La collision hercynienne dans le Massif armoricain: mise en évidence d’une différentiation lithosphériqueà partir de la tomographie et del’anisotropie sismiques

La chaîne hercynienne est un objet majeur en Europe. Elle résulte de la collision de deux blocs continentaux durant le Paléozoïque. Le Massif armoricain présente l’intérêt de n’avoir été affecté par aucun événement tectonique ou thermique majeur depuis la fin de la collision (≈ 260 Ma). Nous y avons donc l’opportunité d’étudier la structure profonde d’une ancienne chaîne de collision. Les principaux traits géologiques du Massif armoricain sont les zones de cisaillement nord- et sud-armoricaines, orientée respectivement E-W et NW-SE. Elles séparent le massif en trois domaines : les domaines nord-, centre- et sud-armoricain. Dans le but d’étudier la structure profonde de cette région, des réseaux sismologiques temporaires ont été installés en 1997 et 1999 dans le cadre du volet sismologique du projet ARMOR2-GéoFrance3D. Les stations temporaires, complétées par les sites permanents forment un réseau bidimensionnel dense de 80 stations couvrant une grande partie du Massif armoricain. Les données collectées durant ces expériences sont exploitées sous la forme d’un ensemble de temps d’arrivées d’ondes P et de formes d’ondes S télésismiques. Les méthodes utilisées pour l’imagerie du manteau supérieur sous le Massif armoricain consistent en la modélisation des variations de vitesse des ondes P et de l’anisotropie sismique. La tomographie de vitesse sismique est probablement l’outil le plus performant pour étudier l’intérieur de la Terre. Elle fournit des images structurales des régions étudiées sous la forme de perturbations de vitesse sismique qui représentent les effets de perturbations thermiques et/ou minéralogiques des milieux. Les études de laboratoire et les modélisations numériques montrent enfin que l’anisotropie sismique des roches du manteau supérieur reflètent l’orientation préférentielle des réseaux cristallins des grains d’olivine, représentant elle-même la fabrique tectonique de la roche, témoin des déformations passées, anciennes ou récentes. Un modèle de vitesse des ondes P a été calculé, il procure les images des perturbations de vitesse jusqu’à la profondeur de 200 km. Dans la partie supérieure, jusqu’à 130 km, les images sont dominées par des vitesses élevées dans les régions de l’ouest du massif et par des vitesses faibles dans les régions du sud et de l’est. Aucune structure superficielle n’est corrélée à la frontière N-S entre les anomalies dans la partie centrale du Massif armoricain. Dans la partie inférieure du modèle (130-200 km), on observe un brusque changement de l’organisation de l’image. Les perturbations de vitesse sont organisées selon trois zones allongées d’orientation NW-SE. Le domaine central, caractérisé par des vitesses élevées est séparé du domaine sud par une limite dont la localisation et l’orientation correspondent à celles de la Zone de cisaillement sud-armoricaine en surface. La limite nord du corps rapide central est localisée 50 à 70 km vers le nord et montre la même orientation. A toutes les profondeurs, on observe que le sud du Cisaillement sud-armoricain,c’est-à-dire le domaine sud-armoricain, est caractérisé par des anomalies négatives. Le Cisaillement nord-armoricain ne montre aucune corrélation avec le modèle de vitesse. Au contraire, l’anisotropie des ondes Pn est fortement corrélée à la direction du Cisaillement sud-armoricain dans le sud du massif et à la direction du Cisaillement nord-armoricain dans le nord du massif. Cette corrélation n’est pas observée pour les onde SKS qui montrent une direction rapide NW-SE à travers tout le massif. Cependant, on distingue 2 groupes de mesures : au sud, le délai moyen est de 1,25 s alors qu’au nord, il est de 0,8 s. En supposant un taux d’anisotropie de l’ordre de 3 %, ces valeurs correspondent à des épaisseurs de l’ordre de 120 et 80 km, respectivement. De plus, une modélisation tridimensionnelle de la biréfringence des ondes S permet d’expliquer les données du nord du massif par un milieu à symétrie hexagonale dont le plan de symétrie (la fabrique) est incliné vers le SW. Dans le sud du massif, un plan de symétrie vertical satisfait les observations. Ces résultats montrent que l’objet géologique majeur de cette région est le Cisaillement sud-armoricain dont on peut suivre la trace depuis la croûte jusqu’à la base du modèle à 200 km. Au contraire, le Cisaillement nord-armoricain semble affecter au plus le manteau sommital où se propagent les ondes Pn. Les contrastes de vitesse sont assez élevés : plus de 5 % sur des distances de l’ordre de 30 km. Ces perturbations de vitesse sont associées au dernier événement tectonique majeur, la collision hercynienne qui s’est terminée il y a plus de 250 Ma. Dans ce cas, ces variations de vitesse sismique ne peuvent être expliquées exclusivement par des anomalies thermiques. Il est nécessaire de considérer une contribution minéralogique forte. Les images tomographiques et les mesures d’anisotropie sont interprétées comme la conséquence d’un assemblage de deux lithosphères dont les origines sont différentes. Dans le nord de la Bretagne, les perturbations mineures de la vitesse des ondes P, les délais faibles et la structure inclinée de la fabrique lithosphérique caractérisent une lithosphère affectée par des événements pré-hercyniens, probablement liés à l’orogène Cadomien (650-540 Ma).Dans le centre et le sud de la Bretagne, l’image tomographique est interprétée comme la signature de la subduction à vergence nord qui a eu lieu avant la collision continentale. Les vitesses sismiques élevées représentent alors probablement un bloc de lithosphère subductée. Enfin, l’anisotropie mesurée dans le sud du Massif armoricain est attribuée au régime transpressif intense du Carbonifère au niveau de la zone du Cisaillement sud-armoricain

Campi Flegrei active seismic experiments waveforms compilation

A new experiment called SERAPIS (SEismic Reflection/Refraction Acquisition Project for Imaging complex volcanic Structures) has been planned and carried out, based on off-shore seismic energization and data acquisition on land and on sea-bottom. The experiment was performed in September, 2001 during which the vessel NADIR of IFREMER (equipped with 12, 16-liters airgun) produced more than 5000 air gun shots recorded at a sea-bottom seismograph array of 72 OBS and 62 stations installed on-land. Active seismic refraction DSS (Deep Seismic Soundings) acquired during the surveys conducted in 1980 and 1985 were recovered jointly with seismic data acquired in the Campi Flegrei area in the framework of the MareVes97 (an experiment devoted to the definition of the structure of the Somma-Vesuvio complex) offshore survey. The data set acquired during the SERAPIS experiment has been successfully used to infer 3D images of the volcanic structures of Campi Flegrei and Neapolitan bay. Active seismic waveforms and related P-picks (more than 90000 data) from the SERAPIS experiment are also available in the project data server

The Bay of Naples (southern Italy): Constraints on the volcanic structures inferred from a dense seismic survey

The bays of Naples and Pozzuoli host volcanic areas that have been active within recent history. In addition, the vicinities areas around the Vesuvius volcano and the Campi Flegrei caldera are extremely densely inhabited. More recently, the Serapis active seismic survey covered the entire Bay of Naples, with particular attention to Pozzuoli Bay. The processed Serapis P wave travel time collection, extended with a previously acquired data set, has allowed the computation of the most comprehensive three-dimensional P wave velocity distribution for the Bay of Naples, which includes a small-scale high-resolution model of the Campi Flegrei caldera. The joint interpretation of the velocity distribution together with both the available gravity measurements and models and the geothermal drilling information has allowed us to locate and map lithological units at depths. We propose a model of the Campi Flegrei caldera in relation to the underlying Mesozoic limestone unit

mages of lithospheric heterogeneities in the Armorican segment of the Hercynian Range in France

International audienc

Treatment of life-threatening H2S intoxication: Lessons from the trapping agent tetranitrocobinamide

We sought to evaluate the efficacy of trapping free hydrogen sulfide (H2S) following severe H2S intoxication. Sodium hydrosulfide solution (NaHS, 20 mg/kg) was administered intraperitoneally in 69 freely moving rats. In a first group (protocol 1), 40 rats were randomly assigned to receive saline (n = 20) or the cobalt compound tetranitrocobinamide (TNCbi) (n = 20, 75 mg/kg iv), one minute into coma, when free H2S was still present in the blood. A second group of 27 rats received TNCbi or saline, following epinephrine, 5 min into coma, when the concentration of free H2S has drastically decreased in the blood. In protocol 1, TNCbi significantly increased immediate survival (65 vs 20 %, p < 0.01) while in protocol 2, administration of TNCbi led to the same outcome as untreated animals. We hypothesize that the decreased efficacy of TNCbi with time likely reflects the rapid spontaneous disappearance of the pool of free H2S in the blood following H2S exposure