Modélisation gravimétrique :

Dans le but de comprendre la nature crustale des marges sud et nord Baléares, plusieurs modèles gravimétrique 2D ont été construits en utilisant le logiciel Oasis Montaj GM-SYS ®.

II.4.3.a. Les données crustales disponibles :

Pour la partie crustale des modèles, une synthèse des données profondes a été réalisée dans un premier temps. Il existe un jeu de données crustales restreint sur le promontoire. D’une part, des ESP (expanded speed profiles) réalisé par Banda et al. (1980) puis, par Pascal et al. (1992) et Torné et al. (1992) pendant la campagne Valsis, qui permettent d’avoir des informations ponctuelles sur les différentes interfaces (sédimentaires, crustales et le Moho). Les données de la campagne de Banda et al. (1980) forment un transect ENE-OSO entre Minorque et l’Espagne

continentale. Les données de la campagne Valsis forment un quadrillage du bassin de Valence. D’autre part, quelques profils de sismique grand-angle ont été réalisés à travers le promontoire (ESCI, Vidal et al., 1998) ou à travers le bassin Algérien (SPIRAL, Leprêtre et al., 2014 ; Meteor 69/1, Hübscher et al., 2010 ; Ranero, 2013). Si les données ESCI sont publiées et interprétées, les données du programme SPIRAL sont encore en cours d’interprétation, et seul un profil a été publié parmi les six qui existent. Les données de la campagne METEOR 69/1 (Hübscher et al., 2010) n’ont fait l’objet que d’un rapport préliminaire, et aucun profil n’est à ce jour publié, car ils sont en cours d’interprétation (Hübscher et al., 2010; Ranero, 2013). Les profils sismiques pour construire les modèles sont choisis en fonction de leur proximité du jeu de données de réfraction.

II.4.3.b. Les interfaces modélisées :

Les paramètres utilisés lors de la construction des modèles correspondent à certaines limites de séquences sédimentaires, ainsi qu’aux données plus profondes décrites ci-avant.

Les interfaces sédimentaires sélectionnées sont la bathymétrie, les limites de la séquence sismique CSM (toit et base de la séquence sismique), et l’interface qui correspond à la base de la séquence sismique pré-CSM. Ces interfaces sont exportées depuis KingdomSuite ou l’interprétation sismique a été réalisée. Les interfaces doivent-être exportées au format XYZ (ASCII) avec les coordonnées préférentiellement en longitude/latitude et le Z en mètres, bien que des secondes temps double puissent-être utilisées en l’absence de loi de vitesse. Ces interfaces sont directement importées dans le logiciel de modélisation.

Les interfaces de la croûte sont : l’interface croûte/manteau (Moho), l’interface croûte supérieure/croûte inférieure si elle est documentée, ainsi que les interfaces entre croûte continentale, croûte océanique et croûte transitionnelle. Ces différentes interfaces sont construites via les données publiées et peuvent faire l’objet de modifications ultérieures. La plupart des données publiées ne sont pas au format numérique, et sont généralement données en termes de vitesses sismiques et non de densités. Le calcul des densités en fonction des vitesses des ondes sismiques P (Tab. II.8) est décrit par la relation de Nafe-Drake (Ludwig et al., 1970):

pour calculer des densités à partir des vitesses d’ondes P comme Christensen et Mooney (1995), qui proposent deux relations, l’une linéaire et l’autre non linéaire, dont l’expression et les coefficients sont déterminés à partir d’une compilation de données géophysiques. Les deux relations sont :

!"#$%&-3) = aVp+ b

!"#$%&-3) = a +b/Vp

Les coefficients a et b dépendent de la profondeur des roches considérées, ainsi que de leur nature (ignées, métamorphiques, sédimentaires). Les auteurs indiquent une erreur variant entre 50 g.cm-3et 120 g.cm-3, cependant ces relations tiennent compte de certains paramètres qui sont inconnus dans notre région d’étude (nature pétrologique de la croûte).

Vitesse sismique

(km/s)

Densités issues du modèle de Christensen et Mooney (1995)

Densités calculées par l’équation de Nafe-Drake (Ludwig et al., 1970)

6,1 2,73761 2,73846455 6,2 2,77362 2,76100112 6,3 2,80963 2,78427421 6,4 2,84564 2,80828985 6,5 2,88165 2,83305181 6,6 2,91766 2,85856165 6,7 2,95367 2,88481888 6,8 2,98968 2,9118211 6,9 3,02569 2,9395641 7 3,0617 2,968042 7,1 3,09771 2,99724738 7,2 3,13372 3,02717141 7,3 3,16973 3,05780396 7,4 3,20574 3,08913374 7,5 3,24175 3,12114844 7,6 3,27776 3,15383482 7,7 3,31377 3,18717888 7,8 3,34978 3,22116595 7,9 3,38579 3,25578085 8 3,4218 3,291008

Tableau II. 8: Valeurs de densité calculées via les modèles de Christensen et Mooney (1995) et l’équation de Nafe-Drake (Ludwig et al. 1970) pour des vitesses sismiques allant de 6.1 km/s à 8 km/s.

II.4.3.c. Oasis Montaj – GM-SYS:

Oasis Montaj est un logiciel développé par Geosoft et est un outil multidisciplinaire pour l’exploration pétrolière. Il intègre un certain nombre d’outils de cartographie et d’analyse, dont certains sont spécifiques à l’usage et l’interprétation de données géophysiques, aussi bien en 2D qu’en 3D. GM-SYS est un outil annexe d’Oasis Montaj. Il est spécifiquement dédié à la modélisation gravimétrique et magnétique en 2D, et permet de construire des modèles de gravités en intégrant un grand nombre de données diverses telles que la sismique réflexion, les données de puit et les mesures magnétiques. C’est un outil qui est surtout utilisé pour tester la validité des modèles géologiques en comparant la réponse gravitaire d’un modèle avec celle mesurée.

La construction d’interfaces dans GM-SYS se fait en important directement depuis Oasis Montaj (pour les horizons sismiques par exemple), ou en les reconstruisant directement dans le logiciel avec un fichier image (pour les données plus profonde). Durant la construction des interfaces, il est nécessaire de les étendre à l’infini pour minimiser les effets de bords potentiels. Le logiciel permet ensuite de modifier les géométries des interfaces construites via un système de « poignées » présentes sur l’interface, qui permettent déplacer les interfaces dans toutes les directions. GM-SYS permet aussi de jouer sur les paramètres géophysiques (densité, polarité magnétique, vitesse sismique) à la volée et donc de tester un grand nombre d’hypothèses. Le calcul de l’anomalie gravitaire du modèle se fait en temps réel et est aisément comparable à la réponse gravitaire mesurée puisque les courbes sont sur la même fenêtre et qu’une valeur d’erreur en mGal est indiquée à côté du modèle.

Le travail sur les modèles consiste surtout à modifier la géométrie des interfaces profondes (Moho, croûte supérieure/croûte inférieure, croûte continentale/croûte océanique), à jouer la densité tout en restant au plus proche de celle qui a été calculée, ou d’intégrer des unités crustales supplémentaires comme de la croûte transitionnelle à l’interface continent-océan comme on peut l’observer sur d’autres marges. La plupart des modifications d’interfaces se font en tenant compte d’autres modèles qui ont été publiés dans d’autres région (e.g. Sage et al., 1997 ou Basile et al., 1999 pour les marges transformantes).

II.4.3.d. Limites de la méthode:

La modélisation gravimétrique permet en effet de tester un certain nombre d’hypothèses concernant le promontoire Baléares, cependant l’absence de données crustales récentes disponibles et moins ponctuelles que les ESP (Banda et al., 1980 ; Pascal et al., 1992 ; Torné et al., 1992) ne permet d’avoir des modèles très précis. La grande liberté que laisse GM-SYS dans la construction des modèles peut amener de nombreuses surinterprétations. Ces modèles ne peuvent en aucun cas être représentatifs de ce qui peut être fait avec des modèles de vitesses complets comme dans le programme SPIRAL.