bassins sedimentaires

BASSINS SEDIMENTAIRES
I.
CLASSIFICATION
A. Classification des bassin et régimes tectoniques
 Régime extensif (Cf. fig. 2)
 Rifting (étirement de la lithosphère continentale ~ 30km )
Bassin sed en
dépression
Remontée du MOHO

Bassin Extensif tardi- orogénique sur croûte épaissie ( 40-60km )
CS cassant, fragile  10-15km  Conrad
CI très ductile  30 km  MOHO




En Régime compressif (cf. fig. 3)
Bassin molassique ( ex : bas Dauphiné ,Vallée du Rhône…)
avant chaîne essentiellement : produits de la chaîne en voie de surrection
arrière compression surtout si la chaîne est en éventail (Pyrénées)
 En Régime compressif décrochant (cf. fig.4)
 Bassin transtensifs (Pull-apart) ( Ex : Bassin houiller du MC / Bassin de Laval MA )
 faille en relais pouvant jouer dans un syst. distensif /compressif (dpt de la région où
elles jouent)
B. Forces aux limites et forces de volumes (cf. fig.5&6)
Forces aux limites =crées par l’asthénosphère = Moteur
Forces de volumes = forces gravitationnelle (tjrs présentes) poussé d’achimède/poids du
relief
3 a/b formation d’un relief
a. oxx (forces aux limites) >>> ozz (forces de volume)
b. oxx (forces aux limites) > ozz (forces de volume) v↑
3c diminution des FOL, FV ↑↑&>>
 création d’un bassin sed. & remontée de la racine =Période tardi orogénique
1. FOL ont disparu
 étalement gravitaire imposé par les FV
2. divergence extension FOL très importante
 amincissement, Blocs Basculés
4. Fin de l’étalement gravitaire conditions o limites sont divergentes car croûte épaissie
C. Classification des Bassin à l’échelle globale (cf. fig.7-9)
II.
FACTEURS CONTROLANT LE GEOMETRIE DES BASSINS
A. Rhéologie de la lithosphère&couplage fragile du ductile (cf. fig.10-13)


Limite thermique : base de la lithosphère est de 1300°c
Limite sismique LVZ (onde P) = péridotite devient ductile (↑ p° => - fragile)
Comportement de la lithosphère (fig.10-11)
Croûte continentale supérieure fragile, failles cassantes s’amortissent à la limite de
celle-ci
Croûte continentale inférieure  ductile, température augmente
Manteau lithosphérique sup.  fragile, les péridotites sont cassantes température pas
assez élevée
Manteau lithosphérique inf.  comportement de +en + ductile
Si on applique des contraintes extensives :
CS=> se rompt avec aspect listrique, de – en – rectiligne, + souple car la T° ↑  roche
devient ductile
Test en laboratoire de la résistance des matériaux aux cisaillement (cf. fig.12)
Couplage entre les couches (fig.12)
CS fragile/CI ductile  couplage + ou – fort
Qd la croûte est soumise à des contraintes ce couplage cède ou ne cède pas
 création de niveau de décollements
tte discontinuité  zone de fragilitéruptures à l’ échelle de la lithosphère ou
minéral/cristal
CS/CI  Discontinuité de Conrad
C/M Discontinuité de MOHO
 contrôle la géométrie des bassins sédimentaire crée par des contraintes divergentes
selon les facteurs :
- Epaisseur
- T°
- Nature chimique
B. Structure héritées: Failles Normales en rampes et paliers (cf. fig.14-15)
Modèle de FN complexe en Rampes et Paliers fig.14
CC soumise contrainte  déformation  failles
Si new cycle de contrainte anc. failles réactivées ex failles hercynienne rejouent pdt
Orogenèse Alpine

Niveau de Décollement dans la couverture sédimentaire
Géométrie des bassin extensifs fig.14
 Rampe simple et palier
1Transition fragile/ductile transition progressive
 Rampe Listrique
1 FNDemi graben
Anticlinal de compensation
2- Transition Fragile/Ductile FN assez rectiligne ds dom. Fragile puis évolution brutale
dans domaine ductile plane
 Rampe Plane
- Pseudo- anticlinal de compensation
- Effondrement brutal  pas de niveau qui accommode la déformation
- 2 FN  graben de compensation
 Association complexe de Rampes et Paliers
3- 2 syst de faille qui se suivent car transition F/D F/D progressive
- création d’un ½ Graben après extension
ms faille trop profonde pour affecté le niveau supérieur dépression accommodée par un
synclinal sur Rampe = présence du 2ème niveau fragile
- 2 anticlinaux Inf. /Sup.
4- 2 syst de faille qui se suivent car transition F/D F/D brutale
- création d’un Graben après extension
ms faille trop profonde pour affecté le niveau supérieur dépression accommodée par un
synclinal sur Rampe = présence du 2ème niveau fragile
- 1 pseudo anticlinal de compensation inférieur
C. Notion d’accommodation tectonique&Subsidence (cf. fig.16-17)



Espace disponible : Epaisseur d’eau qui est dispo pour la sed
Niveau de base : surface virtuelle qui en mer en confondue avec la limite d’action des
vagues de tempête& beau temps.
Accommodation : épaisseur de la sed. +espace disponible

Géométrie des bassins sed fonction :
- vitesse de variation d’accommodation (V.Ac)
Elle mm fonction :
o des variations eustatiques (∆ E)
o de la mobilité du substratum :
 Surrection Tectonique, Thermique : -∆S
 Subsidence Tectonique, Thermique par surcharge sédimentaire : ∆S
CREATION ACCOMODATION
↓ ACCOMODATION
+∆E: montée du niveau marin
- ∆E: ↓ du niveau marin absolu
(glacio-eustatique seulemt)
- ∆S: surrection du substratum du
+∆S:
subsidence
basin (tecto., doming, réq
- vitesse d’apport & création (sed détritique) (V.Sed)
(tecto,thermik,surcharge sed,req
isostatique)
thermik)
Rapport V.Ac/V.Sed
1/ A/S > 1 accommodation sup à l’apport de p° sed
 montée du niveau de base
 ↑ de l’espace disponible  préservation de la sédimentation
2/ A/S= 1
 Sédimentation peu épaisse constamment envoyée vers le large transit
 Observé surtout sur la PF
3/ A/S<1 apport sed supérieur l’accommodation
 Descente du niveau de base (indep du niveau marin
 ↓de l’espace disponible  erosion
1. Histoire de la subsidence (cf. fig.18&19)
cf. fig.18
1) Etirement instantané ex: de la distension tardi-hercynienne au Permien
 Subsidence initiale assez importante
 ↓ h. de la chaîne  création de dépression
2) Réajustements thermiques  Subsidence thermique
 Remontée asthénosphérique (granites du MC, MA)
Réajustement de l’eq (desc)  Subsidence Tectonique
 L’ensemble de la lithosphère descend
3) Réajustements de l’eq du fait du poids des sed Subsidence par surcharge sed.
 bassin de Paris
cf. fig.19 : facteur contrôlant la géométrie des bassins
stade rift/océan étroit/basculement des la marge/fin basculement de la marge/sub. Par
surcharge sed
2. Les différents types de subsidence (cf. fig.20-28)
 Subsidence fléxurale : bassin d’avant chaîne (cf. fig.20)
Due à la surcharge de la chaîne de montagne sur la lithosphère continentale
Une nappe de chevauchement =>
- Zone A-B déformation vers le bas
 subsidence fléxurale formant un bassin sédimentaire
 ↓ de la subsidence + on s’éloigne de la nappe
-
Point d’inflexion va varier en fonction de la variation du niveau marin
 Si le bassin sed se remplie on a une ↑ du nivo marin ↑ accommodation
 Si ↓ nivo marin ↓ accommodation ms période subsidence cette
accommodation est moindre
-
Zone en surélévation (craton)

Contrainte intraplaque (uplift et subsidence de la croûte continentale (cf. fig.21) type
bassin parisien depuis distension tardi-orogénique au Permien
Uplift/Y de subsidence
S’explique par la rhéologie des roches

Contrainte intraplaque (uplift et subsidence de la croûte continentale (cf. fig.22) type
bassin marginal
Récapitulatif (cf. fig.23)

Structure compressive a courte longueur d’onde et variation locale de la subsidence
(cf. fig.24&25)
On observe :
- déplacement progressif des contraintes  répétition des niveaux de décollements
 bassins fléxuraux en plusieurs parties dpt du nombre de chevauchement

Comparaison subsidence totale/part tectonique (cf. fig.26)
La roche sédimentaire se compacte.
Cette compaction varie selon sa nature :
- L’argile se compacte de façon importante ( perte de H20 )
- Roche carbonaté bcp –
 Nécessité d’en tenir compte pour établir la valeur de la sédimentation (décompaction)
Si on enlève la surcharge sédimentaire alors la subsidence tectonique
Bassin type rift distension crustal  accommodation tectonique d’enfoncement
Marge passive dissymétrie  subsidence thermique
Bassin d’avant pays  surcharge de la nappe chevauchantes flexuration
Bassin intra  distension + surcharge lithosphère
Hemi graben /graben  jeu de FN+ distention tardi –orogénique
 La subsidence tectonique dpt du bassin considéré

Différents types de subsidence des principaux modèles de Bassin (cf. fig.27)
Selon la profondeur le fonctionnement va varier
Marge active  subsidence très rapide > marge passive > bassin de PF

III.
Tableau récapitulatif (cf. fig.29)
BASSIN EXTENSIFS INTRAPLAQUES
A. Tardi- Orogénique (cf. fig.30-33)
fig.30-32
fig.33
Bassins TO fonctionne par saccades successives
1er dépots sed se trouve à l’ouest
Pendage  vitesse de l’extension valeur de la subsidence
CL  La subsidence est liée d’une part
o A la tectonique extensive (Rift ; MP ; BSI)
o A la tectonique compressive (MA, BAP)
o Surcharge sédimentaire qui est suffisante pr entretenir une subsidence
B. Rift (cf. fig.34-43)
LC par phénomène d’ext subit des ruptures
Partielle  rift continental
Total  basalte Océan cas où la convexion mantellique est suffisamment permanente
pour induire une rupture de celle-ci
Elle peut se déplacer ou cesse (bloquée par une contrainte compressive Rift ouest
Européen)
Rifting Passive / Rifting Actif (fig35-39)

Rifting Actif fig.35-36



Entraîné par une remontée mantellique, amincissement de LC 
l’apparition d’un rifting
Toujours associé à un bombement de la Lc
Rifting Passif fig.37-38


Du à la convexion asthénosphérique elle va suivre ces mvt
Passe pas nécessairement par le bombement lithos en revanche quand
elle est déchiré soulèvement des bords du rift (apport de chaleur)
 Rifting Avorté fig.39-40
 Exemple du Bassin Parisien « Sag Basin »
Rifting par distension tardi hercynienne sur croûte épaissie ms qui ne va pas jusqu’au
déchirement
Survit grâce :
 Par subsidence thermique entretenue
 Par subsidence due à la sur charge sédimentaire
Sédimentation du Rift (fig 41-42)



Sédimentation la mm déformation que la LC : Sédimentation anté-rift
Sédimentation en éventail : Sédimentation Syn Rift
Sédimentation sans déformation : Sédimentation Post Rift
Tectonique de Rupture Extensive (fig 43)
Les 2 croûtes ne répondent pas = la mm distenssion
CS Faille Cisaillante simple
CI Faille Cisaillantes Pur
Cisaillement simple = B étroit et profond
Cisaillement Pur = B large et assez subsident
La réponse d’une CC soumis à l’extension dpt de son histoire tectonique FIFN (SS)
Schéma Bilan (fig 44)
C. Marge Passive (cf. fig.44-51)
Sédimention de la marge passive Fig.46-51
Marges passives de part et d’autre
Sédimentation importante ds Rift de Bénoué qui n’a pas fonctionné jusqu’a l’ouverture totale
 bloqué par la remontée de L’Afrique
Sédimentation pré rift ;syn rift; post rift
Marge grasse/ Marge maigre
IV.
BASSIN SUR LIMITE DE PLAQUES EN CONVERGENCE FRONTALE
(TYPE B)
Les différents type de convergence Fig.52
Subduction océan –océan  subduction spontanée si une lithosphère se rompt en
subduction. Elle doit être suffisamment lourde pour évoluer en subduction spontanée.
Elle plonge ds l’asténosphère principalement
- sous le poids gravitaire
- la poussé à la dorsale
subduction spontanée : bassin d’arrière arc
Subduction forcée : 1 litosph. jeune va plonger sous une
lithos cont. Création de contraintes chaîne de montagne
Subduction LO/LC
A. Bassins associés à la subduction périocéanique de type Andes(marge active)
(cf. fig.53-77)
Fig.53
Lithosphère ductile  léger bombement
Fosse peu profonde  Sed issus de l’érosion des reliefs (détritiques)
Séd marins rabotés par lith. Cont
 prisme d’accrétion avec des chevauchements importants= bassin sed compressif caract. par
des FI et aussi des fluides métallifères (fluide gazeux) chaud ( hte temp.) précipitations de
minerais
Bassin extensif syn- orogénique(distension)
Dans la chaîne de montagne phénomène particulier  Bassin triangulaire
Fig.58
*coupe B-B’ : progression de la contrainte ds lithos. Continentale
Bassins d’avant paysphénomènes compressif apparition d’un new bassin AP
Anc bassin pris entre 2 faillestriangle
Fig.60
Sédimentation syn- tecto dans ces bassin en formation
Fig.66
Duplex : structure double chevauchante : rampe, FI,x2 série
Bassin sed sont transporté par le chevauchement (à sed detritiques)
Ils peuvent être conservés sans trop de déformations s’il se trouvent en avant du
chevauchement ( - de contraintes) contrairement à l’arrière de celui-ci
bassin molassique d’avant pays
Fig.71
Caract. par la subsidence la plus importante ( au niveau de la flexure de la lithosphère due au
chevauchement)
Fig.68-70
Subsidence varie en fonction du déplacement de la nappe chevauchante
A La sédimentation est grossière près de la montagne// plus fine ds partie distale ac possibilité
d’apports (marins par ex)
B remplissage du bassin
Qd l’orogenèse cesse, ↓ du relief ; ↓ masse  lithos. Remonte
Sediments du bassin eux mm érodés  new sédiments remaniés
Comparaison MP/BaP
BaP :
La subsidence est + importante au nivo du chevauchement
L’apport sédimentaire «
« où la sub. Est la plus forte
Contraire à la MP :
Sub. Est la plus importante au large
App sed «
« où la sub est la plus faible
Fig.73&74a
BaP dès les 1ères Y compressives
Dépression comblée par la sed du relief
Contrainte se poursuit, chevauché, new bassin en avt etc.
Ex : du bassin molassique Suisse ( 73)
Les différents types Fig.74B
Apports dans le bassin Fig.76
La subsidence Fig.77
La subsidence commence à des époques différentes
Variation de la vitesse palier puis chute brutale (rupture de pente)
Ces bassins sed commencent à fonctionner au début/ml jurassique et dont la subsidence
augmente subitement vers -97-95 Ma
 se transforment en BaP
 la surcharge est due à l’avancée de rocheuses vers l’O  flexure
B. Bassins associés à la subduction périocéanique de type Japon (marge active)
(cf. fig.78-84)
C. Bassins associés à la subduction périocéanique de type Mer Egée(marge active)
(cf. fig.85-86)
Phénomène de cisaillement ds la lithos. Continentale alors que subduction
Cisaillement simple : hémi graben de séd miocène ds croûte CS arrête limite CI (discontinuité
de Conrad)
 bassins extensifs d’arrière arc sur croûte épaissie
V.
BASSIN SUR LIMITE DE PLAQUES EN CONVERGENCE OBLIQUE (TYPE
C)
A. Bassin intracontinental sur décrochement (cf. fig.87-88)
Fig.87
Création de bassins sédimentaires particuliers
- transpression (B)
-
transtension (A) pull apart dextre
Fig.88
Structure en fleur toujours associée à des décrochements
Cl :
Bassin zone en dépression : sédimentation
Contexte tectonique retrace son histoire
Sub.initiale
Remplissage
Cesse de fonctionner  arrêt subsidence
- contraintes compressives
- réq lithosphérique (BaP)
- sub. thermique