Expérience MADAM : caractérisation sismotectonique d’une microplaque en formation (Grèce)

MADAM experiment : seismotectonic characterization of a microplate in formation (Greece)

• Auteur / Autrice : Valentine Lefils
• Direction : Alexis Rigo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'environnement
• Date : Soutenance le 14/04/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École normale supérieure (Paris ; 1985-....). Laboratoire de géologie
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École normale supérieure (Paris ; 1985-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Failles et séismes (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Robin Lacassin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexis Rigo, Robin Lacassin, Anne Deschamps, Aurélia Hubert-Ferrari, Mary Ford, Jacques Déverchère
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Deschamps, Aurélia Hubert-Ferrari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sciences de la Terre

Mots clés libres

Ouest de la Grèce

Sismologie

Tectonique

Microsismicité

Modèle de vitesse

Clusters

Western Greece

Sismology

Tectonics

Microseismicity

Velocity model

Clusters

Résumé

L’Ouest de la Grèce est une zone de transition entre une subduction océanique et une collision continentale. Au Sud, les reliques de la lithosphère océanique de l’océan Téthys subductent sous l’Anatolie avec un taux de convergence N-S atteignant ∼ 35 mm/an. Au Nord, la collision entre l’épaisse plateforme Apulienne et la plaque Eurasienne accommode un raccourcissement NE-SW d’environ 5 mm/an. Le bloc des îles Ioniennes et Akarnanie (IAB) est une microplaque située à l’Ouest de la Grèce qui accommode les déformations complexes entre ces deux systèmes. Aujourd’hui l’IAB reste peu étudiée en comparaison avec les grandes structures tectoniques environnantes comme le Golfe de Corinthe. De nombreuses questions se posent encore sur l’IAB notamment sur le lien avec les structures voisines, sur la localisation des déformations mais également sur les limites de cette microplaque. La frontière entre le bloc IAB et la Grèce continentale reste encore aujourd’hui un sujet de discussion. Pour mieux caractériser cette frontière, une campagne sismologique locale (MADAM) a été menée. Notre réseau sismique temporaire a été conçu pour enregistrer au mieux la sismicité Akarnanienne. Dans cette thèse, je présente le traitement et l’analyse de ces données sismologiques. À l’aide d’un programme de détection des événements et de pointé semi-automatique, nous avons détecté plus de 15000 séismes sur 39 mois entre 2015 et 2018. Pour contraindre au mieux la localisation des événements nous avons déterminé un nouveau modèle de vitesse 1D robuste pour la région. Grâce à notre base de données et à notre modèle de vitesse, nous avons été capables de localiser 12723 événements sismiques et de déterminer 571 mécanismes au foyer. Actuellement, cela représente le plus grand catalogue de sismicité pour l’Akarnanie. L’activité sismique de la région est caractérisée par la présence de clusters. L’étude de ces clusters montre deux processus de formation et d’évolutions différentes avec d’une part un processus de mainshock-aftershocks et d’autre part un processus de migration de fluides éventuellement associé à du séisme lent. Un grand plan sismique sous l’Ouest du golfe de Corinthe est aussi souligné par la sismicité. Son étude permet de le présenter comme un plan de décollement immature à pendage Nord qui participe à l’ouverture du golfe de Corinthe et rejoint la limite fragile-ductile de la croûte en profondeur. La sismicité de fond est minoritaire mais permet de préciser la cartographie des failles actives de la région et d’apporter des informations sur la déformation qui se caractérise par de l’extension globalement N-S et un grand système décrochant sénestre. Finalement nous avons pu mieux caractériser la région Akarnanienne et proposer un modèle géodynamique cohérent avec le cadre géodynamique régional.

Western Greece is a transition zone between an oceanic subduction and a continental collision. To the South, the relics of the oceanic lithosphere of the Tethys Ocean are subducting beneath the Anatolia with a N-S convergence rate reaching ∼ 35 mm/yr. To the North, the collision between the thick Apulian platform and the Eurasian plate accommodates a NE-SW shortening of about 5 mm/yr. The Ionian Islands-Akarnanian Block (IAB) is a microplate located on western Greece that accommodates the complex deformations between these two systems. Today the IAB remains poorly studied compared to the large surrounding tectonic structures such as the Corinth Gulf. Many questions remain about the IAB, mainly about its link with the surrounding structures, the location of the deformation but also about the limits of this microplate. The boundary between the IAB and continental Greece is still a subject of discussion. To better characterize this boundary, a local seismological campaign (MADAM) was conducted. Our temporary seismic network was designed to best record Akarnanian seismicity. In this thesis, I present the processing and the analysis of these seismological data. Using a semi-automated event detection and picking program, we detected more than 15,000 earthquakes over 39 months between 2015 and 2018. To well constrain the events locations, we determined a new robust 1D velocity model for the region. Using our database and our velocity model, we were able to locate 12723 seismic events and determine 571 focal mechanisms. Currently, this represents the largest catalog of seismicity for Akarnania. The seismic activity of the region is characterized by the presence of numerous clusters. The study of these clusters shows two different formation and evolution processes with, on the one hand, a mainshock-aftershocks process and, on the other hand, a fluid migration process possibly associated with slow slip events. A large seismic plane under th e western Corinth Gulf is also highlighted by the seismicity. Its study allows to present it as an immature north-dipping detachment plane that participates in the opening of the Corinth Gulf and joins at depth the brittle-ductile boundary of the crust. The background seismicity also allows us to refine the mapping of active faults in the region and to provide information on the deformation that is characterized by overall N-S extension and a large senestral transform system. Finally, we were able to better characterize the Akarnanian region and propose a geodynamic model consistent with the regional framework.