Déchirure continentale et segmentation du Golfe d'Aden Oriental en contexte de rifting oblique

The Gulf of Aden stretches between the Somalia and the Arabia plates. It constitutes an interesting area to study the development of the passive margins. Its rifting originated ca. 35 Ma ago and the spreading began at least 17.6 Ma ago in the studied area. Moreover the Gulf opening direction is strongly oblique to its mean trend. This characteristic is studied in this thesis. On the northeastern margin, the Encens cruise (R/V l'Atalante, 2006) undertook the acquisition of new multichannel seismics data (360 traces), especially on the first-order segment between Alula-Fartak and Socotra fracture zones. A second-order segmentation is observed. It shows different structures and morphologies according to the segment, especially concerning the ocean-continent transition (OCT). From the studied segments, it appears that the western Ashawq-Salalah segment is characterized by an important post-rift magmatic event, whereas the eastern Mirbat segment shows a highly tectonised OCT basement high. The tectono-stratigraphic evolution of the Ashawq-Salalah segment was precisely studied (pre-stack depth migration processing and offshore-onshore correlation of the sedimentary processes). First of all, the margin was structured by syn-rift horsts and grabens. Then a strain localisation appeared on the distal margin. At the start of the OCT formation, a local or regional uplift induced a landslide atop of the more distal horst. Crustal deformation was then located in the OCT, where continental breakup finally occurred. OCT could be constituted of serpentinised underlying mantle. It was finally intruded by magmatic material during post-rift time. Besides, the analysis of the sedimentary cover of the OCT basement high shows that it was subjected to a post-rift surrection related with a volcanic activity (volcano, flows and sills). This evolution may be compared to the latest evolution models of passive margins. The conjugated margin (southeastern Gulf of Aden) shows the same segmentation that the northeastern one (d'Acremont et al., 2005). The microstructural analysis of Socotra Island allows the comparison of the margins and constrains the oblique rifting. As on the northern margin, normal faults directions are classified in three faults families: N110°E normal to the extension, N70°E parallel to the gulf direction and the intermediate N90°E. The stress fields deduced from the micro-structural data inversion are in agreement with the direction of extension indicated by the three major fault directions. Chronologies observed in the field show rotations of the direction of extension from N20°E to N160°E, and reciprocally. This suggests that stress fields alternate during the rifting. Analogue modelling of the oblique rifting allowed to better understand the development of the Gulf of Aden. Horsts and grabens organisation follows an " en-échelons " pattern, with sigmoid shapes, between lateral velocity discontinuities of the model. The three fault families linked to obliquity are observed : N110°E, N90°E and N70°E. Distribution of faults directions during extension shows a N90°E and N110°E faults dominance at the beginning of the extension and the later development of N70°E faults (with or without an oblique-to-extension heterogeneity in the model initial setup). Finally N110°E faults are anew created. Thus, the stress fields chronologies observed on Socotra island can be explained. Bellahsen et al. (2006) conceptual model is applicable to the first stages of the evolution : inherited N110°E basin reactivation and new en-echelon faults formation have occurred according to the plates direction of extension (N20-25°E) since 35 Ma. Later, as the lithosphere carried on thinning along the Gulf direction (N70-75°E), local stresses due to lateral thicknesses variations cause the formation of N70°E faults and reactivation of the N110°E faults. N20°E then N160°E extension chronology observed on the margins is thus reproduced. We can propose a third stage: once the rift thinning is sufficient, local stresses only apply on the rift borders or on major horsts. Anywhere else, N110°E faults are created and N70°E faults are obliquely reactivated. The second extension chronology N160°E then N20°E of micro-structural analysis is also reproduced. Horsts may be subjected to important clockwise rotation inducing left-lateral shear zones. Those may initiate the numerous transfer zones leading to the strong segmentation of the Gulf of Aden.Le Golfe d'Aden sépare la plaque Somalie de la plaque Arabie. Il constitue un objet d'étude intéressant pour la compréhension du développement des marges continentales passives. Le rifting débute vers 35 Ma et l'accrétion se développe à partir de 17,6 Ma dans la zone étudiée. De plus, la direction d'ouverture du Golfe d'Aden est fortement oblique par rapport à sa direction. Sur la marge nord-est, la campagne Encens (N/O l'Atalante, 2006) a permis l'acquisition de nouvelles données de sismique réflexion 360 traces, notamment sur le segment de premier ordre entre les zones de fracture d'Alula-Fartak et de Socotra. À la segmentation de premier ordre (zones de fracture) s'ajoute une segmentation de second ordre qui présente des structures et des morphologies différentes selon les segments, notamment au niveau de la transition océan-continent (TOC). Les segments étudiés suggèrent que la partie ouest de la zone d'étude (segment d'Ashawq-Salalah) est caractérisée par un magmatisme post-rift conséquent tandis que la partie orientale de la zone d'étude (segment de Mirbat) possède une morphologie qui semble être fortement tectonisée. L'évolution tectono-stratigraphique du segment d'Ashawq-Salalah a pu être étudiée en détail (migration avant sommation profondeur et corrélation terre-mer des processus sédimentaires). La marge est tout d'abord structurée par des grabens et des horsts syn-rift. Puis on observe une localisation de la déformation sur la marge distale. Au début de la formation de la TOC, un soulèvement local ou régional induit un glissement de terrain au sommet du horst le plus distal. La déformation crustale est alors localisée dans la TOC, où la rupture continentale va finalement se produire. La nature de la TOC pourrait être du manteau serpentinisé, postérieurement intrudé par du matériel magmatique pendant la période post-rift. La couverture sédimentaire à proximité de la TOC montre qu'elle subit une surrection pendant le post-rift en relation avec la mise en place d'un volcan et des coulées et sills associés. Cette évolution peut être comparée aux modèles d'évolution les plus récents des marges passives. La marge conjuguée (au sud-est du Golfe d'Aden) présente la même segmentation que la marge nord-est (d'Acremont et al., 2005). Une analyse microstructurale de l'île de Socotra (marge sud émergée) permet de comparer les marges et de mieux contraindre le rifting oblique. Comme sur la marge nord, les directions des failles normales sont réparties en trois familles : N110°E perpendiculaire à l'extension, N70°E parallèle à la direction du Golfe, N90°E intermédiaire. L'inversion des données microstructurales montre des directions d'extension en accord avec les trois familles de failles. Des chronologies sont observées depuis une direction d'extension N20°E vers N160°E et réciproquement. Les variations de la direction d'extension suggèrent une alternance des champs de contraintes pendant la phase de rifting du Golfe d'Aden. Des modélisations analogiques dans le Golfe d'Aden ont permis de mieux cerner son développement en rifting oblique. Les horsts et les grabens sont disposés en échelons, avec des formes sigmoïdes. Les trois familles de failles liées à l'obliquité sont observées : N110°E, N90°E et N70°E. L'évolution des directions des failles montre une dominance des failles N90°E et N110°E au début de l'extension puis le développement plus tardif de failles N70°E et ce, avec ou sans la présence initiale d'une hétérogénéité oblique à l'extension. Enfin des failles N110°E sont de nouveau formées. Le modèle conceptuel de Bellahsen et al. (2006) serait donc applicable pour les premiers stades d'évolution : la réactivation de bassins N110°E et la formation de nouvelles failles en échelons s'effectuent sous la direction d'extension des plaques (N20°E) depuis 35 Ma. Puis l'amincissement de la lithosphère se poursuivant le long de la direction du Golfe (N70°E), les contraintes locales dues aux variations latérales d'épaisseur provoquent la formation de failles N70°E et la réactivation de failles N110°E. La chronologie d'extension N20°E puis N160°E observée sur les marges est donc expliquée. Nous proposons une troisième étape : une fois l'amincissement du rift suffisamment important, les contraintes locales ne s'exercent que sur les bords du rift ou sur les horsts majeurs. Partout ailleurs des failles N110°E sont formées et les failles N70°E sont réactivées de manière oblique. La seconde chronologie d'extension N160°E puis N20°E des études microstructurales est aussi expliquée. Les horsts peuvent subir des rotations horaires importantes qui induisent des zones de cisaillement senestres. Elles pourraient initier les nombreuses zones de transfert concordant avec la forte segmentation du le Golfe d'Aden