Distribution de la sismicité
et rhéologie: Comparaison de segments de rift volcanique (Kenya)
et amagmatique (Tanzanie)
Tuteur : J. Déverchère
Co-tuteurs : J.
Perrot, C. Petit (UPMC)
La
distribution de sismicité en profondeur dans les rifts continentaux fait
l’objet depuis quelques années d’un regain d’attention. En effet, ces zones
lithosphériques, souvent supposées être soumises à un régime thermique élevé
associée au rifting, présentent paradoxalement une sismicité dont les foyers
atteignent des profondeurs importantes. Or, il apparaît possible de pratiquer
une estimation comparée des propriétés rhéologiques de la croûte sur la base
d’hypothèses simples de propriétés mécaniques et de composition de la
croûte : en effet, la distribution moyenne des séismes en profondeur est
supposée refléter l’état rhéologique de la croûte, sous réserve de certaines
précautions prises sur cette distribution. Néanmoins, les influences croisées
des perturbations thermiques du rifting ou de sous-placages et injections de
filons antérieurs sont difficiles à distinguer (Ibs-von Seht et al., 2001; Déverchère
et al., 2001).
Dans
le cas du rift Est-Africain, système de rift majeur et complexe, la
distribution des séismes varie notablement : ainsi, dans le rift Kenyan
(volcanique), la distribution en profondeur des séismes est significativement
différente de celle décrite dans d’autres secteurs voisins, comme le lac
Baringo et le lac Bogoria au Kenya central (Ibs-von
Seht et al., 2001) ou en Tanzanie SE (Nyblade
et al., 1996 ; Camelbeek et Iranga,
1996), et de celle également décrite dans un rift relativement
« froid », le rift Baïkal (Déverchère et al., 2001). Il semble
donc qu’un lien avec l’état thermique et la composition de la croûte puisse
être quantitativement établi sur la base de ces distributions d’hypocentres,
moyennant une ré-évaluation précise de leur représentativité spatiale et
temporelle (correction de biais liés au essaims sismiques).
L’objectif
de ce travail est de comparer les distributions hypocentrales de microsismicité
depuis le Rift du Kenya vers la Divergence Nord Tanzanienne (DNT), et jusqu’au
rift Rukwa, au SE de la Tanzanie. Une analyse de l’importante sismicité
instrumentale sera faite à partir des résultats de réseaux régionaux,
permanents ou temporaires, afin d’établir des courbes caractéristiques de cette
distribution. Suite à cela, des lois de résistance rhéologiques à partir de
compositions données seront établies, de façon à interpréter ces résultats en
terme de transition fragile-ductile, d’influence de la composition de la
croûte, et de vitesse de déformation. On tentera ainsi détablir le rôle de
l’héritage et du rifting dans ce comportement mécanique. Sera notamment analysé
le comportement rhéologique contrasté des domaines impliqués (qui incluent des
noyaux cratoniques et des ceintures protérozoïques) sur la distribution de la
résistance de la croûte en fonction de la profondeur. Enfin, une telle
problématique permettra en outre d’approfondir le débat sur des questions
récemment soulevées, comme la résistance du manteau lithosphérique, supposée
par certains auteurs comme étant très faible sous les continents (Jackson, 2002), et au contraire très
élevée dans les vieux cratons et proche de l’épaisseur sismogène dans les rifts
(Watts et Burov, 2003)..
Collaborations
: Le projet se déroule dans le cadre
d’une étroite association internationale avec les scientifiques Tanzaniens et
des spécialistes de disciplines complémentaires (E. Calais, C. Ebinger, K.
Whaler, M. Méju). Il est aussi demandé un soutien du Programme National DyETI.
Références
citées :
Camelbeeck,
T., and Iranga, M.D., 1996. Deep crustal earthquakes and active faults along the
Rukwa trough, eastern Africa, Geophys. J.
Int., 124, 612–630.
Déverchère J., Petit C.,
Gileva N., Radziminovich N., Melnikova V., et San’kov V., Depth distribution of earthquakes in the
Baikal rift system and its implications for the rheology of the lithosphere, Geophys. J. Int., 146(3), 714-730, 2001.
Ibs-von Seht, S., S. Blumenstein, R. Wagner, D. Hollnack
and J. Wohlenberg, 2001. Seismicity, seismotectonics and crustal structure of
the southern Kenya Rift—new data from the Lake Magadi area, Geophys. J. Int.,
146, 439–453.
Jackson, J., 2002. Strength of
the continental lithosphere: Time to abandon the jelly sandwich?, GSA Today,
4-9.
Nyblade, A., Birt, C.,
Langston, C., Owens, T., and Last, R. (1996). Seismic experiment reveals rifting of craton in Tanzania: EOS,
Transactions American Geophysical Union, v. 77, p. 517-521.
Watts, A.B., and E.V. Burov,
2003. Lithospheric strength and its relationship
to the elastic and seismogenic layer thickness, Earth Planet. Sci. Lett., 213,
113-131.