Analyse structurale du domaine Nord Eubée : rifting plio-quaternaire et décrochements actifs dans le prolongement occidental de la faille Nord-Anatolienne (Projet WATER)

Structural analysis of the North Evia domain : plio-quaternary rifting and active strike-slip faults in the western prolongation of the North Anatolian fault (WATER Project)

• Auteur / Autrice : Fabien Caroir
• Direction : Virginie Gaullier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers
• Date : Soutenance le 26/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
• Jury : Président / Présidente : Aurélia Hubert-Ferrari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frank Chanier, Agnès Maillard, Dimitris Sakellariou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Déverchère, Laurent Jolivet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eubée (Grèce)

Failles (géologie)

Méthode sismique-réflexion

Rifts

Égée, Mer (région)

Tectonique des plaques

Mots clés libres

Faille Nord-Anatolienne

Golfe d'Eubée

Terre -- Croûte -- Extension

Faille nord-anatolienne

Extension

Aegean Sea

North Anatolian Fault

Rift

Evia Gulf

Tectonics

Résumé

Le domaine égéen est le théâtre de nombreux évènements géodynamiques importants depuis le Trias. Ces phases de divergence et de convergence n’ont cessé de façonner le paysage, la croûte et le manteau lithosphèrique de la Méditerranée orientale. Aujourd’hui, il en résulte la microplaque Anatolie-Égée, bordée par la Faille Nord-Anatolienne, la Plaque Arabe, les Hellénides et la subduction de la Plaque Afrique sous l’Égée. La migration de cette subduction vers le sud depuis l’Éocène a entraîné l’étirement et l’amincissement de la croûte égéenne, formant des Metamorphic Core Complexes et des rifts. Les contraintes extensives actuelles sont localisées dans ces rifts, comme ceux de Corinthe et du Sperchios-Golfe Nord Eubée en Grèce continentale. Ce dernier, ainsi que l’Eubée du nord, le Chenal d’Oreoi et le Bassin de Skopelos, se situent dans le prolongement occidental de la terminaison de la Faille Nord-Anatolienne qui marque la limite de plaques entre l’Eurasie au nord et l’Anatolie-Égée au sud. Ces zones constituent le domaine Nord Eubée, une région clef dans la compréhension de la déformation entre l’Eurasie et le domaine égéen. L’objectif de cette thèse est ainsi de caractériser la déformation à terre et surtout en mer afin de replacer le domaine Nord Eubée dans le contexte de la Grèce continentale, à l’échelle de cette limite de plaques diffuse. Ces travaux reposent sur l’interprétation de nouvelles données de sismique réflexion très haute résolution (Sparker) acquises au cours des campagnes à la mer « WATER » 1 et 2. L’étude globale a été divisée en deux étapes principales : (1) l’analyse des structures au sein du domaine Nord Eubée et (2) la caractérisation de la déformation actuelle de ce domaine et son évolution depuis l’initiation du rifting.L’interprétation des profils Sparker a permis d’établir une carte tectonique détaillée qui a ensuite été intégrée au contexte régional de déformation grâce à la compilation des données structurales publiées à terre. Cette carte met en évidence quatre directions de failles : NE-SW, NW-SE, WNW-ESE et W-E à travers l’ensemble du domaine Nord Eubée. Ces directions ont été mises en perspective avec les rotations horaires enregistrées proche du rift, permettant ainsi de proposer un nouveau modèle chronologique pour le domaine Nord Eubée depuis le début de la formation du rift. La dernière étape de ce modèle rend compte de la situation actuelle qui est marquée par de nombreux séismes de magnitudes comprises entre 4 et 7 et de nombreux mécanismes aux foyers associés à ces séismes. L’interprétation de ces mécanismes aux foyers met en exergue des mouvements décrochants dextres le long des failles orientées NE-SW et des déplacements sénestres le long des failles orientées NW-SE. La déformation actuelle du domaine Nord Eubée rend compte de la complexité d’une part, des réseaux de failles qui semblent tous actifs et, d’autre part, de la déformation au sein de cette limite de plaques diffuse où la Faille Nord-Anatolienne pourrait avoir une influence sur les rotations horaires et les failles orientées NE-SW. Le rift Sperchios-Golfe Nord Eubée a été replacé dans le contexte de la Grèce continentale notamment à partir de deux coupes à l’échelle crustale tracées entre le Péloponnèse et l’Eubée. Ces coupes montrent les asymétries des rifts de Corinthe et du Sperchios-Golfe Nord Eubée et leurs relations avec les variations d’épaisseur de la croûte. Ainsi, les parties occidentales des deux rifts semblent être contrôlées en profondeur par des structures à faible pendage vers le nord, un détachement pour Corinthe et le Front de Chevauchement Pélagonien pour le Sperchios-Golfe Nord Eubée. À l’ouest, le Moho est plus profond sous les rifts et il remonte à l’aplomb des reliefs situés au nord de chacun des rifts, ainsi les rifts et la croûte montrent une forte asymétrie. À l’est, les remontées de Moho sont localisées sous les rifts et l’ensemble de la structure semble symétrique.

The Aegean domain is the theatre of numerous major geodynamical events since Triassic. These divergence and convergence phases have continued to shape the landscape, the crust and the lithospheric mantle of Western Mediterranean. Today, the result is the Anatolia-Aegea microplate, bordered by the North Anatolian Fault, the Arabic Plate, the Hellenides and by the African Plate subduction beneath the Aegean Sea. The southward migration of this subduction since Eocene is responsible for the Aegean crust stretching and thinning, forming Metamorphic Core Complexes and rifts. The current extensive stresses are located in the rifts, like ones of Corinth and of the Sperchios-North Evia Gulf in continental Greece. The last one, as well as North Evia, the Oreoi Channel and the Skopelos Basin, are situated in the prolongation of the western termination of the North Anatolian Fault which marks the plate boundary between Eurasia to the north and Anatolia-Aegea to the south. These areas constitute the North Evia domain, a key-region in order to understand the deformation between Eurasia and the aegean domain. The objective of this PhD thesis is to characterize the inland deformation and especially the offshore one to place the North Evia domain in the context of continental Greece, on the scale of this diffuse plate boundary. These works are based on the interpretation of new very high resolution reflection seismic data (Sparker) acquired during the oceanography surveys “WATER” 1 and 2. The global study has been divided into two main steps: (1) analysis of structures within the North Evia domain and (2) characterization of the current deformation in this domain and its evolution since the rifting initiation.The Sparker profiles interpretation allowed to establish a tectonic detailed map which was then integrated into the regional deformation context through the compilation of inland published structural data. This map highlights four fault directions: NE-SW, NW-SE, WNW-ESE and W-E throughout the entire North Evia domain. These directions were put into perspective with the clockwise rotations recorded near to the rift, allowing thus to propose a new chronological model for the North Evia domain since the beginning of the rifting process. The last step of this model presents the current situation which is marked by numerous earthquakes of magnitudes between 4 and 7 and by numerous focal mechanisms linked to these events. The interpretation of these focal mechanisms emphasizes right-lateral strike-slip movements along NE-SW striking faults, and left-lateral strike-slip movements along NW-SE striking faults. The current deformation of the North Evia domain highlights, firstly, the complexity of fault networks which seem all active and, secondly, the complex deformation within this diffuse plate boundary where the North Anatolian Fault could have an influence on the clockwise rotations and the NE-SW striking faults. The Sperchios-North Evia Gulf has been placed into the continental Greece context, in particular from two crustal-scale cross-sections located between Peloponnese and Evia. These cross-sections show asymmetries of Corinth and Sperchios-North Evia Gulf rifts and their relationship with crustal thickness variations. Thus, the western parts of the both rifts seem to be controlled in depth by northward low-angle structures, a detachment for Corinth and the Pelagonian Thrust Front for Sperchios-North Evia Gulf. In the west, the Moho is deeper beneath the rifts and it goes up to the plumb of the reliefs located north of each rifts, thus rifts and crust show a strong asymmetry. In the East, the Moho is shallow beneath the rifts and the entire structure seems symmetrical.