Image satellite de l'Arc de Gibraltar. Crédit :NASA
Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l'Institut des sciences de la Terre Jaume Almera du Conseil national espagnol de la recherche (ICTJA-CSIC) a pu décrire les effets de la structure lithosphérique sur la topographie de la région du détroit de Gibraltar. Cette nouvelle recherche montre la structure profonde de la frontière de plaque entre l'Afrique et l'Eurasie à travers l'arc de Gibraltar. Il décrit la distribution de la densité, température et composition de la lithosphère et de la sous-lithosphère (jusqu'à 400 km de profondeur).
L'étude, publié récemment dans Journal of Geophysical Research:Solid Earth , estime que la topographie du détroit de Gibraltar dans le domaine orogénique de la Bétique et du Rif s'affaisse de 1500 mètres et est liée à la subduction dans la région de l'arc de Gibraltar.
"Nous avons pu décrire la géométrie lithosphérique et identifier les anomalies sublithosphériques de température et de densité et les relier à leurs effets topographiques sur la surface, dans la zone du détroit de Gibraltar et de la mer d'Alboran, " a déclaré Ivone Jiménez-Munt, chercheur à l'ICTJA-CSIC et premier auteur de l'étude.
"L'épaississement de la lithosphère sous le domaine tectonique Bétique et Rif est lié à la subduction de la plaque ibérique, visible en tomographie sismique. Nous estimons que le poids de cette plaque lithosphérique s'enfonçant dans le manteau a pu abaisser la topographie du détroit de Gibraltar d'environ 1500 m, " dit Jiménez-Munt.
"La dernière partie de cet affaissement pourrait être responsable de la reconnexion de l'océan Atlantique et de la mer Méditerranée, conduisant à la réinondation de la Méditerranée après la crise de salinité messinienne, ", ont déclaré les chercheurs dans l'article.
Crédit :Institut des sciences de la Terre Jaume Almera
Le nouveau modèle proposé dans cette étude construit la structure lithosphérique le long d'un géotransect long de 945 km, un profil qui s'étend du sud du Massif Sud Ibérique à l'Anti-Atlas, traversant l'orogène Bétique-Rif, le détroit de Gibraltar, et les montagnes de l'Atlas. La zone d'étude est le résultat de la convergence entre la plaque africaine, se diriger vers le nord, et la plaque ibérique.
Le travail montre des variations importantes à la frontière entre la lithosphère, la couche terrestre la plus externe qui comprend la croûte et une partie du manteau supérieur, et l'asthénosphère, une couche plus dense et plus fluide du manteau, sur laquelle se déplace la lithosphère. Sous les chaînes de montagnes de la Bétique et du Rif, la frontière entre lithosphère et asthénosphère atteint ses valeurs maximales, environ 220 et 260 km de profondeur, respectivement.
Les chercheurs ont développé ce modèle à l'aide du nouveau code de modélisation LitMod2D _2.0 qui intègre la pétrologie (composition chimique du manteau), géophysique (gravimétrie, géoïde, flux de chaleur, topographie) et les données sismiques existantes.
« Pendant que nous développions le modèle, nous avons rencontré des difficultés à ajuster toutes les observables. Nous avons détecté des anomalies dans les données du géoïde et de la gravimétrie, " a déclaré Ivone Jiménez-Munt. " Le géoïde est très sensible aux anomalies de densité profonde, " a-t-elle ajouté. Ces décalages ne pouvaient s'expliquer que par la présence de la dalle subductrice de la plaque ibérique sous la mer d'Alboran à l'est du profil étudié.
Crédit :Institut des sciences de la Terre Jaume Almera
"Nous pensons que cette plaque descendante plus froide et plus lourde peut avoir une certaine influence sur l'anomalie détectée du géoïde, " a déclaré Jiménez-Munt. Les chercheurs ont incorporé dans le modèle un corps ayant la même composition géochimique que la plaque ibérique et plus froid que l'asthénosphère environnante. Ils ont ensuite pu adapter les observables. " Cette anomalie sublithosphérique incorporée dans le modèle simule la plaque subductrice. . En estimant sa densité, nous avons pu simuler son effet en surface, " a expliqué Jiménez-Munt.
La zone étudiée est complexe. "C'est la frontière de plaque entre l'Afrique et l'Eurasie, mais dans ce domaine, la limite est diffuse et produit une grande zone de déformation. Autrefois, cette frontière sautait entre le sud de la péninsule ibérique et le nord, dans les Pyrénées, et est actuellement réparti entre les Bétiques et l'Afrique du Nord. Bien qu'il s'agisse d'une frontière convergente, il y a eu des périodes de prolongation, et l'hypothèse qu'il s'agit d'une subduction arquée se renforce; C'est, une subduction caractérisée par la « rupture » de la dalle de subduction de sa partie supérieure d'est en ouest, " dit Jiménez-Munt.
Montserrat Torné, Manel Fernandez, Jaume Verges, Ajay Kumar, Alberto Carballo et Daniel García-Castellanos sont les autres chercheurs de l'ICTJA-CSIC impliqués dans cette recherche.
