Structure sismique de la Faille Nord Anatolienne en Mer de Marmara

par Anne Bécel

Thèse de doctorat en Géophysique interne

Sous la direction de Alfred Hirn.

Soutenue en 2006

à l'Institut de physique du globe (Paris) .

mots clés

• Mer de Marmara
• Sismologie
• Transtension
• Faille Nord Anatolienne
• Microsismicité
• Sismique réfraction
• Sismique réflexion
• Structure profonde

Résumé

La campagne SEISMARMARA-Leg 1 permet une imagerie sismique à l’échellecrustale de la faille Nord Anatolienne en Mer de Marmara. Les profils desismique réflexion verticale, certains avec un traitement avancé, et lesobservations de sismique réfraction coïncidentes sur les sismomètres fondde mer permettent une imagerie détaillée du remplissage sédimentaire et del’activité des failles jusqu’au socle. L'architecture complexe peut êtreperçue comme une structure en fleur négative à l’échelle crustale. Un partitionnement de la déformation sur plusieurs failles est observé etsemble être le processus prédominant à travers l’ensemble du fossé Nord dela Mer de Marmara, incluant ses marges. La croûte inférieure et le Mohosont identifiés pour la première fois par une pénétration sans précédenten sismique multi-trace et la réfraction à grands déports à terre. Unamincissement crustal est ainsi mis en évidence sous le fossé Nord, encontraste abrupt E-O et plus progressif depuis le Sud. Un réflecteurinstracrustal interprété comme un détachement surmonté de blocs basculésde socle est imagé sur le long de la marge sud-ouest du fossé. Lagéométrie du toit de la croute supérieure qui remonte sous le fossé etcelle du détachement suggèrent un amincissement par omission de matérielcrustal avec transport vers le Sud-Ouest. La sismicité enregistrée par leréseau dense de sismomètres fond de Mer et de stations à terre estreplacée et discutée par rapport à l’image structurale obtenue

Titre traduit

Seismic structure of the North Anatolian Fault in the Sea of Marmara

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Résumé

Marine MCS reflection and offshore-onshore refraction seismicinvestigations during the SEISMARMARA-Leg1 Survey allow us to provide acrustal seismic imaging of the North Anatolian Fault in the Sea of Marmara. MCS profiles with advanced processing and refraction refractionmodeling of coincident OBS profiles provide a detailed imaging of thesedimentary record and fault activity and deep penetration into itsbasement. The complex architecture revealed for the supra-crustalstructure may be interpreted as a large negative flower structure atcrustal scale. A strain partitioning over several faults across the North Marmara Trough and its southern margins that may have changed activitywith time at places is observed as the predominant process. A reflectivelower crust and the Moho boundary are identified and constrained thanks tothe MCS profiles and wide-angle reflection-refraction observations fromland stations. A crustal thinning is found occurring under the NMT, sharpin the E-W direction and more progressively from the South. Anintra-crustal dipping reflector interpreted as being a detachmentsurmounted by tilted blocks of basement is imaged along the southwesternmargin of the NMT. The geometry of lower crustal upwarp together with thedetachment suggest a thinning by material omission with transportsouthwestwards. The microseismicity recording by a dense array of OBS andland stations is relocated and discussed with respect to the structuresimaged