Structure and tectonics of the Nakai accretionary wedge in the Tokai area by 3D seismic imaging
Structure et tectonique du prisme d'accrétion de Nankai dans la zone Tokai par imagerie sismique en trois dimensions
Résumé
The Nankai margin in the Tokai area has not ruptured during the last seismic episode of 1944-1946, that affected the rest of the margin. A strong seism is therefore to be expected in this area in the next years. To better constrain the extend of the seismogenic zone, a 3D seismic survey was carried out in 2000 on the Nankai wedge. This PhD thesis lies in the double thematic aspects of this survey, both methodological and geological. The methodological aspect covers the consideration of 3D imaging specificities compared to classical 2D imaging. During the acquisition, the geometry of the source-receivers display has to be perfectly well known. Thanks to a new method developped ad hoc, the geometry has been reconstructed with an excellent precision. The processing also sensibly ameliorated the obtained images, even though some objects are not obvious in the data. 3D images however allowed to much better constrain the position of major faults (Tokai, Kodaiba) in depth, and then to better understand the wedge kinematics. The geological aspect revealed that the deformation of the margin is dominated by Quaternary events, that affected the cover of the forearc basin that was previoulsy very quiet. Several folding phases can be distinguished, amongst which one in the front of the basin, that can be chronologicaly linked to the subduction of an oceanic ridge. The study of the BSR also indirectly allowed to give an order of magnitude of erosionnal and depositionnal proccesses on the margin. Large observed landslides can be simply linked to seismic activity of the margin, without any pore fluids overpressure. Finally, a subducting volcano was observed and is possibly the cause for the Tokai fault inactivation, that does not present any sign of recent activity. of recent activity.
La marge de Nankai dans la zone Tokai n'a pas subi de rupture lors du dernier épisode sismique de 1944-1946, qui a affectée tout le reste de la marge. Un fort séisme est donc à attendre à cet endroit au cours des prochaines années. Afin de mieux contraindre l'étendue de la zone sismogène, une campagne sismique 3D a été menée en 2000 sur le prisme de Nankai. Cette thèse s'inscrit dans la double thématique méthodologique et géologique de cette campagne. L'aspect méthodologique comprend la prise en compte des specificités de l'imagerie 3D par rapport à l'imagerie 2D classique. Lors de l'acquisition, la géométrie du dispositif source-récepteurs doit être parfaitement connue. Grâce à une méthode mise au point à cet effet, la géométrie a pu être reconstruite avec une excellente précision. Le traitement a également amélioré sensiblement les images obtenues, même si certains objets n'apparaissent pas de manière évidente dans les données. Les images 3D ont cependant permis de beaucoup mieux contraindre la position des failles majeures du prisme (Tokai, Kodaiba) en profondeur, et donc de mieux comprendre la cinématique du prisme. L'aspect géologique a révélé que la déformation de la marge est dominée par les événements Quaternaires, qui ont affecté une couverture du bassin d'avant-arc très calme auparavant. Plusieurs phases de plissement sont visibles, dont une en avant du bassin qui peut chronologiquement être reliée à l'arrivée en subduction d'une ride océanique. L'étude du BSR a également permis indirectement de donner un ordre de grandeur des processus d'érosion et de sédimentation sur la marge. Les larges glissements de terrains observés peuvent être simplement liés à l'activité sismique de la marge, sans intervention de surpression de fluides dans les pores. Enfin, un volcan observé en subduction est peut-être à l'origine de l'inactivation de la faille de Tokai, qui ne présente aucun signe d'activité récente.