Abstract EN:

L’émergence de l’Islande résulte de la superposition du point chaud islandais et de la dorsale médio-atlantique. Ainsi, les processus tectoniques et volcaniques sont intimement liés dans cette région. Même si, dans ces dernières décennies, la compréhension des processus tectono-volcaniques a connu un progrès important, l’orientation et les magnitudes relatives des contraintes crustales ainsi que la géométrie des structures restent peu étudiées. La Zone Volcanique Est, qui constitue la partie centrale de l’île à laquelle se surimpose en partie le glacier Vatnajökull, offre la possibilité d’étudier les interactions entre les processus tectoniques et les processus volcaniques, car elle présente les systèmes tectono-volcaniques les plus jeunes (3Ma), affectés de nombreuses failles kilométriques en surface, et les plus actifs en terme de micro sismicité et de volcanisme. Dans les zones de paléo-rifts la continuité avec ces systèmes tectono-volcaniques permet d’accéder aux structures cassantes fin-pliocènes et pléistocènes exhumées par l’érosion. Nous avons utilisé trois approches pour caractériser la fracturation et l’état de contraintes crustales : (1) les techniques de géomorphologie quantitatives issues de la photogrammétrie pour les traces de surface des failles et fissures en utilisant une collection de photographies aériennes pour reconstruire une mosaïque 2D et des modèles stéréoscopiques pour cartographier et évaluer le rejet de failles, accompagnées d’une validation terrain dans des secteurs choisis ; (2) des techniques d’inversion des vecteurs glissements des mécanismes au foyer pour reconstruire les champs de contraintes actuelles, incluant des tests de damier (checkerboard) avec des données synthétiques et de perturbations aléatoires pour évaluer la robustesse des inversions ; (3) des techniques d’inversion des vecteurs glissements des paléo-failles pour établir l’évolution de l’état des contraintes sur le terme. Dans les zones de rift actives, les champs de contraintes actuelles se caractérisent par des régimes normaux et décrochant, associés à des rapports de forme élevés (S1 = S2). Le comportement sismotectonique se caractérise donc par des permutations de contraintes. En termes d’orientation, deux directions principales ont été estimées : une direction d’extension parallèle à la direction d’ouverture du rift (globalement N°105E, DeMets et al. 1990) et une autre déviée voire perpendiculaire à cette dernière. Ces directions déviées sont probablement liées à la présence de chambres magmatiques, que l’on peut considérer comme des inclusions élastiques, et à l’action de la suppression de fluides, qui doivent jouer un rôle de premier ordre sur le champ de contraintes local, là où les volcans actifs sont présents. L’influence du glacier Vatnajökull sur le champ des contraintes actuel reste délicate à estimer. Certains auteurs avancent que celle-ci serait peu significative à l’échelle de temps sismotectonique (20 ans). En surface, les mécanismes de fracturation ont pu être déduits à partir des systèmes volcaniques les plus récents dont Bardabunga-Veidivötn, Gŕ́imsvötn-Laki et Kverkhnj́ukar. Nos résultats montrent que la distribution des longueurs de failles en fonction des rejets suit une loi de puissance. Cette distribution met en lumière la croissance des failles par coalescence de fractures voisines, processus confirmé dans d’autres segments du rift islandais. Les systèmes volcaniques s’organisent généralement en larges structures de type graben. La forte régularité de la fracturation en surface et les modes de rupture déduits (tension en surface et cisaillement à ‘500 m de profondeur) permettent de déduire l’orientation de la contrainte horizontale minimum, S3, qui est estimée en moyenne à N 130° E. Dans les zones hors rift, les paléo-failles montrent des régimes normaux et décrochant. Les directions de contraintes principales présentent deux directions de S3 : une direction cohérente avec l’extension et une déviée par rapport à celle-ci. Ainsi, nous proposons que les paléo-contraintes déviées, de la même façon que pour le champ de contraintes actuel, pourraient être liées aux processus volcaniques anciens. La comparaison en termes d’orientations de la contrainte horizontale minimum entre les zones de rift actives et hors rift montre une bonne cohérence avec l’ouverture du rift. A la différence de ce qui a été observé pour les mécanismes de fracturation dans la croûte, les zones superficielles sont dépourvues des régimes décrochant. D’ailleurs, les contraintes actuelles tendent à montrer un continuum entre les régimes décrochant et normal (S1 S2) alors que les paléo-contraintes semblent montrer des régimes purement décrochant et purement normal (avec un rapport de forme faible). Ces comportements différents peuvent s’expliquer (1) par un biais méthodologique introduit par l’observateur et (2) par la différence d’échelle dans l’espace et le temps différente (de quelques années à plusieurs millions d’années).