Etude multi-échelle de la plaque africaine par analyse des données gravimétriques et gradiométriques de la mission GOCE

La mission spatiale GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) de l’European Space Agency (ESA) a cartographié avec une précision jamais atteinte à l’échelle globale le champ de pesanteur terrestre. De plus, GOCE fournit pour la 1ère fois les mesures des composantes du tenseur de gravité à l’échelle globale. Du fait de l’atténuation du signal gradiométrique, ce nouveau jeu de donnée est plus sensible aux sources superficielles que les anomalies gravimétriques classiques. L’information directionnelle contenue dans ces données permet aussi une meilleure caractérisation de la géométrie des sources qui les engendrent. La comparaison de modèles de champs construits à l’issue des dix-huit premiers mois de la mission et de modèles préexistants montre des différences principalement localisées au niveau de l’Himalaya et sur l’Afrique. Le continent africain est une des zones du monde les moins bien comprises tant d’un point de vue géologique que géodynamique. Ceci est lié au peu de jeux de données géophysiques disponibles sur l’ensemble du continent et à la diversité de la géologie africaine. Nous présentons dans ce travail une étude multi-échelle de la plaque africaine basée sur la complémentarité des deux types de données fournies par la mission GOCE et sur l’utilisation conjointe des modèles 3D en densité principalement issues de la sismologie : CRUST2.0 et The Global Digital Map of Sediment Thickness. Dans un premier temps, nous avons isolé la réponse gravimétrique du manteau africain en comparant le modèle de champ de pesanteur GOCE avec l’effet gravimétrique engendré par un modèle 3D en densité de la croûte africaine à l’échelle continentale. Dans un deuxième temps, sur une zone plus restreinte, nous avons étudié la contribution des données gradiométriques pour l’amélioration de la caractérisation régionale de grands domaines géologiques. Pour cela, nous avons calculé les réponses gravimétriques et gradiométriques engendrées par un modèle 3D en densité d’une partie de l’Afrique centrée sur le Congo et montrons par inversion des données gravimétriques et/ou gradiométriques que la profondeur du bassin du Congo est sur-estimée dans notre modèle 3D initial. Les différents calculs d’inversion réalisés témoignent de la complémentarité des données gravimétriques et gradiométriques et attestent du gain d’information qu’apporte leur utilisation conjointe.