Rhéologie et déformation de la lithosphère égéenne – EGEO

1- contexte scientifique et objectifs du projet La déformation de la lithosphère continentale donne lieu à une sismicité intense et il est important de comprendre les mécanismes de la déformation pour ultérieurement comprendre la genèse des séismes. Pourtant, il n'existe pas encore de consensus sur le comportement mécanique de cette lithosphère. Si les enveloppes rhéologiques permettent assez bien d'expliquer la stratification ductile/cassant et les phénomènes tectoniques à grande longueur d'onde tels que la flexure, le problème devient bien plus complexe dès lors que la déformation est plus forte et localisée. Deux types de modèle sont discutés, certains modèles « localisants » expliquant la propagation des décrochements sur de grandes distances, d'autres, plus « ductiles » (= déformation distribuée) expliquant la répartition large de l'extension dans certaines régions. Si ce débat a cristallisé d'abord autour des mécanismes de déformation de l'Asie sous l'effet du poinçon indien il est aujourd'hui centré sur la région égéenne où on peut profiter à la fois d'observations de la déformation active, très intense dans cette région, et de déformations anciennes fossilisées dans les roches. Nous proposons un programme de recherche sur quatre ans visant à résoudre ce débat non tranché en associant sur le même objet des équipes adeptes des deux types de modèles opposés et travaillant jusqu'ici indépendamment. Le projet EGEO cible deux types de questions majeures pour comprendre les mécanismes de déformation à l'échelle de la région égéenne. Problèmes de mécanique : existe-t-il une rhéologie qui permette (en 3D) à la fois l'étalement gravitaire et l'extension répartie sur de grandes surface et la propagation de grands décrochements lithosphériques ? ou bien, au contraire, la rhéologie de la lithosphère égéenne a-t-elle changé au cours du temps permettant seulement tardivement la localisation de décrochements ? Problèmes de conditions aux limites : Comment s'expliquent les variations des conditions aux limites dans l'espace (passage subduction-collision à l'ouest et à l'est) et dans le temps (recul et déchirure progressive du panneau plongeant africain, propagation de la Faille Nord-Anatolienne) et comment influent-elles sur la localisation de la déformation ? 2- description du projet, méthodologie .Le projet EGEO associe (1) acquisition de données pour quantifier cinématique et déformation actuelles et passées et (2) des expériences numériques thermo-mécaniques en 2D et 3D. Le problème posé étant intrinsèquement 3D, il est indispensable de passer à une modélisation 3D en mettant à profit les avancées importantes faites dans ce domaine en 2D (modèles thermo-mécaniques totalement couplés, cinématique non prédéterminée, grandes déformations, extraction de chemins P-T-t, prise en compte des phénomènes superficiels) dans l'équipe. Le projet EGEO est concentré sur la modélisation thermo-mécanique à l'échelle de l'ensemble de la région et sur l'acquisition de données sur trois régions pilotes : - Ouest de la Turquie : un transect N-S depuis la région de Marmara jusqu'au sud du Menderes au travers des grabens actifs et détachements miocènes. - Corinthe et Cyclades avec une focalisation sur la déformation de la branche sud des Cyclades, et l'acquisition d'un transect d'âges radiométriques au travers des Cyclades afin de contraindre les vitesses de fonctionnement des détachements et d'exhumation. - L'arc hellénique externe où les mouvements verticaux actuels sont rapides (étude détaillée des taux de soulèvement actuels par datation par isotopes cosmogéniques de terrasses marines soulevées). Les recherches seront conduites par les chercheurs en poste engagés dans le projet ainsi que par des post-docs (10 homme.an) et des thésards (4 thèses sur ce projet). 3- résultats attendus EGEO doit nous permettre de proposer de nouveaux modèles de comportement de la lithosphère continentale, une rhéologie plus précise que celle des enveloppes rhéolog.