Thèse d’Angélique Leprêtre
La marge occidentale dans la région de Tipaza a fait l’objet de la thèse d’ Angélique Leprêtre dont le manuscrit est ici, et d’une publication dont le pdf est ici. Les résumés de la publication (1) et de la thèse (2) synthétisent les principaux résultats obtenus sur cette zone d’étude :
(1) Leprêtre, A., F. Klingelhoefer, D. Graindorge, P. Schnurle, M.-O. Beslier, K. Yelles, J. Déverchère, and R. Bracene (2013), Multiphased tectonic evolution of the Central Algerian margin from combined wide-angle and reflection seismic data off Tipaza, Algeria, J. Geophys. Res. Solid Earth, 118(8), 3899–3916, doi:10.1002/jgrb.50318.
SUMMARY
The origin of the Algerian margin remains one of the key questions still discussed in the Western Mediterranean sea, due to the imprecise nature and kinematics of the associated basin during the Neogene. For the first time, the deep structure of the Maghrebian margin was explored during the SPIRAL seismic survey. In this work, we present a N-S transect off Tipaza (west of Algiers), a place where the margin broadens due to a topographic high (Khayr-al-Din Bank). New deep penetration seismic profiles allow us to image the sedimentary sequence in the Algerian basin and the crustal structure at the continent-ocean boundary. Modeling of the wide-angle data shows thinning of the basement, from more than 15 km in the continental upper margin to only 5–6 km of oceanic-type basement in the Algerian basin, and reveals a very narrow or absent transitional zone. Analysis of the deep structure of the margin indicates features inherited from its complex evolution : (1) an oceanic-type crust in the deep basin, (2) similarities with margins formed in a transform-type setting, (3) a progressive deepening of the whole sedimentary cover, and the thickening of the Plio-Quaternary sediments at the margin foot, coeval with (4) a downward flexure of the basement in the basin. These features argue for a multiphased evolution of the margin, including (1) an early stage of rifting and/or spreading, (2) a late transcurrent episode related to the westward migration of the Alboran domain, and (3) a diffuse Plio-Quaternary compressional reactivation of the margin.
(2) Leprêtre, A. (2012), Contraintes par imagerie sismique pénétrante sur l’évolution d’une marge Cénozoïque réactivée en compression (cas de la marge algérienne, secteur de Tipaza), Doctorat d’université en Sciences de la Terre de l’Université de Bretagne occidentale - Brest, France, 224 pp.
Résumé
L’inversion des marges passives apparaît comme le premier stade vers l’initiation de nouvelles zones de subduction. Cette étape cruciale dans la tectonique des plaques soulève néanmoins encore de nombreuses questions. L’étude des marges actuellement réactivées en compression apparaît ainsi comme essentielle pour mieux comprendre ce processus. Ces marges sont peu nombreuses, situées dans des contextes géodynamiques variés, et les facteurs déterminant leur évolution mal contraints.
Située au nord de l’Afrique, la marge algérienne fait partie de ces rares exemples potentiels à travers le monde. L’évolution de cette marge formée au Miocène en contexte d’arrière-arc s’intègre dans le puzzle complexe de l’histoire de la Méditerranée occidentale. Elle est depuis quelques millions d’années réactivée en compression dans le cadre de la convergence lente entre les plaques européenne et africaine, générant un potentiel sismogène fort au nord de l’Algérie. La relative jeunesse du bassin algérien, la charge sédimentaire, les forces aux limites compressives, constituent des conditions favorables à la formation d’une future subduction. À la suite des travaux menés depuis une dizaine d’années, les principales lacunes de connaissances identifiées portent sur (1) la structuration profonde du bassin algérien et de sa marge sud (type de marge, nature du socle, dimension et nature de la transition océan-continent, style et distribution de la déformation compressive), et (2) l’histoire de l’évolution cinématique et géodynamique du bassin, ce qui limite à l’heure actuelle une analyse
approfondie des modalités d’inversion de cette marge.
L’étude menée se focalise sur la marge centre-algérienne, dans le secteur de Tipaza (à l’ouest d’Alger), un endroit clé pour la compréhension des mécanismes d’ouverture du bassin algérien. Le traitement et l’analyse de nouvelles données de sismique profonde grand-angle et multitrace acquises dans le cadre du projet franco-algérien SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales en Algérie, 2009) ont notamment permis de déterminer la structure crustale du bassin algérien et de
sa marge sud, ainsi que la structuration pseudo-3D d’une structure spécifique au secteur d’étude constituée par le haut topographique sous-marin de Khayr-al-Din. L’analyse de la structure profonde de la marge indique un certain nombre de structures héritées de son évolution complexe : (1) une croûte de nature continentale de plus de 15 km d’épaisseur sur le haut de marge (banc de Khayral-Din), (2) une croûte fine de nature océanique de 5-6 km d’épaisseur dans le bassin incluant des vitesses légèrement élevées à sa base (7,2 km/s - 7,3 km/s), (3) des similitudes avec des marges formées dans des contextes de déformation transformante, (4) un approfondissement progressif de l’ensemble de la pile sédimentaire et l’épaississement des sédiments Plio-Quaternaire, depuis le bassin profond distal vers le pied de marge, coïncidant avec (5) une flexuration à grande longueur d’onde du socle.
Les résultats obtenus apportent de nouvelles contraintes sur (1) la géométrie et la nature de la marge et du bassin, (2) l’évolution de la marge, suggérant une histoire multiphasée comprenant un stade de rifting et/ou d’accrétion océanique, suivi d’un épisode de déformation coulissante tardive liée à la migration du bloc Alboran vers l’ouest, et d’une reprise en compression distribuée du bassin profond au haut de la marge au Plio-Quaternaire ; (3) les modalités de réactivation qui se traduisent par des chevauchements aveugles néoformés à pendages sud, notamment au pied du banc de Khayral-Din, suggérant un soulèvement du banc de 0,2 mm/an à 0,75 mm/an au Plio-Quaternaire et un début d’écaillage crustal.
Mots clés : marge algérienne, structure crustale, réactivation en compression, bassin arrière-arc, Méditerranée occidentale, sismique-réflexion marine, sismique grand-angle