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Etude de la structure profonde des Pyrénées

Après un premier profil effectué en 1993 dans les Pyrénées centrales, l’acquisition de nouvelles données s’est poursuivie dans le cadre du programme IDYL (Imagerie et DYnamique de la Lithosphère) en collaboration avec Annie Souriau (Toulouse), Jordi Diaz et J. Gallart (CSIC, Barcelone) durant la période 95-96 dans les Pyrénées orientales et 96-97 dans les Pyrénées basques. Les données télésismiques ont été enregistrées grâce aux stations 3 composantes du parc instrumental Lithoscope.

Déphasage des ondes SKS dans les Pyrénées. Le diamètre des cercles est proportionnel à l'amplitude du déphasage.

Dès le premier profil dans les Pyrénées centrales, une forte anisotropie était mise en évidence au sud de la faille nord pyrénéenne (FNP), caractérisée par une orientation des directions de polarisation rapides des ondes SKS parallèle à la direction de la chaîne des Pyrénées (N100°E) et par de forts déphasages (≥1.5 s) impliquant soit des anisotropies de fortes magnitudes soit des épaisseurs anisotropes très importantes. Les quelques stations localisées au nord de la FNP étaient quant à elles caractérisées par des déphasages nettement plus faibles (≤ 0.8 s). L’absence de corrélation de ces directions avec le mouvement de la plaque Eurasie, NE-SW dans cette région (Gripp & Gordon, 1990), et la variation à courte longueur d’onde (< 50 km) des paramètres d’anisotropie nous ont rapidement suggérés que cette anisotropie pouvait être assez superficielle, probablement lithosphérique. Par ailleurs, si le manteau lithosphérique sous les Pyrénées centrales pouvait raisonnablement avoir été affecté de façon pénétrative par l’orogène pyrénéenne, ce n’est probablement pas le cas sous les stations les plus au sud, localisées dans les zones externes de la chaîne. Ces premières observations nous ont incitées à proposer qu’une structure ante-pyrénéenne, probablement Hercynienne, pouvait exister (Barruol & Souriau, 1995).

Les profils suivants, effectués en 95-96 dans les Pyrénées orientales puis en 1997 dans les Pyrénées occidentales, ont confirmé la présence de forts déphasages et de directions rapides parallèles à la chaîne et ont montré une extraordinaire constance de ces paramètres le long de la chaîne (Barruol et al., 1998). Le parallélisme de l’anisotropie avec la direction de la chaîne mais aussi avec les structures hercyniennes suggère que le rôle d’hétérogénéités lithosphériques (Vauchez & Barruol, 1996) mais également de structures héritées, ante-pyrénéennes, a pu être important (Vauchez et al., 1997). Ce type de raisonnement nous a amené à réfléchir de façon plus générale à la façon dont les continents peuvent se structurer, se déchirer, et au rôle que peut avoir l’anisotropie mécanique de la lithosphère dans ces processus (Vauchez et al., 1998).

Articles liés à ce travail

Barruol, G., Souriau, A., Vauchez, A., Diaz, J., Gallart, J., Tubia, J. et Cuevas, J. Lithospheric anisotropy beneath the Pyrenees from shear wave splitting. J. Geophys. Res., 103, 30039-30053, 1998.

Barruol G. et Souriau A., Anisotropy beneath the Pyrenees range from teleseismic shear wave splitting, Geophys. Res. Lett, 22 : 493 – 496, 1995.

Vauchez, A. et Barruol, G. Shear wave splitting in the Appalachians and the Pyrenees : Importance of the inherited tectonic fabric of the lithosphere. Phys. Earth Planet. Inter., 95 : 127-138, 1996.

Vauchez, A., Barruol, G. et Tommasi, A., 1997. Why do continents break-up parallel to ancient orogenic belts ? Terra Nova, 9 : 62-66.