Thèse d’Abdelhafid Mihoubi
La marge dans la région de Bejaia - Jijel a fait l’objet de la thèse de Abdelhafid Mihoubi dont le manuscrit sera bientôt disponible 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) Mihoubi, A., P. Schnurle, Z. Benaissa, M. Badsi, R. Bracene, H. DJellit, L. Géli, F. Sage, A. Agoudjil, and F. Klingelhoefer (2014), Seismic imaging of the eastern Algerian margin off Jijel : Integrating wide-angle seismic modelling and multichannel seismic pre-stack depth migration, Geophys. J. Intern., 198, 1486-1503, doi : 10.1093/gji/ggu179.
SUMMARY
This study presents the results of a deep seismic survey across the north Algerianmargin, based on the combination of 2-D multichannel and wide-angle seismic data simultaneously recorded by 41 ocean bottom seismometers deployed along a north–south line extending 180 km off Jijel into the Algerian offshore basin, and 25 land stations deployed along a 100-km-long line, cutting through the Lesser Kabylia and the Tellian thrust-belt. The final model obtained using forward modelling of the wide-angle data and pre-stack depth migration of the seismic reflection data provides an unprecedented view of the sedimentary and crustal structure of the margin. The sedimentary layers in the Algerian basin are 3.75 km thick to the north and up to 4.5–5 km thick at the foot of the margin. They are characterized by seismic velocities from 1.9 to 3.8 km s–1. Messinian salt formations are about 1 km thick in the study area, and are modelled and imaged using a velocity between 3.7 and 3.8 km s–1. The crust in the deep sea basin is about 4.5 km thick and of oceanic origin, presenting two distinct layers with a high gradient upper crust (4.7–6.1 km s–1) and a low gradient lower crust (6.2–7.1 km s–1). The upper-mantle velocity is constrained to 7.9 km s–1. The ocean–continent transition zone is very narrow between 15 and 20 km wide. The continental crust reaches 25 km thickness as imaged from the most landward station and thins to 5 km over a less than 70 km distance. The continental crust presents steep and asymmetric upper- and lower-crustal geometry, possibly due to either asymmetric rifting of the margin, an underplated body, or flow of lower crustal material towards the ocean basin. Present-time deformation, as imaged from three additional seismic profiles, is characterized by an interplay of gravity-driven mobile-salt creep and active thrusting at the foot of the tectonically inverted Algerian margin.
Key words : Tomography ; Continental margins : divergent ; Africa.
(2) Mihoubi, A. (2014), Imagerie sismique de la structure profonde de la marge Algérienne orientale (secteur de Jijel) - Implications en terme de potentiel pétrolier, Doctorat d’université en Sciences de la Terre de l’Université de Bretagne occidentale (Brest, France), co-tutelle USTHB Alger - Sonatrach Boumerdes - UBO et IFREMER Brest, 178 pp.
Résumé
Cette thèse a été conduite dans le cadre du programme de coopération de recherche Algéro-française SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales du Nord de l’Algérie). Ce projet vise à étudier la structure profonde de la marge algérienne par une approche combinée des techniques sismiques grand-angle et multi-canal. Le domaine couvert par la présente étude se concentre dans la région de Jijel dans la marge algérienne orientale.
L’objectif principal de notre thèse est d’améliorer en profondeur l’imagerie de la marge algérienne en utilisant une combinaison de données sismiques grand-angle (OBS, sismomètres de fond de l’océan) et multi-canal (MCS). Le but de cette thèse est d’apporter de nouvelles connaissances pour répondre à quelques questions sur la nature de la croûte terrestre, la zone de transition continentale-océanique, la présence du sel messinien, sa distribution et sa relation entre les formations sédimentaires superficielles et les structures crustales.
Dans cette étude, notre approche est une inversion jointe des enregistrements grand-angle et des données sismiques multi-canal. Nous avons conduit une série de tomographie des premières arrivées, une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies ainsi qu’une modélisation gravimétrique. Etant donné que la solution du problème inverse n’est pas unique, deux programmes de tomographie ont été utilisés sur les mêmes données pour la même région d’étude à savoir : FAST (First Arrival Seismic Tomography) et Tomo2D. La tomographie a été suivie par une inversion jointe des arrivées réfractées et réfléchies suivant une approche basée sur la combinaison de la migration en profondeur « Kirchhoff » avant sommation (PSDM) des données de sismique réflexion multi-canal (MCS) et la modélisation directe des enregistrements grand-angle sur le fond marin (OBS). Afin de vérifier la consistance du modèle de vitesse avec les données gravimétriques, l’anomalie à l’air libre a été modélisée.
Les résultats de l’imagerie conduite dans ce travail montrent la structure de la marge, la croûte continentale, la zone de transition continent-océan et la croûte océanique de la Méditerranée. La structure du modèle confirme les études antérieures basées sur des données bathymétriques, gravimétriques et magnétiques. Cette structure montre essentiellement :
- un plateau continental étroit et une pente continentale très raide.
- l’expulsion du sel vers le nord impliquant la formation de diapirs au-dessus du flanc nord du bassin (plaine abyssale).
- l’approfondissement et l’épaississement des séquences sédimentaires (bassin sédimentaire) près de la marge algérienne.
Le modèle de vitesses obtenu et l’épaisseur des différentes unités structurales formant ce modèle apportent des arguments quantitatifs pour enrichir la connaissance de cette partie de la Méditerranée occidentale. Les couches sédimentaires dans le bassin montrent des vitesses sismiques allant de 1,9 km/s à 3,8 km/s. Les formations messiniennes ont été modélisées en utilisant une vitesse située entre 3,7 km/s à 3,8 km/s. La croûte continentale s’amincit sur une bande étroite de la marge dont la distance est d’environ 15 km. La vitesse de la croûte océanique dans cette région présente deux couches distinctes : l’une caractérisée par des vitesses variant de 4,7 à 6.1 km/s et l’autre de 6.2 à 7.1 km/s. La vitesse du manteau supérieur quant à elle a été modélisée à 7,9 km/s.
Keywords : seismic imaging, seismic modelling, depth imaging. Continental margins, Crustal structure, Back-arc basin processes, Africa, Algerian margin.
ملخص