Soutenance de thèse - Manon SONNET

La signature sismique du panneau plongeant alpin : analogues de terrain et modèles directs.

Soutenance de thèse de Manon Sonnet

Mardi 5 décembre 2023, à 14h, salle de conférences de l'UFR TEB 

Des images géophysiques récentes dans les Alpes sont d’une résolution telle que la démarche inverse, qui consiste à imager les structures profondes et à en déduire leurs géométries et les propriétés sismiques des roches, n’est plus suffisante. Je propose donc dans cette thèse, de parcourir le chemin à l’envers, en repartant des roches et de mesurer ou calculer leurs propriétés sismiques. Le but ultime est de cette démarche est de reconnaître dans le signal géophysique leur caractéristiques éventuelles. 

Le long du profil CIFALPS, nous disposons désormais de plusieurs modèles montrant une signature sismique particulière du sommet du panneau plongeant crustal à 40 km de profondeur. Le modèle tomographique des ondes S, à partir du bruit ambiant, montre une augmentation de vitesse brutale des ondes S, corrélée à une forte probabilité de précense de contraste d’interface. Dans le modèle de fonctions-récepteur la conversion associée change de signe selon les back-azimuths. Le but de cette thèse est d’évaluer si des changements de minéralogie et de texture de la croûte continentale inférieure peuvent expliquer cette signature sismique. 

Nous montrons que parmi les changements minéralogiques que les roches subissent durant l’enfouissement, la transformation amphibolite-granulite permet d’expliquer l’augmentation de vitesse du modèle tomographique et que ce front de transformation est décalé d’une dizaine de kilomètre le long du panneau plongeant, en comparaison des prédictions thermodynamiques. A travers une modélisation thermocinétique de zone de convergence, nous évaluons le profil thermique du panneau plongeant lors du passage de la subduction à la collision et expliquons ce décalage par des effets cinétiques. Des mesures directes à l’échelle macroscopique, comparées aux calculs d’anisotropie à l’échelle microscopique, nous permettent de mieux comprendre les propriétés qui contrôlent les vitesses sismiques effectives des roches à l’échelle kilométrique. L’anisotropie résultante provient des orientations cristallographiques tant pour des roches du faciès des granulites que des amphibolites, mais, dans ces dernières, celle-ci est renforcée par le litage. A l’échelle kilométrique, la transformation amphibolite-granulite est susceptible de s’accompager d’une diminution de l’anisotropie, en plus d’une augmentation de vitesse. A cette dernière échelle, dans les données de fonctions-récepteur, nous montrons que la baisse de visibilité de réflecteur associé au Moho, aux stations à l’aplomb du panneau plongeant, se fait au profit de la mise en évidence d’une direction de propagation rapide des ondes, intra-panneau plongeant et orientée perpendiculairement à son pendage. En regroupant les résultats de ces 3 axes de recherches, nous en déduisons les propriétés d’un front de transformation amphibolite-granulite et proposons une interprétation de l’état actuel du prisme orogénique Alpin.