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Sur les traces d’Ulysse et des Cyclopes

Le sud de l’Italie est l’une des régions euro-méditerranéennes où le risque sismique est le plus élevé avec plusieurs séismes majeurs au cours du dernier siècle (Catane en 1693, M7.5, 60 0000 morts, Calabre en 1783, M7, 50 000 morts, Messine en 1908, M7.2, 70 000 morts...). Ses séismes sont associés à une tectonique des plaques régionale complexe, dominée par la subduction vers le NO de la lithosphère océanique de la Mer Ionienne sous la Calabre et une partie de la Sicile. La subduction s’accompagne d’un retrait du slab et d’un recul de la fosse vers le SE entraînant avec lui des portions de la plaque supérieure (blocs Calabre côté Italie et Peloritain côté Sicile). Les mouvements relatifs de ces blocs continentaux entre eux et par rapport à la marge africaine, contre laquelle vient entrer en collision la Sicile, est responsable de l’extension et du volcanisme d’arc en Mer Tyrrhénienne, de la compression le long de l’arc calabrais et de la formation de grandes failles décrochantes affectant à la fois les domaines marins (plaque océanique de la Mer Ionienne) et continentaux au niveau du NE de la Sicile (fig.1).
fig.1 : contexte géodynamique général et sismicité de la Méditerranée centrale au niveau de l’arc calabrais. La distribution des hypocentres le long d’un profil ONO-ESE montre la géométrie du slab de la Mer Ionienne s’enfonçant jusqu’à au moins 500 km de profondeur

La campagne de géophysique marine CRACK effectuée sur le N/O "Le Téthys II" en 2016, à laquelle a participé Stéphane Dominguez de Géosciences Montpellier, a impliqué plusieurs instituts nationaux et internationaux1 et fait suite à d’autres campagnes océanographiques2 ayant permis de cartographier à très haute résolution la bathymétrie et d’imager les structures profondes de la Mer Ionienne et du détroit de Messine. Cette mission de trois semaines avait comme objectif d’identifier et de quantifier la déformation sous-marine le long de la côte Est de la Sicile et plus particulièrement dans la région côtière Etna-Catane (fig.1). Dans ce secteur, la déformation active en Mer Ionienne se localise sur un réseau de faille décrochantes orientées NO-SE qui ont la particularité de venir se brancher à terre sur deux systèmes de failles affectant le mont Etna3. Ces dernières ont pour origine un effondrement du flanc Est de l’Etna survenu il y a environs 2 000 ans et qui pourrait se poursuivre encore de nos jours.
fig.2 : carte structurale simplifiée de la région Sicile-Calabre-Mer Ionienne montrant le prisme d’accrétion calabrais bordé au SW et au NE par les escarpements de Malte et d’Apulie. La zone d’étude de la campagne CRACK est indiquée par le rectangle en pointillé

Durant la campagne de mesure, le navire a travaillé nuit et jour, quadrillant la zone d’étude par faibles fonds (<150m), virant parfois à moins de 100 mètres des orgues basaltiques délimitant la côte afin d’acquérir la bathymétrie multi-faisceau haute résolution et des profils sismiques de type sparker (fig.2). Un exercice rendu parfois très difficile en raison des nombreux bateaux sortant chaque nuit du port de Catane pour rejoindre leurs zones de pêche situées en plein milieu de la zone d’étude de la mission.
fig.3 : zone de travail de la mission CRACK et extrait de la bathymétrie, non traitée, mesurée au large des îlots des Cyclopes au NE de Catane (rouge=-25m, bleu foncé=-150m)

À plusieurs reprises, au cours des très nombreux aller-retours NS réalisés le long de la côte, le navire s’est approché de très près des rochers des Cyclopes situés à quelques centaines de mètres au large d’Aci Trezza, juste au NE de Catane (fig.4). Ces petits îlots volcaniques, dont la morphologie si particulière rappelle (surtout de nuit !) ces géants à l’œil unique qui causèrent bien des tracas à Ulysse et à ses infortunés compagnons d’odyssée, ont fait l’objet d’une attention toute particulière. Ils constituent, en effet, à la fois les premières traces du proto-Etna qui sont datées vers -0.5 Ma (il a bien grandit depuis ; plus de 3300m de haut pour 40 km de diamètre !) et la trace morphologique de l’une des grandes failles le long desquelles le flanc Est de l’Etna glisse en direction de la mer (fig.3 et4).
fig.4 : les rochers volcaniques des Cyclopes au large d’Aci Trezza, au NE de Catane. On peut observer des orgues basaltiques surmontés par des sédiments marins. L’ensemble est soulevé.

Les levées bathymétriques, couplées aux sondeurs équipant le N/O Théthys, ont aussi permis de mettre en évidence plusieurs glissements gravitaires sous-marins actifs associés à des échappements de fluides et potentiellement de gaz. Cette activité indique clairement que la zone côtière au large de Catane et au pied de l’Etna est instable, ce que confirment les données GPS et PS-Insar qui montrent que certains secteurs se soulèvent tandis que d’autres subsident. Cette cinématique est d’ailleurs encore mal comprise puisque au glissement dans la mer du flanc Est de l’Etna, il faut ajouter les effets de la tectonique compressive NS liée à la collision de la Sicile contre la marge africaine.
Au total, près de 175 km2 de bathymétrie à très haute résolution (qqc m) ont été acquis ainsi que plus de 600 km de profils spakers permettant d’imager en détail les sédiments sur une profondeur de 100 à 200 mètres.

Une mission très fructueuse qui s’est terminée, comme il se doit, par le pèlerinage traditionnel au sommet de l’Etna, guidé par Carmelo Monaco, volcanologue à l’Université de Catane.

l’Etna et la ville de Catane au petit matin vus depuis le N/O Le Thétys rejoignant le quai

Info Bonus : au cours de cette mission, une communication et le téléchargement de données ont aussi été réalisés avec un réseau de cinq stations géodésiques fond de mer déployées par GEOMAR (Kiel, Allemagne) en avril 2016 (campagne Magotte, R/V Poséidon) le long de la prolongation sous-marine de l’une des failles majeures bordant le flanc SE du Mont Etna4. Les équipes scientifiques de Brest (Ifremer, Domaines Océaniques), de Kiel (GEOMAR) collaborent déjà sur un projet similaire intitulé MarSite en Mer de Marmara au large d’Istanbul visant à quantifier les vitesses de déformation du fond marin comme cela est fait à terre en utilisant des réseaux GPS. Une technologie qui a surement un bel l’avenir puisqu’à ce jour plus de 70% de la surface de notre planète échappe encore à toute mesure cinématique directe !


1IUEM/UBO Brest ; Ifremer Brest ; GM Montpellier ; Geomar, Kiel et Univ. Kiel, Allemagne ; Univ. Catania Italie ; Univ. Malta. L’équipe embarquante était constituée de M.-A. Gutscher (chef de mission), D. Graindorge, P. Le Roy, C. Prunier, M. Beauverger, D. Dellong, B. Mercier de Lepinay, S. Dominguez, G. Barreca, D. Cunarro, F. Petersen.

2campagnes CIRCEE sur le N/O Le Suroit en 2013 et DIONYSUS sur le R/V Meteor en 2014

3 Chiocci et al., 2011 ; Gallais .et al, 2013 ; Gross et al., 2014 ; 2016 ; Gutscher et al., 2016

4 Chiocci et al., 2011 ; Gross et al., 2014, 2016