La crise sismique qui s'est produite en 1983 à l'extrémité nord du golfe d'Aqaba a été localisée en réunissant les données de divers organismes nationaux ou internationaux. Les épicentres s'alignent parallèlement à la côte orientale du golfe d'Aqaba dans le prolongement de la faille du Levant. Le mécanisme au foyer des événements les plus importants correspondent au rejeu en décrochement senestre d'un accident tectonique qui doit être considéré comme la continuation dans le golfe d'Aqaba de la faille du Levant. (Résumé d'auteur

Abou Karaki, N.

Dorbath, Louis

Haessler, H.

Horizon / Pleins textes

C. R. Acad. Sci. Paris, t. 317, S6rie Il, p. 1411-1416, 1993 1411 
SismologielSeismology 
(TectoniquelTectonics) 
La crise sismique du golfe d’Aqaba de 1983: 
implications tectoniques 
Najib ABOU KARAKI, Louis DORBATH et Henri HAESSLER 
Rbumé - La crise sismique qui s’est produite en 1983 à l’extrémité nord du golfe d’Aqaba 
a kt6 localiske en réunissant les donnees de divers organismes nationaux ou internationaux. Les 
épicentres s’alignent parallklement la côte orientale du golfe d’Aqaba dans le prolongement de la 
faille du Levant. Le mécanisme au foyer des évènements les plus importants correspond au rejeu en 
décrochement senestre d’un accident tectonique qui doit être considéré comme la continuation dans 
le golfe d’Aqaba de la faille du Levant. 
The gulf of Aqaba seismic swarm of 1983: tectonic inference 
Abstract - The seismic swarm which occurred in 1983 at the norilieni t@ of rlie Gulf of Aqaba 
was relocated iisitig the data published by iiatioiial arid international agencies. The epicentres are 
disrribured along the eastern shore of the gulf in the prolongation of rlie Jordan-Dead Sea fransform 
fault. The focal mechanisin of the iilaiii shocks exhibits left-lateral strike-slip faulting, indicating that 
a segment of íhe major transcurrent fault was activated. 
Abridged English Version - INTRODUCTION. - The Gulf of Aqaba forms the southern part 
of the Jordan-Dead Sea transform zone (JDT), which constitutes the northwestern boundary 
of the Arabian plate. The left-lateral shear displacement along the JDT is accommodating the 
differential motion of the Arabian plate with respect to the Sinaï peninsula, resulting from 
the opening of the Red Sea and the Gulf of Aden. From the straits of Tirin to Aqaba, the 
Gulf of Aqaba forms an elongated depression, 180 km long by 20 km wide, that reaches a 
maximum depth of 1,850 m. Geophysical studies have shown that it consists of three erz échelon 
pull-apart structures. 
A critical review of the historical seismicity shows that the city of Aqaba experienced several 
earthquakes in 48, 1068, 1212 and 1588, which were particularly destructive (Abou Karaki, 
1987). However, instrumental seismicity was practically non-existent before the occurrence of 
the 1983 seismic swarm. 
The swarm began on January 21 with a A4~=2 .4  earthquake, immediately followed by a 
M ~ z 4 . 4  event. Between January 21 and January 30 no event with a magnitude greater than 
4 occurred, but 25 of smaller events were located by the Institute for Petroleum Research 
and Geophysics (IPRG). On January 31 several shocks with magnitudes ranging from 4 
to 4.8 occurred, preceding the climax of the swarm, on February 3 when three magnitude 5‘ 
earthquakes occurred. The level of activity then gradually decreased and fell below the detection 
level by the end of April. For about 3 months the smarm was active: more than 1,000 events 
with magnitudes greater than 1.8 were recorded. 
RELOCATION AND TECTONIC IMPLICATIONS. - six portable one-component stations were 
installed in the epicentral area in order to complement the regional network by the Directorate 
General of Mineral Resources of Jeddah (DGMR). We gathered their data and combined them 
with complementary data taken mostly from the IPRG bulletins. This data set allowed us to 
reIocate 42 events, each location relying on at least 6 P wave arrival-times amongst which 3 
were from the DGMR local network. The accuracy of the locations is much improved over 
Note prisentée par Jean AUBOLJIN. 
I 
- -- 
1412 N. Abou Karaki, L. Dorbatli et H. Haessler 
the previously published ones, performed by the IPRG and by the DGMR. In particular, 
there is far less scatter of the epicentres than on the maps they produced, allowing a better 
understanding of the generating process of the swarm in relation to the regional tectonics. 
The results of the relocation procedure are presented in figure 2.  The epicentres depict 
a narrow zone of activity, about 20 km long, trending in an almost North-South direction, 
off-shore from the city of Haql, and clearly associated to the eastern side of the Gulf of Aqaba. 
Independently from the data used to relocate these events, a composite fault-plane solution 
was worked out using the first P-lyave motions published by the international agencies, ISC 
and EIZTSC, together with those from the UNJ station (National University of Jordan). This 
composite focal mechanism was constructed from the two main events of the swarm (February 
3, 13 h 46 and 23 h 30 respectively) and shows left-lateral strike-slip faulting, if the North-South 
trending nodal plane is taken as the fault plane, with a large reverse component. This solution 
is in fairly good agreement with both the general direction of the distribution of the relocated 
aftershocks and the direction of the maximum principal stress deduced from the analysis of 
recent faults and folds in Jordan (Barjous and Mikbel, 1990; Lyberis, 1988). 
DISCUSSION r\ D COSCLUSIONS. - Although there is still some scatter of epicentres, most of 
them define a narrow zone of activity along the eastern coast of the Gulf of Aqaba. As a rule 
the eastern edge of the fault sl-stem has been recognized as the more active side from geological 
observations both along the Gulf of Aqaba and, more to the North, along the Wadi Araba, as far 
as to the Dead Sea (Ben-Avraham e t  u/. ,  1979; Ben-Avraham, 1985). The left-lateral component 
faulting shown by the composite focal mechanism is in agreement with the general displacement 
of the Arabian plate with respect to the Sinaï peninsula and the inverse component should be 
expected for a compressional stress regime in a NW-SE direction. Thus both the relocation of 
the seismic activity during the 1983 swarm and the focal mechanism lead us to conclude that 
this crisis results from left-lateral displacement along a segment of the large structure which 
limits the eastern border of the Gulf of Aqaba. 
INTRODUCTION. - Le golfe d’Aqaba forme la partie méridionale du grand accident 
décrochant Jourdain-mer Morte-Wadi Araba qui constitue la frontière N W  de la plaque 
Arabie. Le décrochement senestre Ie long de cet accident est la conséquence du mouvement 
différentiel de la plaque Arabie par rappoi-t à la péninsule du Sinaï, résultant de l’ouveiture 
de la Mer Rouge et du golfe d’Aden. 
Une compilation et une revue critique de la sismicité historique montrent que la ville 
d’Aqaba et ses environs ont été affectés à plusieurs reprises, dans le passé, par des 
tremblements de terre destructeurs (Abou Karaki, 1987). On retiendra, en particulier, les 
séismes de 48, 1068, 1212 et 1588 après J. C. Aucun d’entre eux, cependant, ne peut être 
associé de manière certaine B une faille précise, en particulier aux failles du golfe d’Aqaba. 
La sismicité instrumentale de la région du golfe d’Aqaba était à peu p r b  inexistante 
depuis le début du siècle jusqu’à la crise de 1983, au cours de laquelle un millier de séismes 
de magnitude supérieure B 1,s se sont produits entre le 20 janvier et le 20 avril. Quelques 
évènements ont atteint la magnitude 5 ,  mais la crise s’est développée sous la forme d’un 
essaim et non sous la forme d’un choc principal suivi d’une séquence de répliques. 
Plusieurs organismes, nationaux et intelnationaux, ont publié les temps d’arrivée des 
ondes P pour les évknements les plus importants et ont calculé les paramètres de 
leurs hypocentres. Nous avons rassemblé ces données épanes et relocalisé 42 séismes 
La crise sismique du golfe d’Aqaba de 1983 1413 
en combinant les différents temps d’arrivée. La précision des localisations s’en trouve 
sensiblement améliorée, ce qui permet d’apporter des Cléments nouveaux sur la  tectonique 
de la région et l’origine de cette crise. 
CADRE GBOLOGIQUE ET TECTOATQUE. - L’ouverture de la mer Rouge et du golfe d’Aden 
entraîne le déplacement vers le Nord de la plaque Arabie le long du système de failles 
qui se succèdent depuis le golfe d’Aqaba par le Wadi Araba, la mer Morte et le Jourdain. 
Depuis le Miocène, le déplacement cumulé est de l’ordre de la centaine de kilomètres 
(Quennel, 1958; Garfunkel, 1981). Lorsque la €aille principale est décalée vers l’Ouest des 
<< pull-aparts >> se forment, dont la nier Moite constitue l’exemple type, et qui constituent 
l’une des caractéristiques majeures de la région. 
Du détroit de Tiràn au port qui lui donne son nom, le golfe d’Aqaba se présente sous la 
forme d’une profonde dépression longue de 180 km et large de 20 km en moyenne. Des 
campagnes de géophysique marine ont montré qu’il n’était pas foimé d’un << pull-apart >) 
unique, mais de la juxtaposition de trois << pull-aparts )> disposés en éclzelon, limités par 
des failles de direction N20 à N25, et dont les parties orientales paraissent les plus actives 
(Ben-Avraham et al., 1979 ; Ben-Avraham, 1985). La profondeur du golfe d’Aqaba atteint 
1850 m, ce qui le distingue du golfe de Suez qui, bien que plus large, n’excède pas 100 m 
et traduit bien leurs modes de formation différents. 
LA CRISE DE 1983. - Cette crise a débuté le 21 janvier par un séisme de magnitude 
ML = 2,4, qui a été suivi 8 mn plus tard par un évènement plus important, de magnitude 
M ~ = 4 , 4 .  Dans la période du 21 au 30 janvier, 25 séismes de magnitude inférieure à 
4 environ ont pu être localisés par I’Institute for Petroleum Research and Geophysics 
(IPRG) basé à Kolon, près de Tel-Aviv. Le 31 janvier, plusieurs évènements de magnitude 4 
à 4,8 ont été enregistrés. La crise a culminé le 3 février avec trois séismes de magnitude 
voisine ou légèrement supérieure à 5,0, puis s’est poursuivie en décroissant tant en nombre 
d’évènements qu’en magnitude, avant de disparaître, ou tout au moins de passer sous le 
seuil de détection des instruments, le 20 avril. 
RELOCALISATION. - Un réseau temporaire de six stations sismologiques équipées de 
capteurs à une composante verticale a été installé dans la zone épicentrale par le Directorate 
General of Mineral Resources (DMGR) de Jiddah à partir du 10 février afin d’étudier la 
crise sismique (El Isa et al., 1984; Bazzari et al., 1990), malheureusement après son 
paroxisme. De son côté, I’IPRG a continué à enregistrer et localiser les évènements 
susceptibles de l’être avec une précision acceptable ; notons cependant que cette précision 
souffre du fait que les stations les plus proches de la zone épicentrale en sont éloignées de 
plus de 100 km. Les cartes produites par ces deux organismes présentent une dispersion 
assez grande des épicentres, dispersion qui ne pennet pas de relier la crise à des éléments 
tectoniques précis et aisément identifiables (frg. 1). Cependant les deux distributions 
définissent bien la même zone épicentrale, et, de ce fait, il est apparu intéressant de réunir 
les deux ensembles de données afin d’améliorer, si possible, la localisation des foyers. Un 
premier traitement des données des temps d’arrivée disponibles dans les bulletins, à l’aide 
du programme de localisation HYPO71 (Lee et  Lahr, 1975), a permis de déterminer des 
corrections de station qui, dans un second temps, ont été introduites dans le processus de 
localisation afin d’obtenir les solutions définitives. Le modèle de vitesse utilisé est déduit 
des profils sismiques effectués dans la région (El-Isa et al., 1987; Ginzburg et Kashai, 
1981). En outre, n’ont été retenus que les évènements enregistrés par un minimum de 
6 stations, dont 3 au moins du réseau local du DMGR. L’erreur de localisation calculée 
suivant chacune des trois coordonnées spatiales est de l’ordre de 3 km. Cette valeur 
. -  , . . .  
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1414 N. Abou Karaki, L. Dorbath et H. Haessler 
30.C 
I 
AQABA 
O 
v 
MER 
AEDITERRANEE / 
ARABIE 
0 SAOUDITE 
O 30 km 
.I-
- 
34.5 35.5 
Fig. 1. - Localisation par I’PRG (cercles ouverts) des 42 séismes faisant l’objet de la relocalisation. 23 de 
ces séismes ont été IocalisCs par le DGMR (cercles hachurés). La taille des symboles est proportionnelle à 
la magnitude des séismes. Les stations du DGMR sont représentées par des carrés noirs. L’insert donne la 
situation géographique de la région étudiée ainsi que la position des stations de I’PRG, représentées par des 
triangles noirs. 
Fig. I .  - Location by the IPRG (open circles) of the 42 events relocated afteiwards. 23 of these eveu<s have 
been located by the DGMR (hatched circles). The sise of the symbols is proportiorial to the mugilitude of the 
earthquakes. Black squares are the DGMR stations. The box shows the geographical situation of the region 
under study together with rlte IPRG statioizs (black triangles). 
relativement élevée résulte du fait que la plupart des temps d’arrivée n’ont pas été IUS 
avec une précision meilleure que la demi-seconde. I1 n’en reste pas moins que, grâce à 
ce processus, la dispersion des Cpicentres est considérablement réduite par rapport aux 
travaux antérieurs ( f ig .  2). 
I~PLICATIONS mcmaQum. CONCLUSION. - Bien que certains foyers restent dispersés, la 
grande majorité d’entre eux définit une zone épicentrale étroite, longue d’une vingtaine de 
kilomètres, d’orientation N-S, le long de la rive orientale du golfe d’Aqaba, au Sud de la 
localité de Haql. Cette bordure est du système de failles avait déjà été reconnue comme 
la plus active géologiquement, tant au niveau du golfe d’Aqaba (Ben-Avraham, 1985) que 
plus au Nord, jusqu’au niveau de la mer Morte. La profondeur des foyers, le paramètre 
le moins bien contraint, varie de 2 à 15 km. 
Nous avons déterminé le mécanisme au foyer composite des deux séismes du 3 février, à 
13 h 46 mn et 23 h 30 nm, tous deux de magnitude ML = 5,B partir des données mondiales 
(SCI, CSEM) et jordaniennes (UNJ, Université Nationale de Jordanie). Ce mécanisme 
(fig. 2), décrochant conipressif, présente un plan nodal à peu près N-S, en accord avec la 
La crise sismique du golfe d’Aqaba de 1983 1415 
30.C 
29.0 
I 
- 
ISRAËL 
AQABA n 
EGYPTE 
I 
34.5 
ARABIE 
SAOUDITE 
O 30 km -
35.5 
Fig. 2. - Relocalisation de 42 séismes de la crise d’Aqaba en combinant les données de I’IPRG et du DGMR. Le 
mécanisme au foyer correspond aux deux secousses les plus importantes. Les compressions et les dilatations 
sont représentées par des cercles noirs et ouverts respectivement. La donnée en compression sur le plan nodal 
subméridien cache une donnée en dilatation. Ce plan nodal, en trait gras, doit être considére comme le plan 
de faille d’après la distribution des épicentres. 
Fig. 2. -Epicentres of the 42 events relocated after conzbirling the datafioln the IPRG arzd ille DGMR. The coinposite 
focal mechanisni correqonds to ille hvo main events of the swarm. Black and open dors are compressions and 
dilatations respectively. The conipression data on the subineridian nodal plane hides a dilaration. This nodal 
plane (thick line) has to be considered as the fault plane according to the distribution of the epicentres. 
distribution des épicentres des évènements de la crise relocalisés. Le mouvement sur ce 
plan est senestre, et donc conforme au déplacement de la plaque Arabie relativement à 
la péninsule du Sinaï. Le régime général de.compression NW-SE postulé par Barjous et 
Mikbel (Barjous et Mikbel, 1990; Lyberis, 1988) à partir de I’étude des failles et des plis 
récents observés en Jordanie, explique la composante inverse du mécanisme. 
La relocalisation des séismes survenus en 1983 dans le golfe d’Aqaba, ainsi que I’étude 
du mécanisme au foyer des deux chocs les plus importants de cette crise, montrent que 
celle-ci résulte du rejeu d’un segment du grand accident senestre qui suit la rive orientale 
du golfe d’Aqaba et constitue la limite NW de la plaque Arabie. 
Note remise le 26 juillet 1993, acceptée après revision le 29 septembre 1993. 
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et ORSTOM, 213? rire La Fayette, 75010 Paris, Frunce; 
H. H. : EOPG 5, rire René-Descartes, 67000 Strasborirg, France. 


La crise sismique du golfe d'Aqaba de 1983 : implications tectoniques

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