La Méditerranée sous la pression du manteau terrestre

Dans le bassin méditerranéen, des fragments de la lithosphère se déplaceraient sous l'effet des flux de matériaux visqueux qui parcourent le manteau sous-jacent. Avec des conséquences sur les séismes et l'activité des volcans.
Jean-Jacques Perrier

Le bassin méditerranéen est frappé périodiquement par de grands séismes, et des volcans y restent actifs et menaçants. Mieux connaître la dynamique des composants géologiques et des failles actives en jeu
permettrait certainement de mieux anticiper les catastrophes. Claudio Faccenna, de l'Université de Rome, et Thorsten Becker, de l'Université de Californie du Sud, à Los Angeles, apportent une nouvelle contribution
en ce sens.

La structure géologique du bassin méditerranéen est complexe. Depuis plus de 60 millions d'années, deux grandes plaques lithosphériques,l'africaine et l'eurasienne, convergent. La géométrie des limites de plaques, bien connue aujourd'hui, est complexe, explique Laurent Jolivet, de l'Institut des sciences de la Terre d'Orléans (ISTO) : l'Afrique plonge sous l'Eurasie, à l'exception de la chaîne alpine et des Carpathes où l'Europe s'enfonce sous l'Apulie, une dépendance de l'Afrique. De plus, la région comporte une mosaïque de microplaques en mouvement, c'est-à-dire de fragments de croûte continentale ou océanique, formant une vaste zone déformable de la lithosphère nommée ceinture mobile.

On raisonne souvent en termes de collision et de subduction dans cette région, en supposant que les forces qui s'exercent dans la lithosphérique et sont dues à la convergence des plaques africaine et eurasienne sont le moteur principal de la déformation, et on néglige le rôle du manteau profond. À partir d'un modèle utilisant les anomalies de densité du manteau terrestre, C. Faccenna et T. Becker montrent au contraire que des déplacements du matériau visqueux qui constitue le manteau sous-jacent représentent un des « moteurs » principaux du fonctionnement géologique particulier de la Méditerranée. Ces déplacements résultent de différences de densité et de température des zones du manteau.

Depuis les années 1990, la tomographie sismique, technique qui met en évidence les anomalies de la propagation des ondes sismiques, a permis de dresser des cartes d'anomalies de température dans le manteau supérieur, interprétées comme des variations de densité, les zones les plus froides, telles celles qui sont en subduction, conduisant les ondesplus rapidement. Partant de ces données, C. Faccena et T. Becker ont calculé en trois dimensions la direction et la vitesse des flux de convection produits par les différences de densité dans le manteau. L'idée générale est que ces flux exercent une pression sur les fragmentslithosphériques et les font bouger horizontalement ou verticalement.

Le modèle montre qu'effectivement les zones où le flux mantellique est ascendant se caractérisent par un soulèvement ; par exemple, un flux ascendant sous le Moyen-Orient, du Nord de l'Arabie à l'Est de la Turquie et du Caucase, coïncide avec le soulèvement observé de toute cette région et avec l'existence de volcans à l'intérieur de la plaque eurasiatique (tels les volcans anatoliens Erciyes dag, ou Mont Argée,
Hasan dag et Göllüdag). Le même phénomène est observé dans le Sud de l'Italie, dans le Nord des Apennins, et en Sicile, où les éruptions de l'Etna et des volcans des îles éoliennes seraient liées à un flux
ascendant dans le manteau supérieur. A l'Ouest, un flux mantellique ascendant est observé sous le Sud de l'Espagne et sous le Massif Central. Les deux chercheurs le mettent en relation avec le volcanisme alcalin du Cantal et de la Chaîne des Puys. Ils estiment que le volcanisme du Massif Central au cours du Néogène et du Quaternaire et le soulèvement de certains plateaux espagnols, les mesetas, sont aussi dusà la dynamique du manteau. Ce modèle pourrait aussi être valable pour d'autres ceintures mobiles telles que la Cordillère nord-américaine et la région himalayenne.

« L'approche est intéressante et doit être poursuivie, estime Laurent Jolivet. Elle montre bien l'importance que l'on doit accorder au rôle du manteau et à l'entraînement des plaques par un flux profond, mais le modèle est encore loin d'être parfait. Notamment, ce modèle géodynamiquene prend pas bien en compte les mouvements de la croûte dans la région de la Mer Egée, qui sont attribués par C. Faccenna et T. Becker aux forces emmagasinées par l'épaississement de la croûte continentale, et non au flux mantellique. Cela pourrait marcher pour le début de l'histoire de l'extension, il y a 30-35 millions d'années, mais
certainement pas aujourd'hui où la croûte a été considérablement amincie. Il reste donc à mieux comprendre la géométrie réelle de ces flux mantelliques. »