Abstract: Le programme IPEV ArLiTA (Architecture de la Lithosphère de Terre Adélie) a débuté en octobre 2009. Le projet scientifique porte sur la caractérisation des structures et la déformation de la lithosphère néoarchéenne et paléoprotérozoïque en Terre Adélie et George V Land (Antarctique 135 à 145° E). La démarche proposée est pluridisciplinaire et combine différentes méthodes d’analyse et d’interprétation, connectant les observations de terrain aux modèles géodynamiques d’extension lithosphérique. La caractérisation des structures est également multi-échelle depuis l’étude des structures cristallines observées au microscope électronique à l’imagerie des structures lithosphériques à partir d’analyses de données sismologiques. A l’échelle du terrain, l’utilisation d’outils modernes de pétrophysique tels que l’anisotropie de susceptibilité magnétique (ASM) permet une cartographie systématique des structures (foliation, linéation) dans les différents blocs crustaux mis en évidence aux cours des missions du programme GEOLETA, blocs qui représentent différents niveaux de la croûte néoarchéenne et paléoprotérozoïque. Les relations entre les structures cartographiées et les transferts de fluides au sein de la croûte sont également précisées. Cela implique des études géochimiques, en particulier des isotopes stables, des fluides et des minéralisations associées. A l’échelle régionale, l’installation de plusieurs stations sismiques le long de la côte de la Terre Adélie et de George V fournira une contribution essentielle en permettant d’imager les structures tectoniques d’ampleur lithosphérique. Actuellement, en complément de la station permanente du réseau GEOSCOPE localisée sur la base Dumont d’Urville, 4 stations sismiques temporaires larges bandes ont été déployées sur la côte de TA, de la bordure Est du glacier Mertz à l’ancienne base de Port Martin. Ce nouveau réseau de stations sismiques viendra ainsi compléter spatialement les déploiements récents de l’Antarctique Est dont ceux effectués au centre du continent dans le cadre de l’année polaire internationale (IPY). Enfin, la caractérisation des structures lithosphériques en Terre Adélie permettra une meilleure corrélation avec son équivalent septentrional, le craton du Gawler (Australie) et ainsi d’obtenir une première image de l’architecture des structures lithosphériques du continent Mawson, c’est-à-dire une partie majeure du supercontinent Rodinia.

Abstract: We deployed a seismic network along the Adélie and George V coasts in East Antarctica during the period 2009-2012. This allowed us to monitor the cryo-seismic activity of coastal glaciers and to get new insights on the relationship between tidal cycles and ice-stream flows. Systematic icequake detection was performed and reveals a large micro-seismicity at seismometers installed close to floating ice tongues and particularly at a seismic sensor located on the bedrock in the vicinity of the grounding area of the 35 km-broad Mertz glacier, a major outflow of this region, flowing at more than 3 m/day. We detected a large microseismicity (50,000 events detected within 10 months and up to 100 events/hour) characterized by short duration (<2 s), impulsive waveforms and by a rich frequency content between 1 and 20 Hz. The microseismicity was compared with the sea level variation calculated from the regional TUGO tide model validated with 7 regional tide observations. We demonstrated a clear tidal modulation of the icequakes with dominant semi-diurnal, diurnal and fortnightly variations. Each diurnal tidal cycle is related to two icequake activity peaks: a first peak occurs at mid-rising tide and a second peak of much larger amplitude occurs at mid–falling tide, both corresponding to the maximum of sea-level velocity variation. On a two-weeks cycle, the maximum number of icequakes generally coincides with spring tides whereas neap tides do not generate any significant number of icequakes. We propose that the observed icequake activity close to the Mertz grounding area reflects ice (micro) fracturation induced by the friction of the glacier flowing around the rocky outcrop, but also the accommodation of the bending of the ice slab during the falling and rising tides around the outcrop where the seismometer was installed, close in the grounding zone.

Abstract: L’étude des zones de cisaillement d’échelle lithosphérique est un enjeu majeur des géosciences. La compréhension de ces zones où se localise la déformation passe par la cartographie des structures et la recherche de l’extension latérale et l’éventuel enracinement de ces zones dans le manteau.
La zone d’étude, située à l’Est de la Terre Adélie (George V Land) en Antarctique, est caractérisée par une zone de cisaillement d’échelle lithosphérique (Mertz shear zone, MSZ) qui pourrait présenter une continuité avec une zone de cisaillement majeure affleurant au sud de l’Australie : la Kilinjila Shear Zone. Les observations de terrain et les datations par différentes méthodes montrent que le craton de Terre Adélie, situé au sein du bouclier Est Antarctique, n’a pas subi d’évènement tectonique important depuis le Paléoprotérozoïque (1,5 Ma), MENOT et al., 2007. Il représente ainsi un fragment préservé de croûte néoarchéenne et paléoprotérozoique du supercontinent Rodinia, et peut être notamment corrélé au craton de Gawler (Australie du Sud) au sein du Mawson Block (FANNING et al. 1995).
L’étude de la MSZ est un des axes d’étude majeur du programme IPEV-Arlita qui porte sur la caractérisation des structures et la déformation de la lithosphère néoarchéenne et paléoprotérozoïque en Terre Adélie et George V Land (Antarctique 135 à 145°E). L’étude pluridisciplinaire et multi-échelle actuellement menée combine différentes méthodes d’analyse et d’interprétation qui permettent de lier les observations de terrain et les modèles géodynamiques. Certaines caractéristiques de la zone de cisaillement du Mertz ont ainsi pu être mises en évidence :
• Une forte hétérogénéité dans la localisation de la déformation visible sur le terrain et à l’échelle microscopique. La MSZ apparait structurée par une succession de couloirs de cisaillements répartis sur un large volume (extension latérale jusqu’à Cape Gray au moins) et séparés par des zones de plus faible (ou sans) déformation. De plus, les études microstructurales et thermo-barométriques menées par MONNIER (1995), PELLETIER (2001) et DUCLAUX (2006) suite aux campagnes IPEV-Geoleta (1991-2006) et TALARICO et KLEINSCHMIDT (2003) montrent que la MSZ a été active dans des conditions métamorphiques différentes (faciès granulite de moyenne pression, amphibolite et schistes verts) jusqu’à ~1,5 Ga (DI VICENZO et al. 2007).
• Une extension verticale à grande profondeur révélée par l’analyse des enregistrements sismiques. En effet, l’analyse des données des stations sismiques installées le long de la côte de la Terre Adélie et de George V Land dans le cadre du programme IPEV-ArLiTA permet d’imager des structures tectoniques d’ampleur lithosphérique. Les premiers résultats montrent que la croûte épaissie et déformée par la MSZ contribue faiblement à l’anisotropie sismologique enregistrée. De plus, les résultats de cette modélisation associés à l’analyse de l’anisotropie des ondes SKS à Dumont D’Urville (station sismique GEOSCOPE) et à Cape Pigeon en bordure ouest de la MSZ, suggèrent un enracinement de la MSZ dans le manteau lithosphérique à l’origine de l’anisotropie sismique mesurée. Cet enracinement de la MSZ dans le manteau supérieur suppose un couplage croûte-manteau lors de son activation.
Les études à venir sur les échantillons de roche et les données des stations sismiques récupérées lors de la dernière mission IPEV-Arlita 2012 nous permettront de mieux contraindre ces résultats. En effet, les données de trois stations (notamment celle située au coeur de la MSZ sur le Nunatak Correll) devraient nous apporter davantage d’informations pour contraindre les structures et la
déformation associées à la MSZ.
Duclaux, G. (2007). Comportement mécanique des lithosphères continentales chaudes : Evolution des cratons néoarchéens et paléoprotérozoïques de Terre Adélie (Antarctique Est) et du Gawler (South Australia). Université Jean Monnet, Saint-Etienne.
Fanning, C., Daly, S., Bennett, V., Ménot, R. P., Peucat, J., Oliver, R., & Monnier, O. (1995). The “Mawson Block”: Once Contiguous Archean to Proterozoic Crust in the east Antarctic Shield and Gawler Craton, Australia. 7th International Symposium on Antarctic Earth Sciences, Siena (Italy) (p. 124).
Ménot, R. P., Duclaux, G., Peucat, J. J., Rolland, Y., Guillot, S., Fanning, M., Bascou, J., et al. (2007). Geology of the Terre Adélie Craton (135 – 146 ° E). USGS (p. 1047). doi:10.3133/of2007-1047.srp048.
Monnier, O. (1995). Le socle protérozoïque de Terre Adélie (Antarctique Est): son évolution tectono-métamorphique et sa place dans les reconstitutions du proto-Gondwana. Université Jean Monnet, Saint-Etienne.
Pelletier, A. (2001). Etude structurale et métamorphique du socle de Terre Adélie – George V Land (Est Antarctique: un exemple de la transition archéen/paléoprotérozoïque. Université Jean Monnet, Saint Etienne.
Talarico, F., & Kleinschmidt, G. (2003). Structural and metamorphic evolution of the Mertz Shear Zone (East Antarctica Craton, George V Land) : implications for Australia/Antarctica Correlations and East Antarctic Craton/Ross orogen relationships. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 17, 7-13.
Di Vicenzo, G., Talarico, F., & Kleinschmidt, G. (2007). An 40Ar-39Ar investigation of the Mertz Glacier area (George V Land, Antarctica) : Implications for the Ross Orogen-East Antarctic

Abstract: The Mertz shear zone (MSZ) located in George Vth Land (67S, 145E) is a key area to understand tectonic relationships between the Neoarchean-Paleoproterozoic Terre Adélie Craton (TAC) and the Early Paleozoic units of Cape Webb and Penguin Point. The MSZ is therefore a major structure that represents the eastern boundary of the East Antartica Shield. In addition, the MSZ that recorded dextral strike-slip movement estimated at 1.7Ga could be correlated to the Kalinjila shear zone a large scale mylonitic structure outcropping at the east of the Gawler Craton (South Australia). In order to better understand the MSZ dynamics, we developed a
multi-disciplinary approach with the French polar institute (IPEV) through the Arlita program (Architecture de la Lithosphere de Terre Adélie). Four temporary seismic stations were deployed on both sides and above the MSZ from October 2009 to October 2011 to map the deep tectonic structures. We analysed receiver functions to evaluate Moho depth and seismic anisotropy through the splitting of SKS waves to analyze the prolongation of the MSZ structures into the mantle.
Results from receiver functions reveal Moho depths of 40-44km for the TAC, about 36 km under the MSZ and 28km for the Paleozoic domain. These results show that the MSZ delimit two crustal blocks with different thicknesses. Our study is consistent with crustal thicknesses estimated by Fontaine et al. (2012) in South Australia in the Gawler craton (>40km) and in the Delamerian orogen terrains (31km). However, the transition between the thick craton and the Paleozoic crust is sharper at the MSZ than in south Australia. Seismic anisotropy in the MSZ area was studied from events of magnitudes ranging from 5.9 to 7.0. In addition, petrological and crystallographic fabrics of the crust were carry out in order to better constrain the observed SKS delay times. The measurements of the splitting parameters show a fast polarisation direction () parallel to the E-W coast and delay times (dt) ranging 0.5 to 1s at most stations. These results are similar to splitting parameters observed at the permanent Geoscope Dumont D’Urville station (DRV:  = 80N, dt = 1s) located in the Paleoproterozoic (1.7Ga) domain of TAC.
Although we observe an important offset in the Moho depth across the MSZ, no evidence of distinct seismic anisotropy is found. Questions thus remain concerning the prolongation into the mantle of this large strike-slip shear zone.

Abstract: La côte de la Terre Adélie (Est Antarctique) met à l’affleurement des fragments crustaux d’âge néoarchéen (2.5 Ga) et paléoprotérozoïque (1.7 Ga) qui constituent un ensemble unique au sein du continent Est-Antarctique. Le Craton de Terre Adélie (TAC) se distingue ainsi par l’importance de l’événement paléoprotérozoïque (1.7 Ga) et l’absence de réactivation grenvillienne (1 Ga) et panafricaine (Ross, 0.5 Ga), Ménot et al. 2007.
Les différents blocs du TAC sont marqués par une tectonique en transpression qui se matérialise par des zones à structures horizontales (structures en dômes) au contact de larges couloirs de cisaillement verticaux. Certaines de ces structures sont d’échelle plurikilométrique et trouvent leur continuité au niveau du craton du Gawler au sud de l’Australie. Les structures et la déformation de la Terre Adélie sont étudiées depuis 2009 dans le cadre du programme ArLiTA (Architecture de la Lithosphère de Terre Adélie). La démarche adoptée est pluridisciplinaire et combine différentes méthodes d’analyse et d’interprétation, connectant les observations de terrain aux modèles géodynamiques. La caractérisation des structures est également multi-échelles depuis l’étude des structures cristallines observées au microscope électronique à l’imagerie des structures lithosphériques à partir d’enregistrements sismologiques. Les travaux menés dans le cadre de ce programme permettent ainsi de définir une première image 3D des grandes structures du TAC et de préciser les modalités de la déformation de la croûte continentale à la transition Archéen – Paléoprotérozoïque, période charnière de l’histoire de la Terre.