Tomographie anisotrope du manteau superieur sous la Corne de l'Afrique: Implications geodynamiques du point chaud de l'Afar
Résumé
In a geologically rich region of the African continent, we are attending to the birth of a new ocean. Indeed, since
nearly 30Ma, a mantle plume coming from a still undetermined depth, could have initiated the extension in the Horn of Africa. In order to define the role of the Afar Hotspot in the North Africa geodynamics, a tomographic study was carried out using fundamental mode of surface waves. The mean phase velocities along each great circle epicenter-station path are calculated using a new nonlinear inverse algorithm. The simultaneous inversion of Rayleigh and Love waves enable us to retrieve the perturbations of SV-waves velocities, the fast axis directions of azimuthal anisotropy and the radial anisotropy. The azimuthal anisotropy displays a complex pattern around the Afar Hotspot. This char
acteristic is more pronounced at shallow depth. The fast axis directions are in good agreement with the fast polariz
ation direction of the shear-wave splitting of previous studies. Fast velocities are attributed to the cratons down
to about 250km, a result also consistent with previous studies.
We observe a negative anomaly of strong amplitude below the Afar Hotspot. A second hotspot located on the East-Afric
an rift is also visible at great depths (300km). Contrary to the ethiopian rift and the Red sea, the Gulf of Aden is
associated with slow velocities only to 150km depth. The hotspots of North Africa seem to have a superficial signat
ure and could be a consequence of small-scale and edge-driven convection. The E-W heterogeneous structure, character
ized by a succession of positive and negative contrasts, supports this idea.
nearly 30Ma, a mantle plume coming from a still undetermined depth, could have initiated the extension in the Horn of Africa. In order to define the role of the Afar Hotspot in the North Africa geodynamics, a tomographic study was carried out using fundamental mode of surface waves. The mean phase velocities along each great circle epicenter-station path are calculated using a new nonlinear inverse algorithm. The simultaneous inversion of Rayleigh and Love waves enable us to retrieve the perturbations of SV-waves velocities, the fast axis directions of azimuthal anisotropy and the radial anisotropy. The azimuthal anisotropy displays a complex pattern around the Afar Hotspot. This char
acteristic is more pronounced at shallow depth. The fast axis directions are in good agreement with the fast polariz
ation direction of the shear-wave splitting of previous studies. Fast velocities are attributed to the cratons down
to about 250km, a result also consistent with previous studies.
We observe a negative anomaly of strong amplitude below the Afar Hotspot. A second hotspot located on the East-Afric
an rift is also visible at great depths (300km). Contrary to the ethiopian rift and the Red sea, the Gulf of Aden is
associated with slow velocities only to 150km depth. The hotspots of North Africa seem to have a superficial signat
ure and could be a consequence of small-scale and edge-driven convection. The E-W heterogeneous structure, character
ized by a succession of positive and negative contrasts, supports this idea.
Dans une region geologiquement tres riche du continent Africain, un nouvel ocean est en train de naitre
. En effet, il y a pres de 30Ma, l'arrivee en surface d'un panache mantellique provenant d'une profondeur encore
non determinee aurait initie l'extension dans la Corne de l'Afrique. Le but de cette these est de definir
le role du point chaud de l'Afar dans la geodynamique du Nord de l'Afrique. Une etude tomographique a partir du mode fondamental des ondes de surface a ete realisee dans cette intention. Les vitesses de phase moyennes le long des grands cercles reliant les epicentres aux stations sont calculees a partir d'un nouvel algorithme d'inversion non-lineaire. L'inversion simultanee des ondes de Rayleigh et des ondes de Love permet non seulem
ent de retrouver les perturbations de vitesses d'ondes SV et les directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale
mais egalement d'acceder a l'information sur l'anisotropie radiale. La distribution des directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale est tres perturbee au voisinage du point chaud et cette caracteristique est accentuee aux faibles profondeurs. Elles restent neanmoins en accord avec de precedentes etudes d'ondes SKS. Les
cratons affichent des vitesses rapides jusqu'a 250km coherentes avec des resultats anterieurs. On observe u
ne anomalie negative de forte amplitude sous le point chaud de l'Afar. La signature persiste clairement jusqu'a
350km. Un second point chaud situe sur le rift Est-Africain est aussi visible a grande profondeur (300km). Contrairement aux traces profondes du rift ethiopien et de la mer Rouge, le Golfe d'Aden met en evidence des vitesses
lentes jusqu'a seulement 150km. Les points chauds d'Afrique du Nord semblent egalement de nature superficielle
et pourraient s'averer etre une consequence de convection secondaire a petite echelle. La structure heterogene alternant entre un contraste positif et negatif selon l'orientation Est-Ouest vient appuyer cette idee.
. En effet, il y a pres de 30Ma, l'arrivee en surface d'un panache mantellique provenant d'une profondeur encore
non determinee aurait initie l'extension dans la Corne de l'Afrique. Le but de cette these est de definir
le role du point chaud de l'Afar dans la geodynamique du Nord de l'Afrique. Une etude tomographique a partir du mode fondamental des ondes de surface a ete realisee dans cette intention. Les vitesses de phase moyennes le long des grands cercles reliant les epicentres aux stations sont calculees a partir d'un nouvel algorithme d'inversion non-lineaire. L'inversion simultanee des ondes de Rayleigh et des ondes de Love permet non seulem
ent de retrouver les perturbations de vitesses d'ondes SV et les directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale
mais egalement d'acceder a l'information sur l'anisotropie radiale. La distribution des directions d'axe rapide d'anisotropie azimutale est tres perturbee au voisinage du point chaud et cette caracteristique est accentuee aux faibles profondeurs. Elles restent neanmoins en accord avec de precedentes etudes d'ondes SKS. Les
cratons affichent des vitesses rapides jusqu'a 250km coherentes avec des resultats anterieurs. On observe u
ne anomalie negative de forte amplitude sous le point chaud de l'Afar. La signature persiste clairement jusqu'a
350km. Un second point chaud situe sur le rift Est-Africain est aussi visible a grande profondeur (300km). Contrairement aux traces profondes du rift ethiopien et de la mer Rouge, le Golfe d'Aden met en evidence des vitesses
lentes jusqu'a seulement 150km. Les points chauds d'Afrique du Nord semblent egalement de nature superficielle
et pourraient s'averer etre une consequence de convection secondaire a petite echelle. La structure heterogene alternant entre un contraste positif et negatif selon l'orientation Est-Ouest vient appuyer cette idee.
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