Sismotectonique du prisme de la Barbade : implications sur le potentiel sismogénique de la zone de subduction des Petites Antilles

Devant un jury composé de : LEROY Sylvie, CNRS, Sorbonne Université, Paris – Rapportrice VAN DER WOERD Jérôme, CNRS, IPGS, Université de Strasbourg – Rapporteur CUBAS Nadaya, Sorbonne Université, Paris – Examinatrice DELESCLUSE Matthias, Ecole Normale Supérieure, Paris – Examinateur SINGH Satish, IPGP, Université Paris Cité, Paris – Examinateur FEUILLET Nathalie, IPGP, Université Paris Cité, Paris – Directrice CARTON Hélène, IPGP, Université Paris Cité, Paris – Invitée, co-encadrante PICHOT Thibaud, Beicip-Franlab, Rueil-Malmaison – Invité Il sera également possible de suivre la soutenance à distance sur Zoom : https://u-paris.zoom.us/j/84521676251?pwd=56lKlnpLLsVAk38mTl9bAvxC6dsWQu.1 ID de réunion : 845 2167 6251 Code secret : 172976 ---- Résumé : La zone de subduction des Petites Antilles résulte de la subduction des plaques nord- et sud-américaines sous la plaque Caraïbe dans une direction SW à ~ 2 cm/an. Cette zone pourrait être à l’origine d’un méga-séisme généré à l’interface entre les plaques, comme cela a été le cas pour les séismes de magnitude supérieure à 9 à Sumatra en 2004 et au Japon en 2011, associés à des tsunamis destructeurs. Pour la zone de subduction des Petites Antilles, seuls deux séismes destructeurs de la période historique, en 1839 et 1843, sont attribués à une rupture à l’interface de subduction, avec des magnitudes estimées supérieures à 8. Néanmoins, le couplage de la zone est débattu ainsi que la nature de ces séismes. Plusieurs études géodésiques, avec des enregistrements sur une courte période, estiment que le couplage de la subduction est faible voire nul. Au contraire, une étude plus récente sur des micro-atolls montre des déformations cohérentes avec un couplage long-terme de l’interface entre 30 et 70 km de profondeur. Une étude sismotectonique de l’avant-arc permet de faire le lien entre les structures de l’avant-arc, la sismicité et le comportement mécanique de l’interface de subduction. L’étude de l’ensemble de la subduction a pour but de mettre en évidence les disparités de structures et donc de propriétés frictionnelles de l’interface, le long de la subduction. La présence de deux rides sur les plaques subductées pose aussi la question de la segmentation de la zone de subduction, importante pour l’évaluation de l’aléa sismique. Un important jeu de données géophysiques a été acquis lors de la campagne en mer CASEIS (DOI : 10.17600/16001800). Ces données de bathymétrie et de sismique (sismique réflexion et CHIRP) ont été implémentées dans deux bases de données permettant leur visualisation. Des données de campagnes plus anciennes (ANTITHESIS, SISMANTILLES, AGUADOMAR, GWADASEIS, ANTIPLAC, EW9803, RC2604, RC1904) ont complété les bases de données. Une analyse conjointe de la bathymétrie et de la sismique, grâce à ces bases de données, nous a permis de cartographier les structures tectoniques de l’avant-arc de la zone de subduction des Petites Antilles depuis la latitude de l’île de Grenade au sud, jusqu’au passage d’Anegada au nord. Pour cela plusieurs cartes de pentes et des cartes de bathymétrie ombrées ont été réalisées ainsi que des coupes topographiques. Notre étude a permis de mettre en évidence dans la partie centrale du prisme, une faille décrochante, la faille Séraphine, dans le secteur Martinique-Guadeloupe, où la convergence est pourtant peu oblique. Des rétro-chevauchements à la limite avec la zone des bassins d’avant-arc ont aussi été mis en évidence le long de la subduction, de la latitude de Grenade jusqu’à l’éperon de Tintamarre au nord. En plus d’être à l’origine de séismes, cette faille décrochante et ces rétro-chevauchements pourraient être activés lors d’un séisme sur le méga-chevauchement et pourraient être marqueurs de changements de friction au niveau de l’interface. L’analyse de la structure du front de subduction montre une disparité dans l’accrétion sans doute liée à des variations de friction le long de la subduction ainsi qu’à la subduction de reliefs. La morphologie de la zone des bassins d’avant-arc avec des bassins plus ou moins développés et déformés selon les secteurs semble, elle aussi, marquer des variations de friction au niveau de l’interface de subduction. En complément, une analyse préliminaire des grilles de bathymétrie et de gravimétrie résiduelles de Bassett and Watts (2015a,b), permet de mettre en évidence les étendues des reliefs subductés sous le prisme d’accrétion. Les anomalies gravimétriques pourraient aussi permettre d’estimer l’étendue de la zone sismogénique. ----