Messinian canyons morphology of the Rhône and Ardèche rivers (south-east France): new insights from seismic profiles
Morphologie des canyons messiniens du Rhône et de l'Ardèche : apport de nouveaux profils sismiques
Résumé
Twelve available two-way time high-resolution seismic reflection profiles located in the central part of the middle Rhône valley are interpreted. In addition, one of the profiles was reprocessed to determine the P-wave velocities of the main geological units and to convert this profile into a depth cross section. The Lower and Upper Cretaceous units are clearly identifiable on all the profiles, along with the Messinian Erosion Surface (MES) carved out during the Messinian Salinity Crisis (MSC) by the paleo-Rhône and its western tributaries, the Ardèche and Cèze paleo-canyons. The Plio-Quaternary fill of these paleo-canyons shows at least 4 main units with an overall transgression. The combination of geological data from geological maps, geological field surveys and borehole data made it possible to model the MES in 3D at the scale of the region, and to produce depth/elevation model. From a geological point of view, the interpretation of the seismic profiles enabled us to reconstruct the stages in the sub-aquatic filling of the Messinian-Pliocene aggradation of the paleo-river. Several Mass Transport Deposits (MTDs) were identified both during the drop and during the rise in the Mediterranean Sea level. From a geomorphological point of view, this study provides new insights in the route and longitudinal profile of paleo-rivers and, in particular, it deepens the profile of the Paleo-Rhône at the latitude of the Tricastin region (up to 700 m b.s.l.) and significantly modifies the course and depth of the Ardèche proposed in previous studies. The N-Ardèche river, known to develop a karstic system during the MSC, is connected to a deep canyon, most likely through a karstic pocket valley, as suggested by the very steep longitudinal profile of the MES. Finally, from a structural point of view, our interpretation of the seismic profiles shows a broad ENE-trending anticline structure associated with a normal fault which apparently did not affect the Mio-Pliocene fill. In the southern part of the area, near the Uchaux anticline, the imaged structures suggest the presence of a recent (syn- to post-Pliocene) fold propagation fault. In addition to all the new information on the geology, morphology and methods of excavation and filling of the Messinian paleo-canyon, the proposed topographic model of the paleo-canyon is crucial for modelling seismic movement in the context of a basin with a complex geometry and, in particular, for the numerical assessment of site effects in a context of low seismicity.
12 profils de sismique-réflexion à haute résolution situés dans la partie centrale de la moyenne vallée du Rhône ont été interprétés. Un des profils a été retraité pour déterminer les vitesses des ondes P des principales unités géologiques et pour convertir cette ligne en une coupe en profondeur. Sur tous ces profils, les unités du Crétacé inférieur et supérieur sont clairement identifiables, de même que la surface d'érosion messinienne (MES) creusée pendant la crise de salinité messinienne (CSM) par le paléo-Rhône et ses affluents de rive droite, les paléo-canyons de l'Ardèche et de la Cèze. Le remplissage Plio-Quaternaire de ces paléo-canyons montre au moins 4 unités principales témoignant d'une transgression globale. La combinaison des données issues des cartes géologiques, des études de terrain et des données de forages a permis de modéliser la MES à l'échelle de la région. D'un point de vue géologique, l'interprétation des lignes sismiques a permis de proposer une reconstruction des étapes du remplissage sub-aquatique de l'aggradation messino-pliocène des paléo-rivières. Plusieurs épisodes de dépôts de transport de masse (MTD) ont été interprétées comme résultant de différents cycles eustatiques. D'un point de vue géomorphologique, cette étude fournit de nouvelles informations sur le tracé et le profil longitudinal des paléo-rivières et, en particulier, elle approfondit le profil du Paléo-Rhône à la latitude de la région du Tricastin (jusqu'à 700m sous le niveau de la mer) et modifie de manière significative le cours et la profondeur de l'Ardèche tel qu'il a été proposé dans des études antérieures. La Paléo-Ardèche, connue pour développer un système karstique pendant la MSC, est connectée à un profond canyon, très probablement par le biais d'une reculée karstique, comme le suggère le profil longitudinal très abrupt de la MES. Enfin, d'un point de vue structural, l'interprétation des lignes sismiques montre une large structure anticlinale orientée ENE associée à une faille normale d’extrados qui n'affecte apparemment pas le remplissage mio-pliocène. Dans la partie sud de la zone, près de l'anticlinal d'Uchaux, les structures imagées suggèrent la présence de failles ayant eu une activité récente (syn à post-pliocène) associée au rejeu de cet anticlinal. Les nouvelles informations apportées par cette étude sur la géologie, la morphologie et les processus de creusement et de remplissage du paléo-canyon messinien ont permis de proposer un modèle topographique du paléo-canyon. Concernant l’évaluation de l’aléa sismique, l’utilisation d’un tel modèle est cruciale pour modéliser les effets de site dans un bassin à géométrie complexe dans un contexte de faible sismicité.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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