Imagerie sismologique du manteau sous le domaine Egée-Anatolie – SIMBAAD

Contexte scientifique et objectifs du projet Deux modèles extrêmes s'opposent sur la façon dont la lithosphère continentale se déplace et se déforme. Dans le premier, la lithosphère est formée de blocs rigides qui flottent sur l'asthénosphère, sont séparés par des failles d'échelle lithosphérique, et se déplacent sous l'action de forces appliquées à leurs limites. Dans le second, la déformation est continue et la croûte se déplace en réponse aux tractions exercées à sa base. La plupart des éléments qui interviennent dans le débat sont des mesures de déformation en surface ou dans la croûte superficielle. Les indicateurs de déformation dans le manteau sont très rares. Il est donc difficile de déterminer si le manteau supérieur se déplace et se déforme de la même façon que la croûte. Mesurer les flux dans le manteau et les comparer avec la cinématique de surface seraient d'un apport crucial dans ce débat. Bien que l'Eurasie et l'Afrique convergent à environ 1cm/an, le taux de convergence au travers du Fossé Hellénique est supérieur à 4 cm/an. Ce taux est en partie dû au déplacement rigide vers l'ouest de la plaque Anatolienne autour d'un pôle de rotation situé en Méditerranée orientale. L'origine de ce déplacement est encore discutée, entre l'hypothèse d'une poussée de l'Arabie sur l'Anatolie, et celle d'une traction liée au recul de la subduction Hellénique. De plus, il est clair que le domaine Egéen subit une intense déformation interne, comme le montrent l'existence de failles actives majeures, l'importante activité sismique et l'amincissement marqué de la croûte. Les cores complexes montrent que l'extension du domaine Egéen a démarré il y a plus de 40 Ma. Le domaine Egée-Anatolie est l'un des meilleurs sites pour faire progresser le débat sur les relations entre cinématique de surface et flux dans le manteau. En effet, les champs de déplacement et de déformation sont bien contraints, ils varient rapidement, et l'on connaît assez bien l'évolution de la déformation au cours des temps géologiques, qui est passée par des stades très différents du stade actuel. Plusieurs hypothèses sont proposées pour expliquer la dynamique actuelle du système et ses évolutions au cours des temps géologiques. La plupart font intervenir des modifications de la structure du manteau supérieur (ex.: déchirures de slab). Description du projet, méthodologie Nous proposons d'installer un réseau sismologique temporaire d'environ 85 stations (dont ~50 Françaises) pour compléter la couverture en sismographes large-bande permanents du domaine Egéen et de Turquie occidentale. Nous analyserons les enregistrements des séismes locaux, régionaux et des téléséismes pour déterminer la structure du manteau supérieur avec une résolution de quelques dizaines de kilomètres. Nous mettrons en œuvre toutes les techniques d'analyse de données sismologiques utiles dans ce type d'étude, notamment la tomographie télésismique, la tomographie en ondes de surface à échelle régionale, la méthode des fonctions récepteur, et l'analyse de la biréfringence des ondes SKS. La combinaison de ces analyses permettra de contraindre les modèles de vitesse des ondes sismiques dans le manteau, leurs variations latérales, ainsi que les paramètres de l'anisotropie sismique. Ils seront ensuite confrontés aux données gravimétriques, topographiques, ainsi qu'aux données de géologie structurale et de géochimie. Le réseau sismologique temporaire sera déployé pendant 2 ans avec l'aide de l'Université de Thessalonique et de l'Observatoire de Kandilli à Istanbul, et en collaboration avec l'Université de Cambridge (GB) et l'ETH de Zürich . Cette durée est nécessaire pour enregistrer un nombre suffisant de séismes avec une couverture spatiale correcte. Résultats attendus Notre projet vise à obtenir une image 3D de la structure du manteau sous la Grèce, l'Egée et l'Anatolie occidentale jusqu'à environ 300 km de profondeur, et avec une résolution de quelques dizaines à une centaine de kilomètres. En dens