La plaque Arabe s’éloigne de l’Afrique (Nubie) selon une direction NE à une vitesse de 3 cm/an par rapport à l’Eurasie supposée fixe (Figure 0-1) (DeMets et al., 1994).
Les nouvelles contraintes GPS fournissent un vecteur eulérien Nubie-Eurasie (-0.95 ± 4.8°N, -21.8 ± 4.3°E, 0.06 ± 0.005° Ma-1) (McClusky et al., 2000) qui diffère
significativement de celui déduit du modèle NNR-NUVEL 1A (21.0 ± 4.2°N, -20.6 ± 0.6°E, 0.12 ± 0.015° Ma-1) (Argus et Gordon, 1991; DeMets et al., 1994). Ces nouvelles données impliquent un mouvement relatif de l’Afrique par rapport à l’Eurasie plus important à l’Ouest et une convergence moindre dans l’Est de la Méditerranée (McClusky et al., 2000).
Le vecteur de déplacement de l’Arabie par rapport à la Nubie obtenu par GPS (30.5 ± 1.0°N, 25.7 ± 2.3°E, 0.37 ± 0.04° Ma-1) (McClusky et al., 2000) est plus faible que celui prévu par le modèle NNR-NUVEL 1A (24.1 ± 1.7°N, 24.0 ± 3.5°E, 0.40 ± 0.05°/Ma). D’après les auteurs, ce ralentissement impliquerait moins de convergence dans l’Est de la Méditerranée.
EVOLUTION GEODYNAMIQUE DU GOLFE D’ADEN
Ce modèle reste cohérent avec le vecteur eulérien déterminé par la ré-évaluation des anomalies magnétiques dans la Mer Rouge (31.5 ± 1.2°N, 23.0 ± 2.7°E, 0.40 ± 0.05°/Ma) proposée par Chu et Gordon (1998).
Néanmoins, une étude GPS plus récente (Vigny et al., 2006) détermine une vitesse angulaire de la plaque Arabe (52.59°N, 15.74°W, 0.461°/Ma dans ITRF2000) différente de celle de McClusky et al. (2000). Leur étude montre que les taux de séparation GPS entre l’Arabie et l’Afrique (dans la Mer Rouge) et la Somalie (dans le golfe d’Aden) sont réduits de 15 à 20 % par rapport aux taux déterminés par les anomalies magnétiques, moyennés sur les 3 derniers millions d’années. Calais et al. (2003) ont montré par ailleurs que le taux de convergence entre l’Afrique et l’Eurasie avait diminué depuis les 3 derniers millions d’années et qu’il avait tourné dans le sens contraire des aiguilles d’une montre.
Des zones de compression au Nord
Les récentes études GPS réalisées à l’échelle de la plaque arabe fournissent une estimation fiable de la vitesse de convergence entre l’Arabie et l’Eurasie, de l’ordre de 22 à 25 mm/an selon une direction N010°E à une longitude de 56°E (McClusky et al., 2003; Vernant et al., 2004).
Ces études GPS confirment également la rotation anti-horaire d’une vaste zone incluant l’Arabie, l’Anatolie, la région égéenne ainsi que les parties adjacentes au Zagros et à l’Iran central à une vitesse comprise entre 20 et 30 mm/an (Reilinger et al., 2006). Le taux de convergence Arabie-Eurasie déterminé à partir d’études GPS menées en Iran (Tatar et al., 2002; McQuarrie et
al., 2003; Vernant et al., 2004) est cohérent avec les observations géologiques effectuées dans la
région (Allen et al., 2004). Ces données suggèrent un taux de convergence constant au cours des 10 derniers millions d’années et confirment le comportement quasi-rigide du bloc iranien central (Figure 2-1)(Vernant et al., 2004).
Le pôle eulérien du mouvement Arabie-Eurasie étant situé en Méditerranée, le taux de convergence augmente d’Ouest en Est, depuis 1,5 cm/an dans les chaînes du Bitlis jusqu’à 3.5 cm/an au niveau du Makran (Vernant et al., 2004) (Figure 2-1). En Iran, la direction de convergence est NS à NNE. Le Zagros, orienté N140°, prolonge à l’Est la chaîne du Bitlis : à son niveau, la convergence y est de direction NS ce qui entraîne une déformation transpressive dextre (Allen et al., 2001). Le prisme d’accrétion du Makran se forme en réponse à la subduction encore active de la lithosphère océanique téthysienne résiduelle sous l’Eurasie. La vitesse de convergence y est de 3 à 4 cm/an, avec une direction N 20° (Figure 2-1) (Jackson et al., 1995).
Des zones d’extension au Sud
De direction N150°E, la Mer Rouge s’ouvre suivant un pôle de rotation situé en Méditerranée orientale (32,62°N, 25,11°E) (Jestin et al., 1994). Le mouvement relatif Afrique-Arabie se manifeste par un écartement de 7.5 à 9.5 mm/an selon une direction N30°E-N37°E dans la partie Nord tandis qu’au Sud, la vitesse d’ouverture augmente jusqu’à 15-16 mm/an et l’azimut devient N45°E à N52°E (Cochran, 2005).
Les modèles cinématiques prédisent des taux d’ouverture totaux de 7.5 à 9.5 mm/an dans la partie la plus au Nord de la Mer Rouge (Jestin et al., 1994; Chu et Gordon, 1998). Ces taux correspondent à des taux d’accrétion de dorsale ultra-lente mais sont plus importants que ceux observés généralement dans les rifts continentaux. Les directions d’ouverture déduites des modèles cinématiques varient de N45°E à N52°E dans la partie Sud et de N30°E à N37°E dans la partie Nord.
CHAPITRE 2
Figure 2-1 :Carte cinématique de la zone Afro-Arabe (vitesses en cm/an) La direction et la valeur des vitesses relatives (flèches noires) proviennent de :
- Reilinger et al. (2006) et Regard et al. (2004) pour la frontière convergente au Nord, - Reilinger et al. (2006) pour la Nubie et la Somalie,
- Le Pichon et Gaulier (1988) pour la Mer Rouge, - Fournier et al. (2001) pour le golfe d’Aden,
- Quennel (1958) et Le Pichon et Gaulier (1988) pour la zone de fracture du Levant, Les vitesses absolues (flèches blanches) proviennent du modèle NNR-NUVEL 1A de DeMets et al.
(1994)
La géométrie de la zone de fracture d’Owen est de Fournier et al. (2001) GT : golfe de Tadjoura ; BM : détroit de Bab El Mandeb
EVOLUTION GEODYNAMIQUE DU GOLFE D’ADEN
Ces directions d’ouverture sont différentes d’environ 10 à 30° par rapport à la direction générale du rift (N150°E).
Le golfe d’Aden s’ouvre suivant un pôle Arabie-Somalie situé un peu au Sud du pôle Afrique-Arabie à 25.20°N, 23.74°E avec une vitesse de 0.4°/Ma (Jestin et al., 1994). La vitesse d’ouverture est de l’ordre de 2 à 2.2. cm/an à 13°N et 50°E selon l’azimut N28°E à N30°E (DeMets et al., 1990; Jestin et al., 1994). Le taux d’ouverture du golfe d’Aden diminue d’Est en Ouest, de 24-28 mm/an entre 52°E et 56°E (d'Acremont et al., 2006) à ~16 mm/an dans le golfe de Tadjoura (Jestin et al., 1994; Fournier et al., 2001). De même, la direction d’expansion tourne de N22°E à la longitude de 56°E à N30°E à la longitude 50°E (Figure 2-1) (Reilinger et al., 2006).
Les rides de la Mer Rouge et du Golfe d’Aden se connectent dans la dépression de l’Afar à une troisième frontière divergente, le rift est africain, formant ainsi le seul point triple R-R-R (« ridge-ridge-ridge ») émergé. Le rift est africain sépare ainsi l’Afrique en deux plaques : la Nubie à l’Ouest et la Somalie à l’Est. Orienté N30-N40°E, il s’ouvre à une vitesse inférieure à 1 cm/an selon une direction EW à NW-SE (Jestin et al., 1994) (Figure 2-2). Par ailleurs, la plaque somalienne s’éloigne de l’Afrique à une vitesse de 3 à 4 mm/an selon une direction NW-SE (Jestin
et al., 1994; Bilham et al., 1999; Chu et Gordon, 1999).
La cinématique actuelle de la plaque arabe résulte en fait directement de l’histoire de la région depuis le Mésozoïque. Celle-ci se caractérise par deux épisodes majeurs :
la fragmentation du Gondwana au cours du Mésozoïque,
suivie de la collision des plaques Arabe et Indienne à l’Eurasie lors de la fermeture de la Téthys. Nous allons développer l’évolution géodynamique de la zone de convergence Nord de la plaque arabe puis celle des deux frontières divergentes situées au Sud de la plaque, c’est-à-dire la Mer Rouge et le golfe d’Aden.