Objectifs de la campagne AntiTheSis
Géométrie et structure profonde de la zone de subduction
La géométrie et la structure de la zone de subduction, le pendage du slab, la présence d’hétérogénéité topographique dans la subduction sont des paramètres clés du transfert des contraintes de la plaque plongeante vers la plaque chevauchante. A ce titre, ces caractéristiques ont une influence déterminante sur la déformation tectonique des marges et sur la sismogenèse.
La marge des Petites Antilles du Nord présente une structure particulièrement complexe : un slab convexe, un obliquité croissante de la subduction, la présence de rides topographiques en subduction, un limite potentielle de micro-plaque... AntiTheSis a pour objectif majeur d’imager ces hétérogénéités et variations structurales et de définir leur impact sur la déformation tectonique de la marge et la sismogenèse.
Figure : Panneau plongeant (slab) convexe des plaques Amérique du Nord et Amérique du Sud en subduction sous la plaque Caraïbes. A : Antigua, B : Barbuda, D : Dominique, IV : Iles Vierges, G : Guadeloupe, M : Martinique, PA : Passage d’Anegada, PR : Porto-Rico, SM : Saint Martin, ZD : Zone de déchirement
Caractéristiques thermo-mécaniques du contact interplaque et de la marge
La nucléation des grands séismes de subduction est un phénomène complexe dépendant de nombreuses caractéristiques du contact interplaque. La température, paramètre clé du contrôle de la sismogenèse, peut être calculée gâce à une modélisation basée sur les mesures de flux de chaleur. Par ailleurs des codes de modélisation 2D et 3D basés sur les données d’imagerie et de flux de chaleur ont pour ambition de résoudre les équations du mouvement et de la température dans un milieu solide.
La finalité de ces modèles est d’estimer les zones présentant le risque le plus important d’occurrence de fort séismes de subduction, la répartition du transfert des contraintes tectoniques vers la marge et la déformation associée, l’impact de la subduction des rides sur la déformation tectonique des marges et le couplage interplaque...
Figure : La zone sismogène est une portion du contact entre la plaque chevauchante et la plaque plongeante d’une zone de subduction. Les roches de part et d’autre de ce contact interplaque présentent des caractéristiques thermo-mécaniques capables de produire un glissement sismogène. Les séismes interplaques sont donc localisés le long de cette zone sismogène.
Déformation tectonique de la marge
Les marges se déforment sous l’influence de la convergence des plaques en raison du transfert de contraintes de la plaque plongeante vers la plaque chevauchante. Ces déformations peuvent inclure des soulèvements, des enfoncements ou des basculements de vastes de domaines, des plissements ou de la fracturation. Les failles qui apparaissent sur les marges convergentes sont fréquemment actives et peuvent donner lieu à des séismes destructeurs à l’instar de la Faille des Saintes qui a rompu au cours du séisme de 2004.
Le segment des Petites Antilles du Nord est totalement méconnu de ce point de vue là en raison de l’absence totale de données Géophysiques. Les Vallées de Saint Barthélémy et d’Antigua, ainsi que le Passage d’Anegada, potentielle limite de micro-plaque, suggèrent pourtant que des failles majeures, peut-être actives, s’y expriment. Nous imagerons et carterons ces structures.
Figures : Le système de Failles normales des Sainte, orienté NO-SE entre Les Saintes et le Nord de la Dominique, présente une activité historique importante notamment marquée par le séisme destructeur du 21 Novembre 2004. A/ Carte bathymétrique montrant la localisation des épicentres des séismes 1981 à 2004, B/ Eglise de Terre de Bas (D. Bertil, S. Bazin, F. Beauducel, séisme des Saintes, Rapport de synthèse, CDSA, 8/12/2004).
Distribution des séismes et localisation des structures actives
L’imagerie sismique permet de repérer les failles présentes sur les marges et de distinguer celles qui sont actives à l’heure actuelle de celles qui le furent par le passé. Toutefois, l’activité des failles peut fortement varier en fonction du taux de déplacement des compartiments. Enregistrer les tremblements de terre pendant une longue période de temps et les localiser le plus précisément possible permet d’estimer le niveau de risque de rupture que présente ces failles actives.
Au cours de la phase 2 d’AntiTheSis des sismomètres de fond de mer seront déployés pendant 6 mois à 1 an de manière à compléter les réseaux terrestres. Ce réseau temporaire permettra d’améliorer la localisation des séismes et de repérer des séismes de faible magnitude. Ces données sismologiques permettront de distinguer les failles fortement actives des autres.
Figure : Sismicité historique des Petites Antilles. Chaque rond représente un épicentre, sa taille est proportionnelle à la magnitude et la couleur dépend de la profondeur de l’évènement. Les « ballons de plage » représentent les mécanismes au foyer.
Observation des Cétacés et comportement migratoire des baleines
La biodiversité marine est une thématique clé de l’environnement des îles des Petites Antilles. La connaissance des différentes espèces de mammifères marins se heurtent à la difficile observation d’un domaine hauturier par définition très vaste. C’est pourquoi à l’heure actuelle le nombre total d’espèce de cétacé vivant dans ou traversant les eaux des Petites Antilles ainsi que leur densité restent méconnus.
La mission AntiTheSis embarquera à son bord des observateurs de Cétacés qui mèneront une surveillance visuelle et acoustique pendant toute la durée de la mission. Par ailleurs en phase 2, des hydrophones associés au sismomètres de fond déployés pendant 6 mois à un an permettront de suivre les migrations des baleines vers leurs zones de reproduction.