Croissance des failles normales et des rifts continentaux : développement du Golfe d'Aden et dynamique de la plaque Arabe
Résumé
The deformation of the eastern margin of the North Gulf of Aden are first studied in this thesis from data acquired during a field mission and campaign at Sea (Incense Sheba). The field data show that the faults are highly segmented and widely scattered directions (N60 ° E to N120 ° E to major faults). To understand these features, analog models were performed to better understand the mechanisms involved in the creation of these fault networks: the influence of levels ductile reactivation of inherited faults and boundary conditions responsible for the extension. The influence of viscous levels on the growth of normal fault networks is studied using analog and digital models. The presence of viscous levels and their resistance control the geometry of major faults. A low level of viscous resistance induces large faults farther apart, limiting blocks slightly deformed. The only small flaws that are initiated are then located near major faults and are widely scattered directions. To account for the geometry of fault system in the Gulf of Aden, it is necessary to take into account the obliquity of the direction of extension of the rift and fault networks inherited. Analogue models of oblique reactivation were performed. They are well aware of the geometries observed in the Gulf of Aden, as in other rifts like the Gulf of Suez rift Lake Tanganyika or the Viking Graben. Reactivation of these phenomena occur on the edges of the rift or late extension direction (N160 ° E) is recorded on the ground. To better define the boundary conditions leading to the formation of networks of faults observed on land and at sea, it is necessary to understand the mechanisms responsible for the formation of the Gulf of Aden. To do this, models of analog system lithosphere-upper mantle explore the role of the subduction of the Tethys in the north. The collision of Africa-Arabia comes at an early stage in the Northwest while subduction is still active in the east. In models, this phenomenon causes the intraplate deformation in North-Eastern Africa, whose geometry, in the presence of a weak representative of the Afar hot spot, is very similar to that of Afro-Arab rifts. In this configuration, an area of oblique extension (similar to the Gulf of Aden) is generated, without weakness or preexisting lithospheric rifting propagation. This result implies a particular model of oblique rifting may explain the presence of N160 ° E extension, late on the edges of the rift, perpendicular to the rift that locates the direction of the Gulf today.
Les déformations de la marge orientale Nord du Golfe d'Aden sont tout d'abord étudiées dans cette thèse à partir de données acquises lors d'une mission de terrain et d'une campagne en Mer (Encens Sheba). Les données de terrain montrent que les failles sont fortement segmentées et leurs orientations très dispersées (de N60°E à N120°E pour les failles majeures). Afin de comprendre ces caractéristiques, des modèles analogiques ont été réalisés pour mieux cerner les mécanismes intervenant dans la création de ces réseaux de failles: l'influence de niveaux ductiles, la réactivation de failles héritées et les conditions aux limites responsables de l'extension. L'influence des niveaux visqueux sur la croissance des réseaux de failles normales est étudiée à partir de modèles analogiques et numériques. La présence des niveaux visqueux ainsi que leur résistance contrôlent la géométrie des failles majeures. Une faible résistance du niveau visqueux induit des grandes failles plus espacées, limitant des blocs peu déformés. Les seules petites failles qui s'initient sont alors localisées à proximité des grandes failles et ont des directions très dispersées. Pour rendre compte de la géométrie du réseau de failles du Golfe d'Aden, il est nécessaire de prendre en compte l'obliquité de la direction d'extension sur le rift et les réseaux de failles héritées. Des modèles analogiques de réactivation oblique ont été réalisés. Ils rendent bien compte des géométries observées dans le Golfe d'Aden, comme dans d'autres rifts tels que le Golfe de Suez, le rift du Lac Tanganyika ou le Viking Graben. Ces phénomènes de réactivation ont lieu sur les bords du rift où une direction d'extension tardive (N160°E) est enregistrée sur le terrain. Afin de mieux définir les conditions aux limites conduisant à la formation des réseaux de failles observés à terre et en mer, il est nécessaire de comprendre les mécanismes responsables de la formation du Golfe d'Aden. Pour ce faire, des modèles analogiques du système lithosphère-manteau supérieur explorent le rôle de la subduction de la Téthys au Nord. La collision de l'Afrique-Arabie intervient de manière précoce au Nord-Ouest tandis que la subduction est encore active à l'Est. Dans les modèles, ce phénomène provoque les déformations intraplaques dans le Nord-Est de l'Afrique, dont la géométrie, en présence d'une faiblesse représentant le point chaud des Afars, est très similaire à celle des rifts Afro-Arabes. Dans cette configuration, une zone d'extension oblique (similaire au Golfe d'Aden) est générée, sans faiblesse lithosphérique préexistante ni propagation du rifting. Ce résultat implique un modèle particulier de rifting oblique qui peut expliquer la présence de l'extension N160°E, tardive sur les bords du rift, perpendiculaire au rift qui se localise suivant la direction du golfe actuel.