De l’amincissement continental à l’inversion tectonique : Interaction entre processus tectoniques et systèmes sédimentaires - Sorbonne Université Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2019

From continental thinning to tectonic inversion: Interaction between tectonic processes and sedimentary systems

De l’amincissement continental à l’inversion tectonique : Interaction entre processus tectoniques et systèmes sédimentaires

Abstract

Ce manuscrit qui porte sur la dynamique des bassins et des marges en termes d’interaction tectonique et sédimentaire s’articule en trois chapitres, les deux premiers présentent mes travaux de recherche et le troisième mes perspectives de recherche. En annexe est présenté mon curriculum vitae étendu. Au cours de mes activités de recherche, j’ai utilisé plusieurs méthodes géophysiques complémentaires pour l'étude d’un processus géodynamique : l’ouverture et la réactivation des bassins océaniques, sur des chantiers-clés que sont le Golfe d'Aden, la marge centrale du Mozambique et le bassin d’Alboran. J’aborderai tout d’abord les processus d’amincissement de la lithosphère continentale jusqu'à rupture et initiation de la lithosphère océanique (Chantiers Golfe d’Aden et Mozambique) avant d’aborder la réactivation des bassins par inversion tectonique (Bassin d’Alboran). Le Golfe d’Aden est un bassin océanique jeune (rifting Oligo-Miocène) bordé de marges continentales conjuguées bien identifiées, peu nourries et dont la partie proximale est actuellement émergée. Son orientation moyenne N75°E est très oblique par rapport à sa direction d’ouverture N30°E, indiquée par les failles transformantes. Il s’étend d’ouest en est à partir de l‘Afar sur près de 1500 km, avec une influence du point chaud qui décroît progressivement vers l’est. L’objectif était de préciser les structures des marges conjuguées et celles du domaine océanique, d’étudier le passage entre le rifting et l’accrétion ainsi que son évolution, et de tenter de comprendre l’influence du point chaud Afar sur la lithosphère en extension. La fragmentation du supercontinent Gondwana est à l’origine de la marge passive du Mozambique central, l'Afrique et l'Antarctique ayant été séparées pendant la période Jurassique moyen. Bien que la cinématique des plaques, pendant la phase d’accrétion océanique, soit bien contrainte, l'ajustement initial des continents africain et antarctique, leurs premiers mouvements relatifs et les premières architectures de marge restent encore mal connus. Des profils de sismique réflexion multi-traces ont été utilisés pour identifier les principaux domaines de croûte et sa structuration dans les régions d'Angoche et de Beira au niveau de la marge centrale du Mozambique (Senkans et al. 2019). L’interprétation sismique couplée aux résultats des données géophysiques et géologiques existantes nous ont permis de proposer un modèle de déchirure continentale. Ce modèle est en faveur d’un rifting polyphasé de la marge centrale du Mozambique. Nos résultats suggèrent une segmentation de la marge centrale du Mozambique avec une océanisation localisée d'abord dans le segment d’Angoche. La formation de la première croûte océanique dans le segment de Beira est probablement retardée par la formation et l'avortement du rift situé au nord de Beira. Dans le domaine d’Alboran, l’inversion tectonique en contexte de convergence oblique, la variation des directions de convergence au cours du temps, ainsi que l’héritage structural du bassin engendrent un fort partitionnement de la déformation (d’Acremont et al. 2014 ; Lafosse et al. 2016). La géométrie des failles récentes en mer a été précisée grâce aux données d’imagerie haute résolution des campagnes océanographiques pilotées par l’ISTEP et par le CSIC (d’Acremont et al. 2014 ; Lafosse et al. 2016 ; Estrada et al. 2018 ; Galindo Zaldivar et al. 2018). D’autre part, l’initiation, la géométrie, la nature et le développement de la sédimentation du bassin offshore, dominée par la sédimentation gravitaire et contouritique, sont influencés par les variations morphologiques rapides dues à l’inversion tectonique (Ercilla et al. 2016, 2019; Juan et al. 2016 ; Rodriguez et al. 2017). L'importance de ce couplage entre les flux sédimentaires et l'activité tectonique intense depuis le Tortonien a été caractérisée par l’identification des cortèges sédimentaires et des surfaces majeures associées aux séquences syn-tectoniques, et par la cartographie des séquences d’extension régionale (Lafosse et al. 2018). Nos résultats impliquent que la convergence Afrique-Eurasie ne peut à elle seule expliquer le comportement transtensif du bassin de Nekor. Ils pourraient donc indiquer l’influence de processus plus profonds (délamination, déchirure du slab) en accord avec la direction d’échappement vers le SO du bloc Bético-Rifain. Mon projet de recherche s’appuie sur des données de géophysiques acquises à terre et en mer. Je continuerai à valoriser les données des campagnes océanographiques acquises en mer d’Alboran Marlboro-1, -2 et SARAS (2011, 2012) mais de nouvelles acquisitions sont programmées ou à soumettre aux appels d’offres à venir (AlbaCore et projets Chypre, Sicile…). Sur le domaine d’Alboran, les données de ces campagnes de terrain permettront (i) d’imager les structures à l’échelle crustale ; (ii) de mettre en évidence des niveaux profonds liés au bassin Serravalien-Tortonien réactivé ; (iii) d’imager les failles actives à terre liées aux évènements sismiques d’Al Hoceima et de les relier aux données offshore ; (iv) de confirmer ou infirmer la présence dans les séries quaternaires de cortèges sédimentaires cycliques à 100 000 ans ; et enfin (v) de préciser le modèle d’évolution structurale et cinématique du bassin Alboran depuis sa formation. L’objectif est d’utiliser les résultats des acquisitions récentes à terre (projet DAMAGE), d’autres projets géophysiques à venir couplés avec la future campagne de carottage en mer sur le N/O Marion Dufresne (Albacore) afin de réaliser une étude intégrée des interactions entre les systèmes sédimentaires, l’activité tectonique pliocène-quaternaire et les variations du niveau marin. Les thématiques portent sur les différents systèmes sédimentaires, la géomorphologie, la tectonique, la géodynamique et la cinématique. Depuis 5 millions d’années les failles actives et les plis de croissance ont un contrôle sur les circulations des masses d’eau enregistrées dans les dépôts de contourites. Les variations du niveau de la mer contrôlent les interfaces entre ces masses d’eau. L’ensemble des processus de dépôts (contourites, turbidites) et d’érosion (terrasses marines) enregistrent les interactions entre processus sédimentaires et tectonique active. La stratigraphie séquentielle à haute résolution, calée en temps grâce aux carottes de la campagne Albacore, nous permettra de quantifier les mouvements verticaux de la marge sud inversée. La caractérisation en mer comme à terre des objets géologiques attribués à l’inversion/réactivation du bassin permettra de quantifier les mouvements horizontaux et verticaux. Une analyse de la répartition géographique et stratigraphique des sorties de fluides, des glissements sous-marins, des contourites, des structures tectoniques néoformées et héritées ainsi que de la répartition des séismes et des propriétés mécaniques des sédiments, sera réalisée en vue de contraindre leurs interactions et en particulier les facteurs favorisant et contrôlant les glissements gravitaires. Ces différents objets géologiques sont des signes directs ou indirects de la réactivation du bassin. Des projets de campagnes à la mer, à Chypre et en Sicile sur ces mêmes thématiques seront également développés.
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Cite

Elia d'Acremont. De l’amincissement continental à l’inversion tectonique : Interaction entre processus tectoniques et systèmes sédimentaires. Sciences de la Terre. Sorbonne Universite; Institut des Sciences de la Terre de Paris, ISTeP, 2019. ⟨tel-04043575⟩
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