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Séminaire de Rémi Leprêtre (Université de Cergy-Pontoise)

The Tell-Rif orogenic system : Mesozoic heritage and Cenozoic kinematic evolution

Le système tello-rifain est une chaîne alpine qui frange la bordure sud de la Méditerranée occidentale. Malgré un consensus qui veut que cette chaine se forme principalement au cours du Néogène, nous proposons dans ce séminaire de revenir surtout, sur la géologie des zones externes de cette chaîne, qui permet de préciser, tout en la complexifiant un peu, cette image. En effet, les zones externes, qui constituent des vestiges déformés de la marge téthysienne, enregistrent davantage d’événements qu’une simple histoire néogène. L’objet de cette présentation est d’examiner ces zones externes, les décrire et les intégrer dans un modèle méso-cénozoïque d’évolution. Ce modèle tient compte à la fois : (1) de l’héritage structural mésozoïque lié à l’ouverture de la Téthys, (2) de l’existence d’événements précoces paléogènes, qui contribuent à offrir à la déformation néogène un substratum déjà partiellement structuré et enfin (3) de la cinématique néogène jusqu’au tortonien supérieur, période à partir de laquelle, la construction de la chaîne est en grande partie achevée.

25 janvier 2019

Séminaire d’Elisabeth POZZO DI BORGO (UMR 1114 INRA-UAPV EMMAH, Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse)

Perturbations magnétiques/électromagnétiques en lien avec la survenue de séismes

elisabeth.pozzo-di-borgo@univ-avignon.fr

A chaque tremblement de Terre important se repose la question de sa prédiction. Si les travaux des scientifiques ont permis de définir des zones à risque et d’identifier certains des signes précurseurs des séismes, leur localisation exacte, la date de leur survenue ou leur magnitude résistent à toute prédiction.

Les travaux menés dans le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (LSBB) de Rustrel permettent d’envisager le problème sous un angle inédit à travers des mesures de champ magnétique réalisées dans des conditions tout à fait particulières. Le laboratoire est issu de la reconversion d’un site militaire, vestige de la guerre froide, conçu pour résister à une attaque nucléaire. De ce fait, il a hérité de conditions environnementales exceptionnelles, tant sur le plan anthropique que mécanique, radiatif, thermique et électromagnétique. Ces conditions font du LSBB une infrastructure de recherche unique au monde pour le développement d’expériences, d’observations et d’instrumentations ultra-sensibles multidisciplinaires en géophysique, géologie, physique, astrophysique, science du vivant, santé, métrologie.

Dans ce contexte, la conjonction d’un magnétomètre à technologie SQUID dans une chambre blindée, abritée sous 500 m de couverture rocheuse, constitue un moyen d’investigation d’une sensibilité inégalée. Ce système est dédié à l’observation permanente des perturbations du champ magnétique dans la bande des ultrabasses fréquences (mHz à 30 Hz). Cette combinaison indissociable entre l’instrument et son environnement, baptisée [SQUID]² pour SQUID in a Shield QUalified for Ionosphere Detection, permet bien entendu d’accéder aux évolutions circadiennes du champ magnétique terrestre ainsi qu’aux perturbations ponctuelles d’origine solaire, comme les orages magnétiques ou les pulsations Pc. Il a également permis d’identifier des couplages Terre Solide-Atmosphère-Ionosphère engendrés par exemple par les modes de respiration du globe et détectés pour la première fois par voie magnétique.

On se propose ici d’explorer les signatures de phénomènes localisés à différentes altitudes susceptibles d’engendrer ces couplages avec une attention particulière pour les oscillations spontanées de la mésopause sous l’effet de l’activité sismique et d’aborder la mise en évidence d’éventuels précurseurs électromagnétiques.

Des collaborations sont actuellement en cours avec l’Afrique du Sud et la Turquie afin d’implanter un réseau de magnétomètres supraconducteurs qui pourrait permettre, à terme, outre de mieux appréhender les mécanismes de couplages, de localiser ces perturbations et de les utiliser en complément des systèmes d’alerte existants.

11 janvier 2019

Séminaire de Mélanie Gérault (post-doctorante au MIT, CAMBRIDGE, Etats-Unis)

Net rotation of the lithosphere in mantle convection models with self-consistent plate generation

Lateral variations in the Earth’s viscosity structure give rise to a global net rotation between the lithosphere and the mantle. Plate motion reconstructions, mantle flow computations, and inferences from seismic anisotropy all indicate some amount of net rotation based on various mantle reference frames. For the present-day, while the direction of rotation is somewhat consistent across studies, the predicted amplitudes range from ~0.1 deg/Myr to ~0.3 deg/Myr and more. Further back in time, the discrepancies are even greater. Such a lack of contraints is a major impediment to a deeper understanding of fundamental topics that rely on absolute surface kinematic data. Besides, the dynamics that govern the net rotation, its fluctuations in amplitude and direction, remain largely unidentified.
In this presentation, I will show the first time-dependent assessment of the net rotation in 3-D spherical mantle convection models with self-consistent plate generation. We run the computations for billions of years of numerical integration. The mantle convection problem is solved with the finite volume code StagYY using a visco-pseudo-plastic rheology [Tackley, 2008]. We look into how sensitive the net rotation is to heterogeneities in the upper boundary layer, such as the presence of continents of variable thickness. We also explore the links between net rotation and the initiation, development and cessation of subduction.
In all models, large fluctuations in net rotation occur over a few tenth of millions of years. The amplitudes vary from nearly zero to over 0.3 deg/Myr, with time averages toward the low end of the present-day estimates. These variations are generally associated with the initiation or cessation of subduction. The results suggest that the net rotation is closely related to the tectonic make-up of the surface, evolving with the nature of plate boundaries and the physical arrangement of the plates. A rapid increase (decrease) in net rotation is sometimes associated with the acceleration (deceleration) of one or two plates. Yet, the fastest mean surface velocity does not always correlate with the fastest lithospheric net rotation. The results highlight some of the interplays between deep mantle and surface dynamics over time.

Tackley, P. J. (2008). Modelling compressible mantle convection with large viscosity contrasts in a three-dimensional spherical shell using the yin-yang grid. Phys. Earth Planet. Inter., 171(1-4), 7-18.

19 décembre 2018

Séminaire de Jean-Claude Ringenbach (TOTAL SA, Pau)

Rifted margins structural styles, forcing parameters and implications for hydrocarbons

Résumé : Le modèle le plus abouti sur les marges, celui de la paire Ibérie – Terre Neuve, repose sur une recherche et des acquisitions de données continues (sismique et legs ODP) depuis le milieu des années 80 (groupe Boillot, Manatschal, Reston). Appuyé par le superbe analogue de terrain des Alpes Suisses (Froitzheim, Manatschal), un modèle d’évolution très abouti, du rifting initial à l’océanisation a pu être proposé. Comme pour tout beau modèle, le risque est dans la généralisation de son application. Depuis environ 2006, une grande quantité de lignes sismiques industrielles 2D et 3D, imageant la croûte jusqu’au Moho, a permis de mieux comprendre la géométrie des marges continentales riftées et leur variabilité. L’exposé en montre des exemples, propose un classification des marges et des paramètres importants de leur évolution, tout en mettant en perspective les aspects pétroliers.

Suivi d’une courte présentation sur: Salt Tectonics in the Sivas Basin (Turkey) »

La seconde partie du séminaire présentera des analogies stupéfiantes de tectonique salifère à l’affleurement en Turquie et les comparera avec des lignes sismiques (en introduction, voir « Sivas + Salt Tectonics » sur Youtube – lien: https://www.youtube.com/watch?v=ok2QAY5j0q8)

17 décembre 2018

Séminaire de Nicola Piana Agostinetti de (Université de Vienne)

Passive seismics as a tool for crustal exploration:
performances, key-achievements and future developments.

Exploration of the Earth’s crust is often based on active seismic data, but in complex geology settings active seismic imaging can face serious problems. Alternative exploration techniques can help to reduce risks for building accurate Earth’s models. In the last decade, the analysis of passive seismic data, i.e. natural seismicity and seismic ambient noise (collectively called Passive Seismic Techniques, PST), have been widely used to investigate the subsurface. In particular, the propagation of seismic waves generated by teleseismic earthquakes, i.e. earthquakes occurred more than 3000 km from the study area, have been exploited to constrain the fine details of the crustal structure and elasticity. Receiver Function (RF) analysis is a PST adopted in academia that makes use of teleseismic waves to image the structure of the crust. RF analysis has been applied for both deep and shallow crustal imaging, e.g. from Moho to basin mapping. Moreover, RF analysis can be used to locate anisotropic materials at depth, a tricky target for active seismics.

In this talk, I will briefly introduce RF analysis, measuring the performance of this PST against the results obtained by active seismic survey and borehole lithostratigraphies. I will show key-applications of RF analysis for crustal exploration, like: (a) how joint interpretation of passive and active seismic data can be useful to improve our knowledge of the subsurface at different depth-levels; (b) how RF analysis can be used to explore the presence of anisotropic materials in geothermal fields, indicating anomalous PT conditions; and (c) how teleseismic waves can used to improve sedimentary basin investigations. Finally I will discuss the cons of the PSTs and the future development of the research in this area.

30 novembre 2018