Le Liban, situé à l’intersection des plaques africaine et arabique, est une région sismiquement active et géologiquement complexe. Son contexte tectonique est dominé par le système de failles transformantes du Levant, formant une courbure qui soulève le Mont-Liban.

La caractérisation de la structure crustale est essentielle pour une localisation précise de la sismicité et pour une meilleure compréhension de l’aléa sismique du pays. La méthode des fonctions récepteur (RF), qui est la méthode principale utilisée dans cette étude, isole les phases converties PS au niveau des discontinuités du sous-sol, telles que le Moho, capturant ainsi la réponse structurale de la Terre au champ d’ondes télésismiques incident.

Dans ce travail, une modélisation synthétique est utilisée pour caractériser l’effet des interfaces inclinées et des couches anisotropes sur les RF.

Ensuite, la méthode H-k stacking permet d’estimer les paramètres crustaux, notamment la profondeur du Moho et le rapport Vp/Vs. Une inversion bayésienne des temps d’arrivée des ondes converties directes et multiples est également utilisée afin d’estimer les propriétés crustales et leurs incertitudes associées. Les données de deux stations permanentes à large bande ont été analysées. Les résultats indiquent un Moho incliné vers le sud-est, avec une épaisseur crustale d’environ 35 km sous l’une des stations, tandis qu’une couche crustale inférieure anisotrope est déduite sous l’autre station, avec une épaisseur crustale comparable. L’étude est étendue à 19 stations à large bande temporaires afin d’améliorer la couverture spatiale et d’affiner l’imagerie crustale au Liban. Combinée aux données des stations permanentes, l’analyse montre une épaisseur crustale variant de 26 à 35 km environ, avec des indices de couches inclinées et anisotropes dans plusieurs régions.

Les résultats indiquent que l’épaisseur crustale maximale est localisée sous le Mont-Liban. Cet épaississement indique une déformation transpressive, la faille de chevauchement du Mont-Liban intensifiant la compression sous le Mont-Liban. Ces modèles crustaux offrent une première vision globale des variations d’épaisseur et de composition de la croûte au Liban.

Lebanon, situated at the intersection of the African and Arabian plates, is a seismically active and geologically complex region. Its tectonic setting is dominated by the Levant Transform Fault system, forming a restraining bend that uplifts the Mount Lebanon mountains.

Characterizing the crustal structure is essential for an accurate location of the seismicity and for a better understanding of the seismic hazard of the country.  Receiver Functions (RF), the main method used in this study, isolate P-to-S converted phases at subsurface discontinuities such as the Moho, thereby capturing the Earth’s structural response to the incident teleseismic wavefield. In this work, synthetic modeling is used to characterize the effect of dipping interfaces and anisotropic layers on RF. Subsequently, the H-k stacking method allows the estimation of crustal parameters, including Moho depth and the Vp/Vs ratio.

A Bayesian inversion of the arrival times of the forward and backscattered converted waves is also used to estimate crustal properties and their associated uncertainties. Data from two permanent broadband stations are analyzed. The results indicate a southeast-dipping Moho, with a crustal thickness of approximately 35 km beneath one of the stations, while an anisotropic lower crustal layer is inferred beneath the other station, with a comparable crustal thickness.

The study is further extended to 19 temporary broadband stations to improve spatial coverage and refine crustal imaging across Lebanon. When combined with the permanent stations, the analysis reveals crustal thickness ranging from approximately 26 to 35 km, with evidence of dipping and anisotropic layers in several regions.

The results indicate that the maximum crustal thickness is localized beneath Mount Lebanon. This thickening reflects transpressional deformation, with the Mount Lebanon Thrust fault intensifying the compression beneath Mount Lebanon. These crustal models provide a first comprehensive view of thickness and composition variations in Lebanon.

Ali Janbein, géophysicien-sismologue, METIS.

Lieu
Laboratoire METIS, Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie
4, place Jussieu 75005 Paris
Salle Ghislain de Marsily, tour 46-56, 3^e étage.

Visio
https://zoom.us/j/92681034539