I. STRUCTURE & EVOLUTION DE LA LITHOSPHÈRE AFRICAINE

- Epaisseurs et propriétés sismiques des croûtes- Caractérisation des blocs lithosphériques- Géométrie de l'interface lithosphère - asthénosphère

- Structure du craton Archéen Ouest - Africain- Epaisseur, structure interne et formation de sa racine- Déformation ancienne, figée dans la lithosphère (Archéen, Panafricain)

- Structures profondes des chaînes de montagne récentes et anciennes- Signature des chaînes anciennes (panafricaines) et récentes (Atlas, Maghrébides), et relations avec le craton

- Déformation du manteau dans les grands décrochements lithosphériques panafricains du Hoggar (4°5)

- Localisation verticale et latérale de la déformation. - Couplage entre les enveloppes (croûte - manteau lithosphérique - asthénosphère)- Exemple de shear-zone lithosphérique?

Sismo Maghreb : Objectifs scientifiques

II. DYNAMIQUE DU MANTEAU SUB-LITHOSPHÉRIQUE

- Structure et dynamique du point chaud du Hoggar :

- Géométrie du panache dans le manteau supérieur, profondeur d'origine, taille et anomalie thermique- Poinçonnement de la lithosphère africaine par le panache du Hoggar- Signature du panache dans la zone de transition- Origine en profondeur du panache (manteau sup/inf)

- Circulations mantelliques actuelles dans l'asthénosphère / géométries des lithosphères, mouvement de la plaque, poinçonnement du point chaud, convection profonde.

- Origine des anomalies thermiques et gravimétriques observées en surface par rapport à la structure du manteau et de ses anomalies de vitesse

Sismo Maghreb : Objectifs scientifiques

III. TECTONIQUE ACTIVE EN AFRIQUE DU NORD

- Sismicité locale et régionale, relation avec les structures crustales, propriétés des failles et risque sismique

- Limite Nord de la plaque Afrique

- Transition continent-océan de la plaque Afrique, liaison avec le bassin Méditerranéen au Nord, la mer d'Alboran au NW, et les subductions qui s'y raccordent

Sismo Maghreb : Objectifs scientifiques

- Sismicité locale et régionale (-> tectonique active)

- Tomographie régionale ondes de surface (-> structures des lithosphères et du manteau sup, fluage du manteau)

- Tomographie régionale en ondes de volume (-> structures crustales et mantelliques)

- Tomographie globale ondes de volume (-> zone de transition, manteau inf, panache)

- Bruit de fond microsismique (-> tomographie de la croûte)

- Cartographie de l'anisotropie (-> déformation mantellique)- Ondes de surface- Déphasage des ondes SKS- Polarisation des ondes P

- Fonctions de transfert (-> cartographie des interfaces : Moho, lithosphère, zone de transition) - …

Sismo Maghreb : Outils et méthodes

Etat des lieux stations sismologiques en Afrique du Nord--> faible couverture sismologique, basse résolution des structures

Tomo ondes de surface(Sebai et al, PEPI, 2006)

Tomo ondes de surface(Sebai et al, PEPI, 2006)

Proposition I: Déploiement de stations sismiques large bande en Algérie du sud

- Réseau temporaire de stations large bande, environ 15 unités durant 2 ans (Hoggar & partie algérienne du craton W africain)

- Profil EW à travers la shear-zone à 4°5, centré sur TAM. 8 stations sur 300 km durant 1 an.

- Profil de sismique réfraction ?

Proposition II: Déploiement de stations sismiques large bande sur l'ensemble du Maghreb

- Réseau temporaire de 35 à 40 stations large bande

- Maroc 10 stations

- Sud Algérie 15 stations

- Nord Algérie 10 stations (réseau LB algérien (40 stations?) en cours d'installation)

- Tunisie 3 stations (en cours d'installation par Monaco)

350˚ 355˚ 0˚ 5˚ 10˚

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TAM

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SFS SFUC

GFA

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MEB BARI

KAKA

ABSA

Djanet

Tazrouk

Abalessa Silet

Arak

Abankor Tirek

Timeiaouine

In Guezam

Tahaggart Tiririne

Amguid

Tinzaouten

Borj Moktar

Boubernous

Grisim

Reggane

Oualene

Ineker

Tindouf

Chanechane Illizi

Ouezzane

Bouarfa

Jerada

Safi

Marrakech

Tazzarine

Tiznit

Er Rachidia

Settat

Beni Abbes

Ouargla

El Bayach

Djelfa

El Golea

Biskra Frenda

Borj Messaouda

In Salah

Tebessa Kairouan

Mateur

Remada

Maghreb & ondes de surface210˚ 240˚ 270˚ 300˚ 330˚ 0˚ 30˚ 60˚ 90˚ 120˚ 150˚ 180˚

0˚

30˚

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2007 Jan 15 15:06:20

Global surface wave coverage year 2002 mb>6 10¡<D<120¡

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

number of SW events, year 2002

-Très bonne localisation globale du Hoggar par rapport aux ondes de surface (nombre d'événements/an et couverture azimutale)

--> augmentation sensible de la résolution des différentes imageries

Maghreb & ondes S télésismiques

330˚ 340˚ 350˚ 0˚ 10˚ 20˚ 30˚

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North Africa SKS coverage, year 2002 mb>6 85¡<D<120¡330˚ 340˚ 350˚ 0˚ 10˚ 20˚ 30˚

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110

number of SKS events / year

210˚ 240˚ 270˚ 300˚ 330˚ 0˚ 30˚ 60˚ 90˚ 120˚ 150˚ 180˚

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Global SKS coverage, year 2002 mb>6 85¡<D<120¡

210˚ 240˚ 270˚ 300˚ 330˚ 0˚ 30˚ 60˚ 90˚ 120˚ 150˚ 180˚

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210˚ 240˚ 270˚ 300˚ 330˚ 0˚ 30˚ 60˚ 90˚ 120˚ 150˚ 180˚

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110

number of SKS events/ year

number

- Très bonne localisation globale du Maghreb et particulièrement du Hoggar pour les SKS (nombre d'événements/an et couverture azimutale)

Hoggar & zone de transition 345˚ 350˚ 355˚ 0˚ 5˚ 10˚ 15˚

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TAM

RTC

MELI

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GFA

MDT

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KAKA

ABSA

Djanet

Tazrouk

Abalessa Silet

Arak

Abankor Tirek

Timeiaouine

In Guezam

Tahaggart

Tiririne

Amguid

Tinzaouten

Borj Moktar

Boubernous

Grisim

Reggane

Oualene

Ineker

Tindouf

Chanechane

Illizi

660 km depth pierce points at all stations for 1 year (2002)event mb>6.0 and 25<D<95, 40 events

Fonctions de transfert:Utilisation des ondes converties sur les interfaces sismiques pour cartographier leurs épaisseurs

- Couverture très homogène sous le Hoggar- Possibilité d'échantillonner le craton

Collaborations, sismologie- EOPG Strasbourg (ondes de surface)- OMP Toulouse (SKS & tomo)- Geosciences Azur (OBS marge algérienne?)- IPG Paris- Univ. Brest (projet Maradja) - CSEM - INGV Roma: (tomo ondes de volume & SKS)- Princeton (tomo globale - panaches)- projet PICASSO, CSIC Barcelona- EuroArray ? - …

Maghreb- Univ. Alger structures crustales- CRAAG structures crustales & tomo (réseau LB)- Univ. Sfax- SONATRACH- Maroc…

- Budget prévisionnel, manip sismo Hoggar15 stations durant 2 ans

1ère année 2ème année TotalPostes détails nb

coût/unité

total détails nbcoût/unité

total par

Fonctionnement Divers posteTransport stations France <--> Algérie)700 Kg 3 000 3 000 6 000Transport matériel en AlgérieFret Air Algérie 2 000 2 000 4 000

Petit matériel informatique 2 000 0 2 000

Batteries 2 par stations 30 80 2 400 0 2 400

Materiel construction 15 500 7 500 0 7 500

Coût des transmissions envoi des disques dur etc... 1 000 1 000 2 000Teléphone/fax France - Algérie 500 500 1 000

Total fonctionnement 18 400 6 500 24 900

Missions

Avion France - Algérie

1 mission préparatoire*2 pers +1 mission installation * 4 pers +1 mission tous les 2 mois pour 1personne

10 500 5 0001 voyage tous les 2 mois pour 1personne + 1 mission démontagepour 2 personnes

7 500 3 500 8 500

Avion Alger - TAMUne installation * 2pers + Unevisite des stations tous les 2 mois* 1pers.

7 300 2 100Une visite des stations tous les 2mois*1pers.

6 300 1 800 3 900

Frais de terrains

1 mission préparatoire*2pers*10j + 1 mission installation* 4 pers*2mois + 1 mission tousles 2 mois pour 1 personne*1mois

380 80 30 4001 mission tous les 2 mois pour 1personne*1 mois + 1 mission 2personne démontage * 1mois

210 80 16 800 47 200

Voiture + chauffeur2 véhicules * 2 mois(installation)+ 1véhicule*1mois*4

240 50 12 0001 véhicule*1 mois*4 + 2véhicules*1mois ( démontage)

180 50 9 000 21 000

Missions Paris / Strasbourg / Montpellier

4 visites * 2 jours * 1 pers. 4 300 1 200 6 visites * 2 jours * 1 pers. 6 300 1 800 3 000

AGU San Francisco 0 1 500 0 2 pers/an 2 1 500 3 000 3 000EGU Europe 0 1 000 0 2 pers/an 2 1 000 2 000 2 000

Total missions 50 700 37 900 88 600

Equipement

Système RAID de sauvegarde des données 1 To 1 2 000 2 000 1 2 000 2 000 4 000Panneaux solaire 10 400 4 000 0 400 0 4 000ordinateur 0 0 1 2 000 2 000ordinateur portable 1 1 500 1 500 0 1 500 0 1 500

Total équipement 7 500 4 000 11 500

TOTAL PAR ANNEE (€) 76 600 48 400 125 000

TOTAL 2 ANS (€) 125 000

Picasso proposals

Déploiement courte période Hoggar

33 short period stations3 months deployment(Ayadi et al, PEPI, 2000)

Mesures d'anisotropie, SKS (Barruol & Hoffmann, 1999, Barruol & Ban Ismail, 2001)

Seismic anisotropy beneath Archean cratons and Panafrican belts

Panafrican belt

600 My

W. Africancraton2.7 Gy

West African craton

Hercynianbelt

300 My

DBIC

MBO

TAM

Tomographic image(Ritsema & Van Heijst, 2000)

Crust

Lithospheric mantle

LAC

KNW

SCZLayer 1 φ1= 70. δ 1=1.0 t

2: Layer δ 2=1.0t

180 210 240 270 300 330 360180 210 240 270 300 330 360

-80

-60

-40

-20

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

( 2=-70.)Phiapp phi ( 2=-60.)Phiapp phi ( 2=-50.)Phiapp phi ( 2=-40.)Phiapp phi

phi

( 2=-70.)Dtapp phi ( 2=-60.)Dtapp phi ( 2=-50.)Dtapp phi ( 2=-40.)Dtapp phi

dt

Backazimuth Backazimuth

Présence de 2 couches anisotropes en Californie

2 couches d'anisotropie à TAM?

Tomo globale(Ritsema 2004)

Crustal structure – receiver function analysisCrustal structure – receiver function analysis

Uses P waves from teleseismic (distance > 30°) earthquakes. P-to-S conversions and reverberations occur at velocity contrasts.

Processing of 3-component seismogram isolates the ‘receiver function’ which is the response of the structure beneath the station to the incident P wave.

Use radial receiver functions to study 1D shear wave velocity structure beneath the seismograph station and tangential receiver functions to study 3D effects and anisotropy.