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Signatures morpho-sédimentaires des séismes en Algérie du Nord : Déformation cumulée, Récurrences, Facteurs déclenchants

PHC : Tassili
Codes du projet : 12MDU877 -- Campus N° 27026PG
Domaine : Sciences de la terre, de l'univers et de l'espace (STUE)
Intitulé : Signatures morpho-sédimentaires des séismes en Algérie du Nord : Déformation cumulée, Récurrences, Facteurs déclenchants (SIMOSEDA3)
Porteur(s) :
Date de début : 01/01/2012
Date de fin : 31/12/2015

Ce projet porte sur les risques naturels. Son objectif est d'améliorer la connaissance des séismes passés en Algérie du nord en évaluant (1) leur impact morphologique, gravitaire et sédimentaire dans le temps et l'espace, et (2) les facteurs (propriétés des sédiments, fluides, pentes, accélération (PGA), zones sources, dimension des bassins-versants...) contrôlant le déclenchement et l'occurrence des mouvements sédimentaires sous-marins. Notre souhait est également d'assurer un transfert méthodologique en sédimentologie, géomorphologie, géotechnique, modélisation, et de favoriser l’établissement de séries temporelles significatives par une approche transdisciplinaire du risque sismique à la transition terre-mer. Ceci requiert d'obtenir et de croiser un grand nombre d'observables à différentes échelles de temps et d'espace dans le but (1) de décrypter les interactions entre les variations environnementales (eustatisme, climat) et tectoniques (plis, failles, isostasie), et (2) de corréler et de modéliser les instabilités identifiées sur la pente continentale et dans le bassin algérien. Nous focalisons notre étude sur les zones d’Alger, d’Oran, du Chleff-El Marsa, et de Jijel-Annaba, où nous disposons de données acquises en mer dans le cadre du projet Maradja qui seront confrontées aux données issues des investigations que mènent actuellement à terre les équipes algériennes.

Objectifs

Nous espérons pouvoir au cours de ce projet (voir les indications des années et du volet principal
concerné (Recherche : R, Formation : F, Valorisation et Transfert Technologique : VT), et les fiches
de 2 pages détaillées par Groupe de Travail) :
1. à terre :
- quantifier les mouvements verticaux associés aux failles et plis actifs à terre et en mer proche de la côte,
dater des marqueurs géomorphologiques (Années 1 et 2)(VT),
- établir des taux de déformation dans l'espace (distribution de déformation) et dans le temps (hiérarchie
des failles) (Années 2 et 3)(R, F),
- approcher les séries temporelles d’escarpements associées au cycle sismique (Années 2, 3 et 4)(R,F);
2. en mer :
- établir une stratigraphie de référence en Algérie, aujourd'hui non disponible, à (relativement) haute
résolution, sur la base des données acquises et celles à acquérir (Années 1, 2 et 3)(R,F),
- cartographier de manière détaillée les sorties de fluides froids le long de la marge (Années 1 et 2)(VT),
- évaluer les relations entre déformation active et libération de fluides, et les facteurs contrôlant les profils
longitudinaux des canyons et les transferts de masse dans le bassin (écoulements, glissements)
(Années 1 et 2)(R,F),
- identifier les facteurs qui sont pressentis comme phénomènes déclencheurs des glissements ainsi que
des facteurs prédisposant à une instabilité (Années 2 et 3)(VT, R, F),
- identifier pour un séisme donné les réponses des sédiments superficiels en terme de déformation
sédimentaire et pression de fluides (Années 3 et 4)(VT),
- définir en se basant sur une carte d’aléa sismique régional, une carte d’aléa local associée à l’effet de
site et au potentiel de liquéfaction du sédiment (Années 3 et 4)(VT),
- mieux évaluer l’impact du courant de turbidité après le séisme du 21 mai 2003 (Mw 6.8) (Année 1)(R,F),
- identifier les grands événements gravitaires ayant affecté certains segments structuraux de la marge
algérienne au cours de l’Holocène (Années 1 et 2)(R,F),
- enfin, évaluer les temps de récurrence de ces grands événements potentiellement reliés à des grands
séismes sur les différents segments de marge (Années 3 et 4)(R,F).
3. à terre et en mer : établir les corrélations spatiales et temporelles entre les marqueurs identifiés (Années 3 et 4)(R,F); favoriser les échanges entre les communautés « terre » et « mer » en France et en Algérie.

Résultats

Le bilan à mi-parcours est extrêmement positif. Quatre publications sont déjà issues de ces travaux en commun. Nous n’avons néanmoins pas pu impliquer autant de personnes que nous le souhaitions au départ dans les différents volets du programme, en raison d’une surcharge des équipes françaises dans l’encadrement. Nous nous concentrons sur 4 axes essentiels du projet SIMOSEDA (groupes de travail GT 1 : MORPHOTECTONIQUE, NEOTECTONIQUE ET SEDIMENTATION RECENTE EN DOMAINE COTIER ; GT 3 : ANALYSES SPATIO-TEMPORELLES ET QUANTITATIVES DES INSTABILITES, DE LA MORPHOGENESE ET DE LA DEFORMATION TECTONIQUE SUR LA PENTE CONTINENTALE ; GT 4 : DYNAMIQUE DES INSTABILITES SEDIMENTAIRES SOUS-MARINES ; GT 5 : PALEOSISMOLOGIE SOUS-MARINE), en fonction des priorités exprimées par les collègues algériens et français et dans l’intérêt des thèses engagées.

Résumé des travaux réalisés en 2014 et programmation 2015

1. ACTIVITES en relation avec le Séjour junior de Roza SI BACHIR : Sur la période Nov.-Déc. 2014, Roza Si Bachir (inscription en thèse de cotutelle en cours) a effectué des prélèvements, lavages et « piquages » de foraminifères planctoniques pour effectuer des datations au C14 sur les carottes PSM-KS23, PSM-KS21 et PSM-KS27 situées au large d’Alger. Elle a également travaillé sur la corrélation des turbidites entre ces carottes, pour préciser les corrélations déjà en partie établies sur la période holocène (0-10 ka) et débuter le même travail de corrélation sur la période 10-20 ka. L’objectif est de déterminer si la fréquence des turbidites varie de façon significative entre l’Holocène et le dernier maximum glaciaire (et la déglaciation) et si le signal sédimentaire lié aux paléoséismes est interprétable avant l’Holocène.

2. ACTIVITES en relation avec le Séjour senior de Aziz KHERROUBI : Une part importante du séjour a été consacrée à l’analyse des résultats sur l’activité sismique qui a suivi le séisme de 2003. La discussion sur la sismotectonique de cette rupture est très riche. La très faible activité sismique post-rupture à des profondeurs inférieures à 10 km est confirmée, dans un sens exactement contraire au glissement cosismique calculé indépendamment : ceci indique probablement un comportement en velocity-strengthening ou velocity-weakening et un glissement post-sismique en creeping ou par plissement dans les 10 premiers kilomètres, en cohérence avec le fort changement de nature des roches au pied du bassin algérien. Une publication à soumettre est en fin de préparation pour courant 2015. Enfin une finalisation de 2 planches d’un nouvel atlas sur la Crise de Salinité Messinienne a pu être menée.

 

3. ACTIVITES en relation avec le Séjour du Coordinateur M. BENSALAH, co-responsable de projet :: M. Mustapha BENSALAH (Université de Tlemcen) a passé une semaine à l’UBO-IUEM. Son séjour a été l’occasion de réaliser des exposés sur les résultats issus des travaux et des thèses et de faire un point complet sur les différents volets du Projet. De grandes orientations ont été prises : l’abandon de thèse de Mlle Tassadite LATEB a malheureusement dû être entérinée, en raison d'un conflit dans sa direction de thèse côté algérien. En conséquence, il a été décidé de soutenir la candidature de Mlle Roza SI BACHIR pour prendre la relève du sujet (paléosismologie sous-marine), compte tenu de ses compétences (elle a effectué son stage de Master 2 à l’Ifremer sur un sujet proche et a obtenu son dipôme de Master 2 à Brest 2 ans auparavant), ceci en accord avec son directeur au CRAAG, M. Yelles-Chaouche. Malheureusement, son inscription en thèse de cotutelle n’a finalement pas pu être effectuée avant la clôture du concours en Algérie des candidatures pour les thèses. C’est pourquoi l’inscription de Mlle Roza SI BACHIR sera sollicitée seulement en septembre 2015. Par ailleurs nous souhaitons reprendre les échanges en 2015 au bénéfice de Aïcha HEDDAR, dont l’inscription en thèse algérienne avait été suspendue, et qui est devenue effective courant 2014. Enfin le travail de M. Aziz KHERROUBI, chercheur senior, sur l’analyse des répliques du séisme de Boumerdès et sur les effets de la crise de salinité messinienne sur la marge algérienne, a été examiné et a été jugé satisfaisant (2 publications sont en cours de préparation).

 

4. PROGRAMMATION 2015 :

- Période du 1/04/2015 au 31/05/2015 pour Roza Si Bachir : Lors de ce premier séjour de 2 mois, il est demandé à Mlle Roza SI BACHIR de réaliser l’analyse stratigraphique haute-résolution sur la carotte sédimentaire PSM-KS23. Roza effectuera les prélèvements, les lavages et les piquages des foraminifères planctoniques dans tous les intervalles hémipélagiques de la carotte (environ 80 échantillons) dans le but de réaliser des mesures des isotopes stables de l’Oxygène et du Carbone et d’obtenir une stratigraphie précise de la carotte sur les 40-50 derniers milliers d’années. Elle va également réaliser des piquages pour obtenir des datations au C14 complémentaires. Elle travaillera aussi sur la corrélation des turbidites entre les carottes PSM-KS23, PSM-KS27 et PSM-KS21 sur les derniers 20 000 ans.

- Période de novembre-décembre 2015 pour Roza Si Bachir : Lors de ce second séjour, l’objectif est de parvenir, à la suite du travail de corrélation entre turbidites des carottes distales (bassin profond), à déterminer une série temporelle robuste des événements turbiditiques de grande ampleur, susceptibles d’avoir été déclenchés par de forts séismes. Une comparaison sera menée avec la sismicité historique de la zone d’Alger (notamment les séismes de 1365 et 1716) et avec celle de la zone de Kramis (Ouest de l’Algérie), où des résultats sont déjà publiés. Les éléments d’une publication seront alors rassemblés.

- Période de septembre 2015 pour Aïcha HEDDAR : elle séjournera 1 mois en séjour junior (de fin août à début septembre) afin de prolonger les études paléosismologiques entreprises sur les bordures de la Mitidja (région de Blida) avec Christine Authemayou, conformément au plan d’étude du Groupe de Travail 1.

- Période de novembre 2015 pour Aziz KHERROUBI : Ce séjour de 15 jours permettra d’effectuer les corrections nécessaires sur la note d’étude des répliques de Boumerdès et d’établir les coupes géologiques/géophysiques des structures profondes de la marge algérienne (issues du Projet SPIRAL) sur lesquelles seront projetés les hypocentres du catalogue sismologique algérien. La visite consistera à discuter les résultats à la lumière de l’analyse en flexion de la marge publiée parHamaï et al. En 2015 (Geophysical Journal International, vol. 201, pp. 1426-1436)

- Période de décembre 2015 : Un visite de 7 jours de David GRAINDORGE à Tlemcen permettra d’élaborer le bilan détaillé du Projet PHC TASSILI 12MDU877 SIMOSEDA.

Informations supplémentaires

PUBLICATIONS ISSUES DU PHC SIMOSEDA au 31/05/2015

  1. CATTANEO A., BABONNEAU N., RATZOV G., DAN-UNTERSEH G., YELLES K., BRACENE R., MERCIER DE LEPINAY B., BOUDIAF A., & DEVERCHERE J., Searching for the seafloor signature of the 21 May 2003 Boumerdès earthquake offshore central Algeria, Nat. Hazards Earth Syst. Sci. (NHESS), Special Issue on "Marine and lake paleoseismology", D. Pantosti, E. Gràcia, G. Lamarche, and H. Nelson (Eds.), 12, 2159–2172, doi:10.5194/nhess-12-2159-2012, 2012.
  2. GIRESSE P., BASSETTI, M.A., PAUC H., GAULLIER V., DEVERCHERE J., BRACENE R., & YELLES K., Sediment accumulation rates and turbidite frequency in the eastern Algerian margin. An attempt to examine the triggering mechanisms, Sedimentary Geology, 294, 266-281, doi:10.1016/j.sedgeo.2013.06.005, 2013.
  3. HEDDAR A., AUTHEMAYOU C., DJELLIT H., YELLES-CHAOUCHE A., DEVERCHERE J., GHARBI S., BOUDIAF A., & VAN VLIT LANOE B., Preliminary results of a paleoseismological analysis along the Sahel fault (Algeria): new evidence for historical seismic events, Quaternary International, 302, 210–223, doi:10.1016/j.quaint.2012.09.007, 2013.
  4. PEDOJA K ., DJELLIT H., AUTHEMAYOU C., DEVERCHERE J., STRZERZYNSKI P., HEDDAR A., NEXER M., & BOUDIAF A., Comment on : « Active coastal thrusting and folding, and uplift rate of the Sahel Anticline and Zemmouri earthquake area (Tell Atlas, Algeria) » by Maouche et al. [Tectonophysics, 2011, 509, 69-80], Tectonophysics, 601, 236-244, doi:10.1016/j.tecto.2012.08.043, 2013.
  5. RATZOV, G., CATTANEO, A., BABONNEAU, N., DEVERCHERE, J., YELLES, K., BRACENE, R., & COURBOULEX, F., Holocene turbidites record earthquake supercycles at a slow-rate plate boundary, Geology, 43, 331-334, doi:10.1130/G36170.1, 2015.

Université Aboubekr Belkaid

Partenaire algérien
Tlemcen

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Département des Sciences de la Terre et de l'Univers


Responsable(s)
Mustapha BENSALAH - DSTU - Tlemcen - Tél : - Email :

Université de Brest (UBO)

Partenaire français
Brest
http://www-iuem.univ-brest.fr/ldo/fr

Laboratoire(s) ou unité(s) de recherche
Laboratoire Domaines Océaniques


Responsable(s)
David GRAINDORGE - LDO-IUEM-UBO - Brest - Tél : - Email :

PHC 01