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Fluage du manteau sous la Méditerranée occidentale

L’anisotropie observée dans le manteau de la Méditerranée occidentale (Barruol et al, 2005) paraît liée au fluage asthénosphérique généré par la rotation du bloc Corso-Sarde et l’ouverture des basins océaniques de la Méditerranée occidentale dû au retrait vers le SE du slab Téthysien au Tertiaire. Ce projet associe la modélisation de la déformation du manteau supérieur dans un contexte de collision–extension, l’imagerie tomographique et de nouvelles mesures d’anisotropie sous la chaîne des Alpes et le pourtour méditerranéen.

Carte d'anisotropie du manteau vu par le déphasage des ondes SKS (mesures projetées à 150 km).

Dans une première publication sur l’anisotropie sismique (Barruol & Granet, 2002) nous avons mis en évidence des directions rapides anisotropes orientées NW-SE, de façon assez homogène sur toute la partie sud du Massif Central. Les déphasages mesurés sont généralement inférieurs à 1 seconde. Cette anisotropie se démarque de l’anisotropie observée dans les Pyrénées tout d’abord par son orientation (N130°E au lieu de N100°E dans les Pyrénées) mais également par les amplitudes des déphasages plus faibles. L’orientation de φ (direction rapide) sous le réseau montre une très bonne corrélation avec les directions d’extension Tertiaire, suggérant que cet épisode tectonique ait pu affecter de façon suffisamment pénétrative le manteau supérieur subcrustal pour qu’une signature assez claire soit observée en surface.

Fluage du manteau sous le SE de la France

La cartographie des structures mantelliques sous le SE de la France en analysant les données de deux réseaux sismologiques large bande permanents couvrant le SE de la France (réseau TGRS de Nice) et les Alpes (réseau RosAlp de Grenoble). L’analyse systématique des déphasages des ondes de cisaillement télésismiques en ces dix nouvelles stations de haute qualité m’a permis de mettre en évidence une structure extrêmement claire dans le SE de la France, caractérisée par de très forts déphasages (> 1.5 s), et dont les directions rapides sont en totale continuité avec les observations effectuées sous le Massif Central.

Carte de la Méditerranée occidentale illustrant l'ouverture des domaines océaniques liés à la rotation du bloc corso-sarde.

Nous avons proposé (Barruol et al., 2004) que l’anisotropie du manteau soit liée au fluage asthénosphérique Tertiaire généré par la rotation du bloc Corso-Sarde et les ouvertures des bassins océaniques de la Méditerranée occidentale induites par le retrait vers le SE du slab Téthysien, fluage probablement facilité par la présence du point chaud sous le Massif Central. Les rotations apparentes des directions de fluage sous les Alpes externes suggèrent que la racine lithosphérique des Alpes ait pu défléchir et canaliser ce flux mantellique.

Tomographie des ondes P à 150 km de profondeur avec l'ensemble des mesures de déphasage des ondes SKS effectuées autour de la Méditerranée occiddentale. Les mesures sont projetées à 150 km.

Fluage du manteau sous la Méditerranée occidentale

La prise en compte de ces mesures d’anisotropie avec des modèles tomographiques régionaux (Piromallo & Morelli, 2003) dans le cadre des ouvertures océaniques de la méditerranée occidentale fait l’objet d’une nouvelle collaboration avec P. Lucente, L. Margheriti et C. Piromallo de l’INGV Roma. Ce travail (Lucente et al., 2006) a permis de montrer que le slab actuellement en subduction sous la Calabre a probablement laissé son empreinte dans le manteau supérieur lors de son déplacement de plus de 1000 km depuis le sud de la France à son emplacement actuel sous la Sicile.

Publications liées à ce travail

Barruol G. and M. Granet, 2002. A Tertiary asthenospheric flow beneath the southern French Massif Central related to the west Mediterranean extension evidenced by upper mantle seismic anisotropy, Earth Planet. Sci. Lett., 202, 31-47, 2002.

Barruol, G., Deschamps, A. and Coutant, O., 2004. Mapping Upper mantle anisotropy beneath SE France by SKS splitting : evidence for a Neogene asthenospheric flow induced by the Apulian slab rollback and deflected by the deep Alpine roots, Tectonophysics, 394, 125-138, 2004 .

Lucente, F. P., Margheriti, L., Piromallo, C. & Barruol, G., 2006. Seismic anisotropy reveals the long route of the slab through the western-central Mediterranean mantle, Earth Planet. Sci. Lett., 241, 517-529,doi:10.1016/j.epsl.2005.10.041.