Owen, une frontière de plaque livre ses secrets

Lundi, 3 décembre 2007

La frontière de plaque entre l'Arabie et l'Inde, formée par la zone de fracture d'Owen au nord-ouest de l'Océan Indien, est l'une des plus mal connue au monde. La campagne océanographique AOC (Aden-Owen-Carlsberg) menée en 2006 par une équipe de géologues du CNRS, de l'université Paris 6, l'Ecole normale supérieure, et des universités de Franche-Comté et de Cergy-Pontoise, apporte les premières preuves in situ d'un mouvement décrochant actif le long de cette frontière, qui conduit à l'ouverture d'un bassin sédimentaire jusque là inconnu. La plaque Arabie se déplace vers le nord par rapport à la plaque Inde à la vitesse de 2 à 4 millimètres par an le long d'une faille active qui a probablement été initiée il y a 8 Ma à la suite d'une réorganisation cinématique régionale dans l'Océan Indien. Ces résultats seront publiés en ligne dans la revue Nature Geoscience le 2 décembre 2007.


Contexte géodynamique et localisation de la campagne océanographique AOC. Le point triple AOC (Aden-Owen-Carlberg) entre les plaques Arabie, Inde et Somalie est situé à la jonction de la zone de fracture d'Owen, de la dorsale de Carlsberg, et de la dorsale de Sheba dans le golfe d'Aden. Les points noirs montrent la sismicité superficielle entre 1964 et 2004. © Fournier et al. Nature Geoscience dec 2007
Les plaques tectoniques sont bordées par trois types de frontières possibles : les dorsales océaniques où la création de lithosphère océanique s'accompagne d'un mouvement divergent ; les zones de subduction ou certaines chaînes de montagnes où le mouvement est, au contraire, convergeant et les failles transformantes qui sont de grandes zones de fractures où le mouvement est décrochant. Bien que la zone de fracture d'Owen ait été identifiée dés 1965 par John Tuzo Wilson, dans son article fondateur sur les failles transformantes, comme un exemple de frontière de plaque transformant le mouvement divergent le long de la dorsale océanique de Carlsberg en mouvement convergent au niveau de la chaîne Himalayenne, sa structure et sa vitesse restent mal connues (Figure 1).


L'utilisation pendant la campagne AOC du sondeur multi-faisceaux de seconde génération du BHP Beautemps-Beaupré* pour cartographier le point triple de jonction entre les trois plaques Arabie-Inde-Somalie a permis de mettre en évidence une faille active majeure à l'extrémité sud de la zone de fracture d'Owen (Figure 2). Cette faille a été suivie sur une distance d'environ 120 km. Elle est rectiligne, orientée N10°E, et recoupe (en les décalant de manière dextre) les reliefs bordant la zone de fracture d'Owen. Elle présente un décalage horizontal de 12 km, sans décalage vertical notable (Figure 3), et se termine au sud dans un bassin de 50 km de large, jusqu'ici inconnu et baptisé bassin Beautemps-Beaupré, bordé par des failles normales actives orientées N70°E à N90°E. Les profils sismiques de sub-surface (sondeur 3,5 kHz) mettent en évidence la structure superficielle du bassin (Figure 4).

La frontière de plaque Arabie-Inde se termine donc dans le bassin Beautemps-Beaupré à environ 250 kilomètres au nord de la frontière Arabie-Somalie (dorsale de Sheba). La déformation extensive, au niveau du nouveau bassin sédimentaire, semble se propager à l'Ouest dans la lithosphère océanique, mais elle n'atteint pas encore le rift axial de la dorsale. Le point triple Arabie-Inde-Somalie (point triple AOC) est donc actuellement une zone de déformation diffuse (encart de la figure 5), qui pourrait correspondre à un état transitoire avant l'établissement d'une nouvelle frontière divergente.

En utilisant trois jeux de données indépendants (les mesures GPS, les mécanismes au foyer des séismes, les données bathymétriques multi-faisceaux) les auteurs ont pu préciser le mouvement de cette frontière de plaque ultra lente : la zone de fracture d'Owen est une frontière purement décrochante qui suit un petit cercle centré sur le pôle de rotation Arabie-Inde (Figure 5). Le meilleur pôle prédit un mouvement de 2 à 4 millimètres par an le long de zone de fracture d'Owen.


Cinématique GPS Arabie-Inde. Les flèches bleues et rouges montrent respectivement les vitesses de plaques (dans le référentiel initial et dans le référentiel Inde fixe). Le pôle de rotation Arabie-Inde P1 a été déterminé à partir des données GPS uniquement et le meilleur pôle P2 en prenant en compte les séismes le long de la zone de fracture d'Owen et l'azimut de la faille décrochante active cartographiée pendant la campagne AOC. La zone de fracture d'Owen est une faille purement transformante localisée sur un petit cercle centré sur le pôle eulérien. © Fournier et al. Nature Geoscience dec 2007
Dans l'hypothèse d'un mouvement stationnaire, l'âge de la faille active découverte pendant la campagne AOC - obtenu en divisant son rejet (12 km) par sa vitesse (2 à 4 mm/an) - serait de 3 à 6 Ma. Cet âge est significativement plus jeune que la dernière réorganisation cinématique régionale dans l'Océan Indien qui date de 8 Ma et correspond à l'initiation de la déformation intra-plaque au sud de l'Inde et à un changement de cinématique de la dorsale de Carlsberg à peu près à la même époque. Un scénario où le mouvement de la faille débuterait il y à 8 Ma et augmenterait progressivement de 0 à 3 mm/an reste compatible avec les données GPS et bathymétrique et est en meilleur accord avec la tectonique régionale. Ainsi, le changement de configuration du point triple AOC, synchrone de l'apparition de la faille active et du bassin Beautemps-Beaupré, débuterait vers 8 Ma et se poursuivrait actuellement (encart de la figure 5).

Avant l'apparition de la faille active et du bassin Beautemps-Beaupré vers 8 Ma, les données magnétiques montrent que l'Arabie remontait déjà vers le nord plus vite que l'Inde et que la zone de fracture d'Owen se prolongeait vers le sud et se connectait directement à la dorsale de Sheba (point rouge de l'encart de la figure 5). Le point triple avait alors une configuration faille-faille-ride (FFR). Si le bassin Beautemps-Beaupré se propage vers l'ouest et évolue en frontière divergente, comme on peut le supposer, cette frontière se connectera un jour à la dorsale de Sheba avec une configuration ride-ride-ride (RRR). Le changement de configuration d'un point triple FFR à un point triple RRR cinématiquement plus stable est vraisemblablement une adaptation mécanique de la lithosphère océanique aux variations des vitesses de plaques.

La campagne AOC a bénéficié du soutien de l'INSU.

* Le Bâtiment Hydrographique et Océanographique (BHO) Beautemps-Beaupré a été admis au service actif en décembre 2003 et effectue des missions pour le compte du Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM) et de l'IFREMER. Pendant la campagne AOC, les travaux hydrographiques ont été réalisés par les hydrographes de la "Mission Océanique de l'Atlantique".

Source(s): 

Source In-situ evidence for dextral active motion at the Arabia-India plate boundary, Nature Geoscience advance online publication, 02 December 2007, doi:10.1038/ngeo.2007.24
Marc Fournier 1, 2*, Nicolas Chamot-Rooke 1, Carole Petit 2, Olivier Fabbri 3, Philippe Huchon 2, Bertrand Maillot 4 & Claude Lepvrier 2
1- Laboratoire de Géologie, Ecole normale supérieure, CNRS. 2- Laboratoire de Tectonique, Université Pierre et Marie Curie-Paris 6, CNRS, UCP. 3- Département de Géosciences, Université de Franche-Comté. 4- Laboratoire de Tectonique, Université de Cergy-Pontoise, CNRS, UPMC.

Contact(s):
  • Marc Fournier, Institut des Sciences de la Terre Paris (iSTeP)
    marc [dot] fournier [at] upmc [dot] fr, 01 44 27 52 68

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