Sédimentation et structure des marges continentales techniques d

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Sédimentation et structure des marges continentales
Techniques d’exploration
ETOPO 1
Isabelle Thinon (BRGM)
Points abordés
>
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Généralités et définition d’une marge continentale
•
Les Marges continentales passives
Structure et architecture sédimentaire des marges
–
–
–
non-volcanique
Volcanique
Les modèles de formation du rift à la marge
•
•
Les Marges continentales transformantes
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Sédimentation sur les marges continentales
Les Marges continentales actives
Pourquoi étudier les marges
Méthodes d’investigations
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Qu’est-ce qu’une marge continentale?
C’est une bordure de continent
C’est une zone de transition entre un continent, constitué de croûte continentale et une plaque
océanique, constitué de croûte océanique.
Les marges continentales recouvrent 11% de la surface de la Terre
1. Marges continentales passives
2. Marges continentales transformantes
3. Marges continentales actives
12 plaques lithosphériques*
3 frontières de plaque
Frontière divergente
Extension au niveau de la
dorsale
Frontière transcurrente
Glissement entre plaque le
long d’un décrochement ou
d’une faille transformante
ETOPO 1
Frontière convergente
zone de subduction
* Plaque lithosphérique: Ensemble rigide formé de la croûte et de la partie superficielle du manteau supérieur comprise entre la surface et 70-150 km de profondeur.
Les plaques reposent sur l’asthénosphère, un milieu solide, ductile. Elles sont délimitées par des zones actives ou limites de plaques. Actuellement, il y en a 12.
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Connaissance avant et après 1990
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Définitions et généralités
Marge continentale passive (ou stable):
-Zone de transition entre une masse continentale et la
croûte océanique, qui se crée au sein de la même plaque
lithosphérique.
-Elle ne présente pas d’activité sismique et volcanique.
-Induite par des contraintes de distension « lointaines »
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
(~perpendiculaire à l’axe du rift)
-Issue d’une phase de rifting qui a aboutit à la rupture
lithosphérique et l’accrétion océanique
formation de 2 marges continentales passives dites
marges conjuguées.
-Lieu où la croûte continentale s’amincie (30 -> 0 km)
-Lieu où les sédiments transitent du continent à la plaine
abyssale.
Tirés des cours de Barriers
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Définitions et généralités
Où sont-elles ?
-Océan atlantique
-Océan Arctique
-Océan Indien occidental
-Australie
-Antarctique
-Méditerranée occidentale : Corse,
Sardaigne, Provence (golfe du Lion)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Définitions et généralités
Sa morphologie
-Plateau continental: 0 – 200 m
Pente très faible (~0.1°),
Largeur (5 à 1500 km),
Epaisseur crustale (~30-35 km)
-Pente continentale (talus): 200 – 4000 m
Pente importante (1-5°) et étroite (10 – 100 km),
Entaillée de canyons sous-marins,
lieu de l’amincissement crustal (30 à qq km).
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Carte bathymétrique
-Glacis continental: 2500–5000 m
Accumulation de sédiments au pied de la pente
-Plaine abyssale : 2500- 5000m
Socle: croûte océanique
À proximité de la pente, lieu de la Transition
Océan/Contient (TOC)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Définitions et généralités
2 types de marges continentales en fonction de la quantité de sédiments déposés
-Marges maigres (ex: Marge armoricaine du Golfe de Gascogne)
-Marges nourries (ex: Marge du Golfe du Lion, Marge du Gabon)
Marge armoricaine d’après Montadert et al. (1979)
SO africaine d’après Séranne et Anka (2005)
2 types de marges continentales en fonction de la largeur de l’amincissement crustal
-Marge étroite (< 50km): Marge de Provence, Marge armoricaine (Golfe de Gascogne)
-Marge large (> 100km) : Golfe du Lion
D’après Gueguen(1990)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Reconstruction cinématique (Gueguen, 1990)
Fermeture du bassin liguro-provençal
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Structures
Diversité des structures
1.
Marges continentales passives non-volcaniques
partie distale de la marge et TOC
2.
Marges continentales passives volcaniques
Connaissances avant 1990
Connaissances après 1990
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Marge non-volcanique
Marge volcanique
Mutter et al. (1987)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Gernigon et al. (2005)
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Structures
Diversité des structures
1.
Marges continentales passives non-volcaniques
partie distale de la marge et TOC
2.
Marges continentales passives volcaniques
Connaissances avant 1990
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Marge non-volcanique
Marge non-volcanique
- C.C. amincie caractérisée par une succession de blocs
basculés vers l’océan
-C.C. directement adjacente à la croûte océanique
-TOC est abrupte
Marge volcanique
Marge volcanique
-C.C. amincie caractérisée par des blocs inclinés vers le
continent.
-Présence d’une masse volcanique épaisse au niveau de
la TOC.
Mutter et al. (1987)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Structures
Diversité des structures
1.
Marges continentales passives non-volcaniques
partie distale de la marge et TOC
2.
Marges continentales passives volcaniques
Au niveau de la TOC
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Marge non-volcanique
-TOC : zone de dimension non négligeable
-Croûte transitionnelle ni océanique, ni continentale
(Manteau serpentinisé exhumé) entre la croûte océanique
et la C.C. amincie
Marge volcanique
-SDR
-Corps sous-plaqué de vitesse élevé (> 7 km/s)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure – connaissance à la fin du 20ème siècle
Partie distale
Sa structure
Partie proximale
-La TOC était supposée abrupte.
-C.O. issue d'une accrétion lente à l'axe d'une dorsale.
-C.C. amincie, caractérisée par une succession de blocs
basculés bordés par des failles normales (listriques)
-L'architecture sédimentaire respecte la nomenclature
classique pré-, syn- et post-rift, (Prosser, 1993).
Rebord de plateau
CM16 (Montadert et De Charpal, 1979)
Thinon, 1999
Thinon, 1999
Coupe perpendiculaire à la marge des Entrées de la Manche (Golfe de Gascogne)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Architecture sédimentaire – zone proximale
La séquence sédimentaire est généralement subdivisée
en trois catégories:
-Les sédiments prérifts (antérift): dépôt avant toute déformation
liée au rifting. Tout comme la C.C., ils sont faillés et basculés durant
la phase de rifting.
-Les sédiments synrifts : dépôt au cours du rifting (s.s.), pendant
l’activité tectonique d’extension. Forment des éventails
sédimentaires au pied de la faille bordière.
-Les sédiments postrifts : premiers sédiments à être déposés sur
la croûte océanique. Ils recouvrent la marge, en lissant la
topographie. Ils sont sub-horizontaux sans aucun épaississement
ou convergence de réflecteurs.
D’après Peron-pinvidic- 2006
!
: les sédiments synrifts peuvent apparaître comme des sédiments
postrifts: Ex 1) un taux de sédimentation trop faible limite l’enregistrement
des mouvements tectoniques; 2) Des failles aux géométries plates ne
favorisent pas la rotation du bloc.
D:\TEMP\Images_marges\sismi3b.gif
La séparation entre les sédiments pré- et synrift et les sédiments
post-rift = la discordance sédimentaire du breakup.
Définition initiale: surface de non dépôt ou d’érosion dont le
hiatus sédimentaire est significatif. Elle sépare des sédiments plus
anciens de sédiments plus jeunes (Falvey, 1974; Driscoll et al., 1995),
Exemple d’image sismique (Marge ouest-ibérique)
Considérer comme limite temporelle et spatiale de la rupture
continentale (indicateur de la fin du rifting)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Architecture sédimentaire – zone distale et TOC
Nouvelles observations mise en cause des
concepts basés sur l’architecture sédimentaire
Intervalles sédimentaires syn- et post-rifts :
Les « structures en éventail », interprétées comme séquence
« synrift », non limitées au domaine continental, mais également
observées dans la TOC et sur la croûte océanique.
Pour une meilleure caractérisation des différentes phases de rifting,
distinguer les sédiments "syn-formation de la marge proximale",
"syn-formation de la marge distale", "syn-basculement des blocs
continentaux", syn-exhumation mantellique"…
terme utilisé = sédiments syn-tectoniques (Peron-Pinvidic, 2006)
Discordance sédimentaire de breakup
Selon Peron-Pinvidic (2006)
La discordance sédimentaire de breakup n’est pas une limite
temporelle mais graduelle (marge ibérique ~ 20 Ma).
La rupture continentale n’est pas une frontière géographique
donnée, mais coïncide avec la mise en place d’une large zone
transitionnelle (> 160 km).
Peron-pinvidic- 2006
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Exemple: marges conjuguées Ibérie/Terre-Neuve (Atl. N)
Terre-Neuve
Ibérie
Études géophysiques
Sismique réflexion
20 km
Zones avec
anomalies
magnétiques
Zone magnétiquement calme
D’après Manatschal, 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Terre-Neuve
Ibérie
Études géophysiques
Sismique réflexion
Sismique réfraction
20 km
Sismique réfraction
D’après Manatschal, 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Terre-Neuve
Ibérie
Études géophysiques
Sismique réflexion
Sismique réfraction
Forages ODP
20 km
Sismique réfraction
D’après Manatschal, 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Terre-Neuve
Ibérie
Études géophysiques
Sismique réflexion
Sismique réfraction
Forages ODP
Peron-Pinvidic_2006
Sismique réfraction
D’après Manatschal, 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Qu’est ce que la Transition Océan-Continent (TOC)?
Peron-pinvidic- 2006
3 hypothèses émises pour définir la TOC d’une marge continentale passive non-volcanique
-une croûte océanique accrétée au niveau d’une dorsale lente à très lente (Sawyer, 1994; Whitmarsh and Sawyer, 1996),
-une croûte continentale étirée, amincie, découpée et intrudée par des matériaux ignés (Whitmarsh et al., 1990a; Whitmarsh and
Miles, 1995; Whitmarsh and Sawyer, 1996)
-un domaine d’exposition de manteau mantellique suite au fonctionnement d’une ou plusieurs structures d’extension
(Beslier et al., 1996; Krawczyk et al., 1996; Pickup et al., 1996; Discovery 215 Working Group, 1998; Chian et al., 1999; Dean et al., 2000).
A l’heure actuelle, du point de vue géologique, les caractéristiques de la TOC se résument à la présence d'une zone
de manteau subcontinental exhumé à composition variable, recouvert localement par des allochtones d'origine
continentale et par des brèches tectono-sédimentaires.
D’après Peron-pinvidic- 2006
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance en ce début de 21ème siècle
Marges continentales passives non-volcaniques
Marges continentales passives volcaniques
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Structure - connaissance géologique en ce début de 21ème siècle
Leurs caractéristiques:
Manteau
océanique
Manteau enrichi
VanAvendonk et al. (2009); Péron-Pinvidic and Manatschal (2009); Manatschal and Müntener (2009)
Manteau
sub-continental
Marges distales sont assymétriques et complexes
Caractérisées par des blocs de socle, bordés de failles normales (à regard vers l’océan).
Caractérisées par une croûte continentale fortement amincie,
Peu ou pas de magmatisme.
La croûte océanique est anormalement fine.
Système sédimentaire complexe (changement d’architecture et nouvelles sources)
TOC est transitionnelle, entre les C.C. et C.O., à caractère ni océanique ni continentale
3 domaines mantelliques : Manteau sub-continental (hérité), enrichi (infiltration), océanique (extraction)
Evolutions tectonique et magmatique poly-phasées
Evolutions isostasique et thermique complexes
Nouvelles observations impliquent des changements importants dans les modèles de formation.
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Quelques exemples
Marge continentale passive non-volcanique française
ex: Golfe du Lion / Marge de Sardaigne
ex: Marge armoricaine (Golfe de Gascogne)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Quelques exemples
Marge angolaise (Atlantique Sud)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Quelques exemples
Faille de forts
pendages
Quand et où?
Exhumation du manteau
Failles de détachement
au toit du socle
Relations avec les processus
magmatiques?
Quand et comment se
forment-elles?
Marge fossile (Alpes)
Observation des structures du rifting et leurs relations avec les sédiments
D’après Manatschal, 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Structures des marges
Diversité des structures
1.Marges continentales passives non-volcaniques
2.Marges continentales passives volcaniques
Golfe du Lion.
Connaissances après
1990
Connaissances avant 1990
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Etude de partie
distale de la marge
Etude de la TOC
Mutter et al. (1987)
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Gernigon et al., 2005
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Où les trouver?
Germigon (2005)
Marges continentales passives volcaniques font partie des grandes provinces ignées, qui se caractérisent par des
emplacements massive de roches extrusives mafiques et des roches intrusives sur des périodes de temps très courtes
(White & McKenzie, 1989; Menzies et al., 2002).
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur structure
Leurs caractéristiques
-Activité volcanique importante dominée
principalement par des magmas tholéitiques : Grand
volume de magma mis en place à la TOC durant les
premiers stades d'accrétion.
SDR (seaward-dipping reflector) = réflecteurs
sismiques inclinés vers le large (SDR océanique,
externe, interne)
Coupe schématique type d’une marge volcanique
Geoffroy, 2005
La déformation en extension, très rapide,
s’accompagne d’une fusion catastrophique du
manteau et de l’accrétion d’une croûte magmatique
épaisse.
Les failles qui accommodent l'extension sont en
partie syn-magmatiques et à pendage vers le
continent.
Elles sont associées au développement
d’anticlinaux en roll-over, d’échelle crustale.
White, 1992
Linedrawing (interprétation de profil sismique)
Présence de nombreux sill/dyke intrudant le bassin
sédimentaire pre-breakup
L’absence de forte subsidence sur la marge passive
durant et après la Breakup
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur structure
Leurs caractéristiques (suite)
Présence de croûte inférieure ayant des
vitesses sismiques de propagation anormales
(7.1-7.8 km/s), appelés corps de croûte
inférieure [LCB, lower crustal bodies] (Planke et
al., 1991; Eldholm et al., 2000).
Le
corps LCB souvent localisé le long de la
TOC mais peut s’étendre sous la croûte
continentale.
Coupe schématique type d’une marge volcanique
Geoffroy, 2005
White, 1992
Exemples de modèle de vitesse le long d’un profil perpendiculaire à la marge
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur structure. Ex: marge de Norvège et du Groenland
Groenland
Vôring - Norvège
Plateau de Rockall
20 km
Profil de sismique réflexion, Hopper et al. (2003)
50 km
SDR
Présence d’un corps sous-plaqué de
vitesse anormale (7.1-7.4 km/s)
Zone d’amincissement crustal étroite
modèle de vitesse sismique de propagation Hopper et al. (2003)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur structure. Ex: marge de Norvège et du Groenland
Groenland
Vôring - Norvège
Plateau de Rockall
Plateau de Vöring
SDR
Présence d’un corps sous-plaqué de
vitesse anormale (7.1-7.4 km/s)
Faille normale à regard vers le continent.
Sill magmatique dans le bassin
sédimentaire pré-breakup
Zone d’amincissement crustal est large
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur structure. Ex: marge de Norvège et du Groenland
Groenland
Vôring - Norvège
Plateau de Rockall
Modèle de vitesse sismique des marges conjuguées (groenland/rockall).
Marge continentale passive volcanique est asymétrique et complexe
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Quelques exemples
Marge continentale passive volcanique de Namibie (Atl. Sud)
Segmentation des marges
Marge continentale
passive volcanique
Marge continentale passive nonvolcanique
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Leur formation
Stade initial
Cause de l’amincissement lithosphérique initial = le rifting
formation de rifts (fossés d’effondrement)
Stade « rift »:
rift actif ou passif
Naissance des marges conjuguées = le drifting
accrétion océanique
Jeune
Stade Marge
volcanique
ou
non-volcanique
Mature
D’après M. Seranne – cours MasterI Montpellier
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Leur formation : stade rift
Mode d’amincissement
Deux phénomènes peuvent être à l’origine de l’amincissement initial : Rifting actif ou passif
(Sengor and Burke, 1978)
Rifting actif : phénomène thermo-
Rifting passif : phénomène dynamique mettant en
mécanique mettant en jeu l’apparition d’une
anomalie thermique (ex: plume mantellique ).
Il est dirigé par la convection du manteau
asthénosphérique chaud qui remonte sous la
base de la lithosphère continentale induisant :
jeu des contraintes surtout horizontales au sein de
la lithosphère qui trouvent leur origine aux limites de
plaque.
amincissement de la plaque lithosphérique
bombement régional de la plaque
lithosphérique
extension de la croûte et du manteau lithosphérique
amincissement important au niveau de la remontée
du manteau asthénosphérique.
Note : l’asthénosphère remonte de manière passive en
réponse à l’amincissement de la lithosphère.
D’après L. Barrier (2009) et Peron-pinvidic (2006)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive
Leur formation : stade rift
Bassin de Parentis
Diversité des rifts, des déformations, ..
Manatschal d’après Pinet et al., 1987
Les déformations observées sur les rifts peuvent être expliquées par:
• la structure thermique de la lithosphère (voir de l’asthénosphère): La température contrôle la rigidité de la
lithosphère, le mode et le style de déformation, la subsidence et le soulèvement, le métamorphisme, la génération
de magmas.
• la rhéologie de la lithosphère contrôle le style de la réponse de la lithosphère aux contraintes et joue un rôle
majeur dans la détermination de la morphologie, de la sismicité et de la distribution des failles dans les zones de
rift.
• l’héritage structural contrôle les zones de faiblesses
• les facteurs temporels: Le temps est un paramètre déterminant dans l’étude des processus de rifting: l’âge
absolu d’un rift et la durée de rifting placent son développement dans un contexte d’ordre régional ou global et la
durée des différents stades de déformation permet de distinguer la nature passive ou active des processus
d’extension.
• les taux d’extension.
L’interaction de ces paramètres physiques détermine l’éventuel développement d’un rifting, les caractéristiques de
subsidence et de soulèvement, le mode de déformation d’extension.
D’après L. Barrier (2009) et Peron-pinvidic (2006)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Leur formation : du rift aux marges – anciens modèles
Mode d’amincissement
La réponse mécanique de la lithosphère aux contraintes d’extension est variable.
Principalement 2 mécanismes ont été proposés pour expliquer l’accommodation de
l’extension par la lithosphère : cisaillement pur et cisaillement simple.
Lieu d’amincissement max
Amincissement symétrique et homogène dans
toute la lithosphère
marges continentales passives conjuguées
identiques
Phase de subsidence initiale ~ simultanée de l’étirement
Amincissement asymétrique dans toute la
lithosphère
La remontée max. du manteau lithosphérique n’est pas à
l’aplomb de la zone d’amincissement max. de la
croûte.
marges continentales passives conjuguées
asymétriques
Amincissement asymétrique dans la croûte et
symétrique dans le manteau supérieur.
La CC inférieure et le manteau se déforment ductilement.
Modifié d’après Ziegler, 1994 et Barriers
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
marges continentales passives conjuguées
asymétriques
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive non-volcanique
Leur formation : du rift aux marges – nouveaux modèles
Accrétion
océanique
Amincissement
étirement
VanAvendonk et al. (2009); Péron-Pinvidic and Manatschal (2009); Manatschal and Müntener (2009)
Modélisations numériques et analogiques
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Kusznir & Manatschal, 2010?
I. Thinon – BRGM
Marge continentale passive volcanique
Leur formation : du rift aux marges – modèles
Mode actif
Mode passif
Les concepts de rifting passif et actif sont appliqués à la
formation des marges continentales passives volcaniques
Rifting
Marge passive non-volcanique
Rupture et
accrétion
océanique
Stade de rift
Volcanisme +
Trap
Marge passive volcanique
Rupture et
accrétion
océanique
Geoffroy, 2005
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Définitions et généralités
Marge continentale transformante.
-La transition continent/océan se fait au sein de la même plaque
lithosphérique.
C.C.
C.C. amincie
C.O.
-Induit par des contraintes de distension obliques à parallèles à la
limite séparant les deux masses continentales
Mascle et Basile, 1998; Basile, 1990
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Définitions et généralités
Marge continentale transformante.
C.C.
C.C. amincie
C.O.
-La transition continent/océan se fait au sein de la même plaque
lithosphérique.
-Induit par des contraintes de distension obliques à parallèles à la
limite séparant les deux masses continentales
-3 Stades :
1. Marge transformante intracontinentale (MTI)
2. Marge transformante active (MTA)
3. Marge transformante passive (MTP)
stade MTI
Stade MTA
MTP
Mascle et Basile, 1998; Basile, 1990
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Définitions et généralités
Marge continentale transformante.
C.C.
C.C. amincie
C.O.
-La transition continent/océan se fait au sein de la même plaque
lithosphérique.
-Induit par des contraintes de distension obliques à parallèles à la
limite séparant les deux masses continentales
-3 Stades :
1. Marge transformante intracontinentale (MTI)
2. Marge transformante active (MTA)
3. Marge transformante passive (MTP)
-Lieu où la croûte continentale s’amincie (30 -> 0 km)
stade MTI
Stade MTA
MTP
Loncke (Modified from Sage et al., 1997 & 2000)
Mascle et Basile, 1998; Basile, 1990
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Définitions et généralités
Marge continentale transformante.
Morphologie
-Plateau continental: 0 – 200 m; allongé et étroit
-Pente continentale: 200 – 4000 m
• Pente linéaire, très étroite et très raide (Marge de
Ghana > 10°, peut atteindre 20 ou 30°)
Mascle et Basile, 1998
Basile, 1990
• Surface d’érosion ou de non-dépôt
• Dans son prolongement: Ride marginale (toit = surface
d’érosion héritée d’une surrection antérieure)
• Transition CC/CO raide ; dénivelé important du Moho
(10-12 km sur une distance de 10km)
• Contrastes importantes entre deux lithosphères
différentes (nature, âge, épaisseur, rhéologie,
Thermicité)
-Plaine abyssale : croûte océanique
Loncke (Modified from Sage et al., 1997 & 2000)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale transformante
Définitions et généralités
Marge continentale transformante.
Localisées dans le prolongement d’anciennes zones de fractures océaniques : les failles transformantes.
Surinam-Guyane
Sénégal
Amazone
Côte d’Ivoire-Ghana
LibériaCôte d’Ivoire
Niger
(Loncke, 2011 d’après Patriat)
marges transformantes passives = Marge Côte d’Ivoire Ghana
– Marge de Guinée
Côte d’Ivoire
Ghana
Marges encore peu connues
Études scientifiques relancées sur cet objet
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Golfe du Lion.
Source (Ifremer, SHOM)
MNT (BRGM)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Définitions et généralités
Marge active ou (instable):
C’est une limite de plaques lithosphériques convergentes
Zone de subduction : Une plaque lithosphérique plonge sous une autre
plaque dans l’asthénosphère
•Subduction océanique :
-
Océan/Continent (67%): subduction andine
-
Océan/Océan (15%): subduction des Mariannes, arc des Antilles
La fosse de Puerto Rico
http://en.wikipedia.org/wiki/Oceanic_trench
•Subduction continentale:
-Continent/Continent (17%) = subduction se prolonge après la collision (Himalaya)
-Continent/Océan (1%)
Activités sismique et volcanique Importantes
M. Nafi Toksoz (1975)
Lieu d’épaississement de la lithosphère + création de reliefs
Où sont-elles?
-Océan Pacifique: « ceinture de feu »
-Mer de Chine (Philippines; Fosse de Manille)
-Océan Indien : Indonésie
-Méditerranée orientale (crête, Calabre)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Définitions et généralités
Marge active ou (instable)
Morphologie
-Plateau continental: Étroit, inexistant
-Pente continentale: Pente forte (10-20°) et étroite
ed
Fo ’acc
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Ba
Pr
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On peut rencontrer :
La morphologie des marges actives
est fonction du type de subduction
La fosse de Puerto Rico
http://en.wikipedia.org/wiki/Oceanic_trench
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Définitions et généralités
Marge active ou (instable):
Classification des subductions est fonction de l’âge de la
plaque plongeante, nature de la plaque chevauchante; importance du
couplage entre les deux plaques etc...
Grand nombre de critère Grande diversité
Deux exemples:
Subduction forcée : Subduction du Chili
-
Continent/Océan
Plaque océanique jeune et peu dense
Panneau plongeant faiblement pentu
Fort couplage entre les plaques
Forte séismicité
Développement d’un prisme d’accrétion
La fosse de Puerto Rico
http://en.wikipedia.org/wiki/Oceanic_trench
Subduction spontanée: Subduction des Mariannes
-
Océan/Océan
Plaque océanique inférieure vieille et dense
Panneau plongeant fortement pentu
Faible couplage entre les plaques
Faible séismicité
Pas de prisme d’accrétion
Corrélation entre pendage de la plaque plongeante et le régime
tectonique dominant observable dans la plaque supérieure.
Paquet, 2008
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Définitions et généralités
Marge active ou (instable):
Différentiation des marges
Marge en accrétion tectonique :
-Présence d’un prisme d’accrétion sédimentaire plus ou moins
développés.
-Préférentiellement au pied des subductions océan-continent, le
continent servant de source de sédiments.
-Fosse peu développée
-Bassin avant-arc
La fosse de Puerto Rico
http://en.wikipedia.org/wiki/Oceanic_trench
Marge en érosion tectonique : Le passage de la plaque
plongeant opère un effet de rabot sur la base de la plaque
chevauchante et lui arrache du matériel qui est entraîné dans le
manteau.
-Présence de tectonique extensive et de subsidence au sein de la
plaque chevauchante: Bassin Avant-arc
-Prisme d’accrétion peu développé
-Fosse profonde
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Sédimentation
L’architecture sédimentaire d’un prisme d’accrétion
Prisme d'accrétion désigne l'accumulation de matériel sédimentaire à
l'avant d'une zone de subduction. Il peut atteindre 20-40 km
d'épaisseur.
Prisme d'accrétion = structure tectonique générée par l'imbrication
d'écailles sédimentaires. Cet écaillage est lié à l'existence d'un butoir
rigide (C.C., C.O., ancien prisme) qui racle sur les sédiments
pélagiques de la croûte océanique plongeante.
Deux ensembles au sein du prisme d'accrétion :
(A)- partie superficielle formée par accrétion frontale
(B)- partie profonde formée par sous-placage de sédiments
pélagiques.
Différentes géométries de prisme d'accrétion, contrôlées par
différents facteurs : forme du butoir rigide, quantité de matériel
sédimentaire, l'angle du plan de subduction,
A noter:
Circulation de fluides (sources froides) et de gaz volcans de boue
Propriétés thermiques particulières : T°C faibles (< 450°C en base de
prisme; faciès schiste bleu).
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I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Sédimentation
L’architecture sédimentaire d’un prisme d’accrétion : Prisme de Nankai
Prisme d'accrétion sédimentaire de Nankaï (Mikada et al. 2002)
Profil sismique
Profil sismique
Coupe interprétative basée sur le profil sismique
Analogue de terrain
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Photo sous-marine
Modélisation analogique
Imagerie d’un volcan de boue
I. Thinon – BRGM
Marge continentale active
Sédimentation
L’architecture sédimentaire d’un bassin avant-pays
La séquence sédimentaire est subdivisée en trois
catégories:
-Les sédiments pré-déformation : dépôt antérieur à la
déformation induite par la convergence. Ils sont faillés et
déformés.
-Les sédiments syn-déformation : dépôt pendant l’activité
tectonique de convergence. Forment généralement des
éventails sédimentaires. Ils peuvent être recouverts par des
sédiments plus anciens (inversion, chevauchement)
-Les sédiments post-déformation : Sédiments déposés
après la phase de déformation. Ils scellent les accidents et
comblent les dépressions.
Barriers, cours
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
(d’après Kendall, 2001)
Références bibliographiques:
Cours de Barrier
Guillocheau et al. (2003)
Vail et al., 1977
Guillocheau, 1994
Nalpas, 2002
Homewood et al., 2000
Eléments de sédimentologie et de Pétrologie sédimentaire » univ. de liège http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm
Peron-pinvidic- 2006
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
La sédimentation des marges est en grande partie influencées par des facteurs externes tels
que le climat, l’érosion ou la circulation océanique,
mais elles sont également directement sous la dépendance de la subsidence de la lithosphère
et des structures tectoniques actives ou héritées d’un stade d’évolution antérieur.
Transfert de matière et processus agissants sur une marge
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I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Nature des dépôts
2 types de sédimentation: détritique / carbonatée
Erosion
Transfert
Dépôts
Sédimentation détritique
Sédimentation carbonatée :
Issu principalement de l’érosion des continents
(terrigène) et de squelettes d’organismes vivants
(biodétritique).
Issu de la production biologique de l'océan.
Taux de sédimentation ~ 30 cm/Ka (exception: delta du
Mississipi ~ 4 m/Ka)
Fonction de la quantité d’éléments biologiques
(plancton)
Diversité des plates-formes = variation des facteurs de
l'environnement : la morphologie, l'hydrodynamisme, les
apports, le climat, ...
Diversité des plates-formes carbonatées =
variation des facteurs de l'environnement : la
morphologie, l'hydrodynamisme, le chimisme
(salinité, oxygénation), la pénétration de la lumière.
Mais surtout de l’accommodation d’une marge (volume
Taux de production très élevés: 1m/Ka
disponible entre la surface de la mer et la surface des sédiments
dans le bassin ou sur la plateforme).
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Nature des dépôts
Sédimentation carbonatée sur le plateau continental
On distingue:
1.Les plateaux continentaux calcaires et plateformes insulaires
calcaires : Vastes zones d’accumulation de débris/squelettes calcaires
d'organismes (plancton).
Bahamas (Y. Arthus-Bertrand)
2. Les récifs coralliens se retrouvent sur les
plateaux continentaux calcaires ou les platesformes insulaires en zone tropicale.
"Grand Trou Bleu" dans l'atoll de Belize
- Barrière récifale sur le rebord du plateau ,
- Récifs insulaires ou des atolls
Sédimentation au niveau de la plaine abyssale
Loin du continent, particules détritiques fines et éléments planctoniques
•Éléments planctoniques : débris carbonatés et siliceux.
•Particules terrigènes : argiles d'origine continentale apportées en suspension par les
courants océaniques et poussières transportées par les vents. Dans les hautes latitudes
s'ajoutent les matériaux glaciaires apportés par les glaces flottantes et les vents
« Eléments de sédimentologie et de Pétrologie sédimentaire » univ.
de liège. http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts
Sédimentation détritique sur le plateau continental
en bordure littorale
La distribution et l’architecture des sédiments meubles sur la
bordure côtière sont fonctions des courants, vagues et marées
Zonation bathymétrique du plateau
Rides de vagues
Rides de courant
500 m
15 m
Dunes (mégarides)
Plans parallèles
Zonation fonction de l’action de la marée
Antidunes
• zone supratidale, au-dessus du niveau moyen de la marée haute
• zone intertidale = zone de balancement des marées
• zone infratidale, en-dessous du niveau des basses mers.
Formes sédimentaires
hydrodynamisme du milieu
Zonation fonction de l’action de la houle
Zonation fonction de l’action du courant
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
« Eléments de sédimentologie et de Pétrologie sédimentaire »
univ. de liège.
http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts
Sédimentation détritique sur le plateau continental en
bordure littorale
stratifications obliques, crées par des courants
de direction constante
Stratifications obliques dans un grès du Paléozoïque
inférieur, Kalbarri, Australie
« Eléments de sédimentologie et de Pétrologie sédimentaire » univ. de
liège. http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts
Sédimentation détritique : pente continentale/glacis
1. Glissement de terrain mobilise une grande masse de sédiment: Structures de slumps (sédiment peu déstructuré)
2. Debris flow: écoulement plastique où les particules sont supportées par une matrice.
Débris de toute taille. Mal classés.
3. Ecoulement mixte: des sédiments érodés sont incorporés à la masse glissée. La densité et la vitesse augmentent;
4. Courant de turbidité se développe (fluide où les particules sont maintenues en suspension par la turbulence seule).
Ils ont un grand pouvoir de déplacement (vitesse de 25 à 100 km/h f(pente); une grande extension des dépôts (>
200.000 km2); l'épaisseur variant de quelques cm à 1 mètre; et un grand pouvoir de transport (> 200 km3 sédiment).
Dépôt de turbidites: dépôts dont le mode de transport est un courant de turbidité. Sédiments plutôt fins.
Granoclassées.
« Eléments de sédimentologie et de
Pétrologie sédimentaire » univ. de liège.
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts
Sédimentation détritique : pente continentale/glacis
Classes de turbidites = f(granulométrie et éloignement par rapport à la source des sédiments)
selon Shanmugam, 1997
« Eléments de sédimentologie et de
Pétrologie sédimentaire » univ. de liège.
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
séquence idéale de turbidite de moyenne densité
("séq. de Bouma"). Terme A (le + grossier) =
chenaux de turbidites; Termes B-D = lobe proximal,
Terme E =le lobe distal.
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts
Sédimentation détritique : pente continentale/glacis
Ex. avalanche sous-marine
Paquet (2008)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
Duvail (2008)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
L’accommodation (A) = volume disponible entre le niveau marin et le fond du bassin. Il dépend de 3 facteurs.
Le flux sédimentaire (S) : quantité de sédiments déposés en fonction du temps.
Le niveau eustatique ou niveau moyen des mers. Oscillations traduisent des interactions entre des
phénomènes tectoniques et/ou climatiques (périodes glaciaires et interglaciaires).
La subsidence, enfoncement progressif de la marge
Ces trois facteurs agissent ensemble, mais c’est le facteur le plus variable (souvent le niveau eustatique) qui
contrôle l’accommodation d’une marge continentale
F(t)
Plus le niveau eustatique est élevé,
plus l’accommodation augmente
F(x,t)
Plus le flux est élevé, plus
l’accommodation diminue
F(x,t)
Relation eustatisme, déformation, flux sédimentaire et paléogéographies
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Plus la vitesse d’enfoncement est
élevée, plus l’accommodation
augmente
Guillocheau et al. (2003)
Cours de Barrier
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
Architecture stratigraphique
Elle est fonction de l’espace disponible pour l’accumulation des sédiments (A) et du volume de ces sédiments (flux
sédimentaire S). Il faut comparer le rapport A/S
Guillocheau et al. (2003)
Cours de Barrier
A>S
Dépôts de plus en plus près du
continent;
Ligne de rivage recule
A=S
L’espace disponible est aussitôt
rempli par les sédiments.
Ligne de rivage ne varie pas
A<S
Dépôt en amont
Ligne de rivage avance vers le bassin
A =0
Le bassin se comble petit à petit.
Ligne de rivage avance vers le bassin
S>A
Erosion
Dépôt en amont
Ligne de rivage avance vers le bassin
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
Reconstitution de l’évolution des paysages passés (4D)
Exemple de séquences sismiques (Brésil)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Pino-Moréna, 1998
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
Séquences sismiques (Vail et al., 1977)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Vail et al., 1977 dans Guillocheau, 1994
Cours de Barrier
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Architecture des dépôts sur le plateau continental
Reconstitution de l’évolution des paysages passés (4D)
Exemple de séquences sismiques (Brésil)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Pino-Moréna, 1998
I. Thinon – BRGM
Sédimentation des marges continentales
Erosion/incision
Erosion et incision sur le plateau continental
Présence de réseaux de vallées incisées sur le plateau au large de fleuves actuels (ex: paléoLoire). Ces paléo-vallées sont généralement comblées par des sédiments récents.
Marqueurs des baisses du niveau marins successifs associés aux variations glacioeustatiques du Quaternaire (~100m)
Thinon et al. 2010
Proust et al., 2010
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Pourquoi étudier les marges continentales
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Pourquoi étudier les marges ?
Tsunamis
Répondre aux besoins sociétaux
Les marges (plateau domaines profonds)
Ressources minérales (L’industrie pétrolière).
Les pentes continentales
Plateforme pétrolière
Risques (avalanches, tsunamis)
Les plateaux continentaux (domaine côtier)
Granulats marins
Zone protégée
•Aménagement du littoral, zones protégées, délimitation du
domaine public maritime
•Prévention des risques : Impacts environnementaux
(pollution), zones submersibles (tsunamis, houles, tempêtes),
érosion
Géothermie
Eolien
•Ressources minérales: granulats
•Évolution du climat
•Energies renouvelables (Eolien, Stockage de CO2,
géothermie, ..)
•Développement des infrastructures : tunnel sous la Manche,
ponts, ports, …
Tunnel sous la Manche
•Ressources en eau (système karstique)
Pont
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Port
I. Thinon – BRGM
Pourquoi étudier les marges ?
Définition du plateau continental juridique
« Le plateau continental d'un Etat côtier comprend les fonds marins et leur sous-sol au-delà de sa mer territoriale, sur toute
l'étendue du prolongement naturel du territoire terrestre de cet Etat jusqu'au rebord externe de la marge
continentale,… » (Convention des Nations Unies sur le droit de la mer. Partie VI, Article 76).
Les Nations Unies examinent les dossiers de
revendication (Mai 2009) pour l’extension de l’espace
maritime d’un état.
Pour définir la limite extérieure du plateau continental
étendu conformément aux dispositions de l'article 76, il
faut démontrer que sont réunies un certain nombre de
conditions géologiques, morphologiques et
géophysiques
Critères de sélection
•à 60 milles du pied de pente ;
•à une distance de 100 milles de l'isobathe de 2500
mètres.
•Epaisseur des roches sédimentaires (= au centième
au moins de la distance entre le point considéré et le
pied de pente) ;
•à une distance de 350 milles des lignes de base à
partir desquelles la largeur de la mer territoriale est
mesurée
Projet EXTRAPLAC : état français - 2002
http://www.extraplac.fr/
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
• Prélèvements (nature et datation)
• Carottages (roches et sédiments)
• Forages
•Moyens géophysiques (géométrie, propriété physique du milieu,…)
• Gravimétrie/Magnétisme
• Imagerie acoustique
• Sismique réflexion
• Sismique réfraction
• Observation à terre (marges fossiles …)
C. Jackson – Virtual Seismic Atlas
http://see-atlas.leeds.ac.uk:8080/homePages/generic.jsp?resourceId=090000648000f239
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Acquisition de données
Pourquoi-Pas? (Ifremer/SHOM) 107m
Marion Dusfresne II (IPEV) - 120m
Navires hauturiers, côtiers
TETHYSII (INSU) 25m
Haliotis (Ifremer)- 10m
Positionnement plus précis : DGPS, GPS
Forte évolution des technologies d’acquisition et dans leur traitement
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Données de base : bathymétrie (Topographie et morphologie du fond marin)
Sondes hydrographiques ou Levé monofaisceau
Levé multifaisceaux SMF (grand/petit-fond)
+ imagerie acoustique
Sondes (SHOM)
Bathymétrie MNT 50M
Sources: sondes hydrographiques (SHOM)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Bathymétrie MNT 5M
Sources: SMF petit fond
Mosaïque Imagerie acoustique
Sources: SMF petit fond
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Données de base : bathymétrie (Topographie et morphologie du fond marin)
Quelques exemples
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Données de base : bathymétrie (Topographie et morphologie du fond marin)
Quelques exemples
http://www.dorsetwildlifetrust.org.uk/doris_map
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Données de base : bathymétrie (Topographie et morphologie du fond marin)
Laser aéroporté (LIDAR) : Altimétrie continue terre-mer
Fournir un modèle altimétrique précis, continu terre-mer pour toutes les applications littorales
Emprise du référentiel
• terre : altitude 10 m et au moins 2 km à
partir du trait de côte
• mer : isobathe 10 m (étendu à 20 / 30 m
dans certaines zones)
Sur terre / Levé LIDAR topographique
• précision verticale meilleure que
20 cm (95%)
• résolution métrique
• filtré du sursol
Litto 3D (SHOM): Golfe du Morbihan
Bathymétrie MNT 50M
Sources: sondes hydrographiques (SHOM)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
www.shom.fr/litto3d.htm
Bathymétrie
MNT 5M
www.ign.fr
Sources:
SMF petit fond
En mer/ Levé LIDAR bathymétrique
• précision verticale meilleure que
50 cm (95%)
•résolution 5 m
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique : imagerie acoustique
Levé de sonar latéral :
Fournir des cartes de réflectivité acoustique du fond-marin
Cartographie des sédiments (structures sédimentaires, signature acoustique (faciès), zone de roches)
Montre parfois la structuration des zones rocheuses.
Epaves et blocs rocheux (Pluquet, 2005)
(Pluquet, 2005)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Structure sédimentaire + herbier
(Pluquet, 2005)
Structuration des micaschistes
(Thinon, 2010)
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: propriété physique du sous-sol
Gravimétrie
Magnétisme
Mesure le champ de pesanteur qui permet de déterminer
des anomalies de densité dans le sous sol.
Mesure le champ magnétique ambiant = champ
magnétique terrestre + champ magnétique généré par les
roches du sous-sol (fonction susceptibilité).
Fournir des cartes d’anomalie gravimétrique (anomalie de
Bouguer)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Fournir des cartes d’anomalie magnétique
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: Géométrie des formations du sous-sol
Sismique réflexion
Source
Géométrie du sous-sol (2D à 3D)
Flûte sismique multitrace
Exemple de profil sismique réflexion haute résolution (BRGM)
2D
flûte sismique multitrace (6 – 96 -…traces)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Flûte sismique monotraces
3D
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: Géométrie des formations du sous-sol
Sismique réflexion
Puissance de la source utilisée est fonction de l’objet géologique à visualiser
Profondeur
Puissance
Résolution
Canon à air
80 à 210 bars
Seul ou en batterie
(ex: Matériel Ifremer)
Compresseur (ex: matériel INSU)
Sparker
(étinceleur)
(50 – 1000 J ;
30 – 200 brins
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Boomer
Seistec
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: Géométrie des formations du sous-sol
Imagerie de basse à très haute résolution des objets géologiques
Exemple de différentes résolutions sismique
Ex: Marge du Golfe du Lion
2250 m
750 m
ECORS
75 m
Sismique pétrolière
Baie du Mont St-Michel
Sismique Haute résolution
7.5 m
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
Sismique Très Haute résolution
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: Géométrie des formations du sous-sol
Exemple : Traitement des données sismiques
Profil de sismique réflexion Boomer traité (BRGM)
Adaptation filtre de Houle sousSU (Mary & Chaumillon, 2004)
~7m
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géophysique: sismique réfraction
Loi de vitesse de propagation sismique
Modèle de vitesse sismique le long d’un profil
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géologique: contrôle terrain
Photos-vidéos
Prélèvements bennes
Carottier à sédiments (INSU)
~ 3-5 m
Carottier à roche
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Méthodes d’investigations
Approche géologique: contrôle terrain
Sous-marins ou engins ROV
Forages (IODP, DSDP, ODP, pétroliers)
Carottier géant à sédiment
< 60 m de long ; z < 5000m
Le Calypso (Marion Dufresne II, IPEV)
Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
Merci pour votre attention
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Mercredi 19 octobre 2011 - ISTO
I. Thinon – BRGM
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