه دريايي با شكل گيري گسل هاي نرمال بزرگ همراه است، در حالي كه مكان آنها درطول زمان تغيير مي كند.اگر ديتچمت شكننده رفتار لرزه اي داشته باشد، حد پاييني منطقه لرزه زا با شروع زيرراندگي تطابقخواهد داشت. با فرض كنترل حد بالايي منطقه لرزه زا با انتقال اسمكتيت- ايليت، پس پتانسيل لرزه اي ازاين انتقال تا شروع زيرراندگي كه معرف توپوگرافي مسطح است، گسترش مي يابد. اين مكان سازگار با مدلمحل وقوع زلزله ٨,١ ريشتري ١٩٤٥ پاكستان و پيشينه ي كم عمق لرزه اي در امتداد خشكي ،gps سازيو بخش شكننده راندگي ها و نه در امتداد عميق ساختاري است.در طول پروفيل شرقي، اگرچه شكل گيري گسل نرمال ممكن است مرتبط با زيرراندگي يا فرورانش كوهدريايي باشد، گسل نرمال در حال حاضر در بالاي منطقه زيرراندگي درنتيجه انتقال شكننده - ويسكوز قرارگرفته است.پروفيل مركزي نشان دهنده دوپلكس هاي عميق در مناطق ساحلي و با حضور زون دياپيري طويل است.از آنجايي كه توپوگرافي مسطح و محل گل فشان ها احتمالا آشكار كننده پنجره انتقالي اسمكتيت- ايليتاست، اگر اين پنجره معرف زون لرزه زا باشد، اين منطقه نيز پتانسيل لرزه زايي دارد. به هر صورت اين مناطقبا پتانسيل لرزه زايي وسعت كمي دارند و بزرگاي زلزله فقط به گسترش جانبي آن بستگي دارد.