Apport de l’imagerie géophysique à l’étude de l’évolution géodynamique et tectonique de l’avant arc des Petites Antilles du Nord

par Milton Boucard

Projet de thèse en Sciences de l'univers


Sous la direction de Jean-Frédéric Lebrun et de Boris Marcaillou.

Thèses en préparation à l'Antilles , dans le cadre de École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre) , en partenariat avec Géosciences (Montpellier) (laboratoire) depuis le 07-04-2017 .


  • Résumé

    Les zones de subduction sont le siège d'une très importante sismicité. Les ruptures le long de l'interface de subduction sont notamment susceptibles de générer les très grands séismes de subduction (Magnitude > 8), comme ce fut le cas récemment à Sumatra (2004) au Japon (2011) et au Chili (2010) (e.g. MC Caffrey, 2008). Aux Antilles, le séisme de 1843 qui s’est probablement produit à l’interface de subduction au large de la Guadeloupe était d'une magnitude estimée proche de 8 (Bernard et Lambert 1988) a été récemment ré-évalué à 8,5 (Feuillet et al., 2011). Une telle magnitude implique la rupture d'un segment de marge de 500 km de long environ. De manière cohérente, les quantifications de flexuration de la plaque depuis le séisme de 1843 selon l'enregistrement réalisé par la croissance des coraux ou la disposition de terrasses marines plaident en faveur d'un blocage de la zone sismogène (Philibosian et al 2015 ; Leclerc et al. 2015). A contrario, une ré-interprétation récente des données GPS suggère que cette marge soit faiblement couplée ce qui semble en première approche contradictoire avec la nucléation de très grands séismes de subduction (Symithe et al., 2015). La question du potentiel sismogène de la marge antillaise reste donc plus que jamais ouverte. Des travaux scientifiques récents indiquent que l’état de fracturation de la plaque supérieure est un facteur critique quant à la capacité des marges sismogènes de générer ou d’inhiber des séismes majeurs (e.g. Cloos 1992, Scholz et Small 1997, Dominguez et al., 1998 ; Von Huene et al., 2004 ; Lallemand et al 2005 ; Wang et Bilek 2011 ; Laigle et al., 2013 ; Marcaillou et al., 2016). Aux Antilles, les variations structurales le long de la zone de subduction sont très importantes à une échelle de quelques centaines de kilomètres seulement. Ceci offre donc un excellent laboratoire pour l’étude de l’impact de ces caractéristiques structurales sur la déformation tectonique et la sismogenèse. L’avant-arc interne, qui est le domaine représenté par l'extrémité crustale de la marge, est étroit et couvert de sédiments au sud de la Martinique et s’élargit et se caractérise par l’affleurement de structures crustales marquées au nord ; l'avant-arc externe qui sert de butoir au prisme d'accrétion, est quant à lui caractérisé par de très fortes variations topographiques du toit de la croute et donc de l’épaisseur des dépôts sédimentaires; le prisme d'accrétion très large au sud devient très étroit au nord ; la plaque plongeante couverte d’une épaisseur sédimentaire forte et régulière dans la fosse au sud, montre au contraire au nord, une forte rugosité notamment liée à de forts reliefs en subduction et des escarpements de failles crustales. Le projet de thèse se propose de caractériser les structures profondes de l'avant-arc de la marge des Petites Antilles, les relations entre parties interne et externe, ainsi que leurs variations latérales entre la Martinique et St Martin. L'avant-arc interne qui est le domaine où la croute a toute son épaisseur (au-dessus du coin mantellique), est souvent moins déformable que l'avant-arc externe qui est limité en profondeur par la faille de subduction. Ce domaine avant-arc externe apparait très segmenté aux Antilles. Les bassins qui s’y sont développés y recueillent la sédimentation en provenance de la marge supérieure et de l'arc volcanique et enregistrent l'évolution géodynamique de la marge. Ces bassins individualisés et de faible extension latérale semblent avoir une géométrie évoluant au gré du passage en subduction des reliefs océaniques (Laigle et al., 2013). Des indentations profondes dans l’avant-arc, normales à la subduction représentent des discontinuités crustales majeures dans l'avant Arc (Roux 2005, Paulatto et al. 2015). Elles ont alternativement été interprétées comme le résultat du partitionnement de la déformation sous l'effet de la subduction oblique (Feuillet et al 2002), ou comme des structures d'extrado en réponse à l'augmentation de courbure de la zone de subduction au cours du temps (De Min et al 2015) ou comme le résultat de la fracturation de l'avant arc par le passage des reliefs en subduction (Laigle et al 2013). Par ailleurs, la zone d'étude correspond à une gamme de profondeur où s'opèrent généralement les processus d'accrétion et ou d'érosion sous-crustale dans les zones de subduction et représente à ce titre une zone clé pour l’étude des transferts de matière dans les zones de subduction (Clift et Vannucci 2004). Cette zone correspond également au contact entre les croûtes subduites et chevauchantes qui englobe fréquemment la zone sismogène et en contrôle en partie la mécanique. La connaissance des structures, des déformations et de l'évolution temporelle de ce domaine est fondamentale pour progresser vers une meilleure connaissance du potentiel sismogène de la marge Antillaise et apportera des éléments de réponses fondamentaux à la question générale de la sismogenèse des zones de subduction. Données : Profils de sismique profonde multitrace acquis perpendiculairement et parallèlement à la marge lors des campagnes Sismantilles 1 et 2 (Hirn, 2001 ; Laigle et al. 2007) et Antithesis 1 et 3 (Marcaillou et Klingelhoeffer, 2013). Données bathymétriques de haute résolution couvrant l'ensemble de la région pour définir les ensembles morpho-structuraux. Données régionales des champs potentiels (gravimétrique et magnétique) et données de sismotectoniques des catalogues mondiaux.


  • Pas de résumé disponible.