Structure de la croûte continentale en Afar, ou comment se joue la rupture d’un continent

À l’intersection entre 3 plaques tectoniques, la région de l’Afar, dans l’est de l’Afrique, est une région clé pour comprendre les processus en jeu lors de la rupture d’un continent. En se basant sur de nouvelles données, une équipe s’est penchée sur l’architecture détaillée de la croûte continentale dans cette région.

Afar : une configuration tectonique très particulière

Le nord-est de l’Afrique est une région particulièrement intéressante sur le plan tectonique et magmatique. Elle est le théâtre d’un grand processus de rifting qui voit notamment la Corne de l’Afrique se séparer progressivement du reste du continent, au niveau du Rift Est Africain. Ce fossé en extension rejoint les dorsales océaniques de la mer Rouge et du golfe d’Aden au niveau d’un point triple, caractérisé par la Dépression de l’Afar. Ce point marque la jonction entre 3 plaques tectoniques : les plaques Nubienne, Somalienne et Arabe. Ce type de configuration n’est pas fréquent et la Dépression de l’Afar est donc un lieu d’étude privilégié pour comprendre comment interagissent les 3 zones de rift, d’un point de vue tectonique et magmatique.

La Dépression de l’Afar est en effet une région où ces processus interagissent étroitement depuis environ 30 millions d’années. Cette zone en extension est ainsi marquée par le développement de failles normales en association avec des injections magmatiques. Il s’agit d’une région unique où les scientifiques peuvent étudier en temps réel le processus d’ouverture continentale et de formation d’un nouvel océan.

Le volcan Erta Ale en Afar témoigne de la forte interaction entre processus tectoniques et magmatiques dans cette région © filippo_jean, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0

Un laboratoire naturel pour étudier la rupture continentale et l’ouverture d’un nouvel océan

Ce processus complexe voit la croûte continentale s’amincir via le jeu de failles normale jusqu’à ce que son épaisseur soit nulle. Ce stade ultime est appelé rupture continentale et précède la mise en place d’une nouvelle dorsale où sera accrétée une nouvelle croûte océanique. Actuellement, la croûte continentale de l’Afar fait environ 23 à 26 km d’épaisseur dans sa partie sud, et s’amincie jusqu’à une épaisseur de seulement 14 km dans la partie nord. Ces variations d’épaisseur mais également la structuration de la croûte intéressent depuis longtemps les scientifiques. Pourtant, aucune donnée ne permettait jusqu’à présent une interprétation précise.

Une équipe de scientifiques issus de l’Université de Strasbourg et de l’ISTeP notamment, s’est donc attelée à analyser de nouvelles données sismiques permettant d’imager la structure de vitesse de la croûte continentale dans la Dépression de l’Afar. Ces données ont permis de définir les relations spatiales entre l’amincissement de la croûte, le taux d’extension tectonique et l’intrusion de magma durant la phase de rupture continentale en cours dans cette région.

Un aperçu plus précis de l’architecture de la croûte continentale

Les résultats, publiés dans la revue Journal of African Earth Sciences, ont permis de quantifier précisément l’amincissement progressif de la croûte, en allant du plateau vers le centre du rift : on passe ainsi d’une épaisseur de 42 à 21 km. De plus, l’extension apparaît nettement plus importante dans la partie nord que centrale.

Les auteurs supposent également la présence d’une forte quantité de matériel magmatique (2 à 5 km) dans la croûte. La partie sud semble avoir une composition plus complexe, suggérant un magmatisme plus important dans cette région. Le centre du rift serait également le théâtre d’un magmatisme actif, avec notamment la présence de liquide magmatique au sein de la croûte.

Ces résultats vont permettre de contraindre les modèles d’évolution des rift continentaux en vigueur actuellement.

Résumé rédigé par Morgane Gillard.

Pour en savoir plus : Abdulhakim Ahmed, Cecile Doubre, Sylvie Leroy, Derek Keir, Carolina Pagli, James O.S. Hammond, Atalay Ayele, Maxime Be de Berc, Marc Grunberg, Jerome Vergne, Romain Pestourie, Daniel Mamo, Birhanu Kibret, Nadaya Cubas, Aude Lavayssière, Marianne Janowski, Olivier Lengliné, Alessandro La Rosa, Emma L. Chambers, Finnigan Illsley-Kemp, Across and along-strike crustal structure variations of the western Afar margin and adjacent plateau: Insights from receiver functions analysis, Journal of African Earth Sciences, Volume 192, 2022, 104570, ISSN 1464-343X, https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2022.104570.