Comparative study of co-seismic sedimentation in two tectonically active areas : the sea of Marmara and the gulf of Corinth : methodological developments, implication for seismic hazards assessment

La partie orientale de la Méditerranée, est une des régions sismiques les plus actives en Europe. La présence dans cette région de nombreux lacs et bassins marins isolé fait de cette région un endroit idéal pour étudier l'enregistrement de l'activité sismo- tectonique et les principaux changements climatiques dans des environnements subaquatiques. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude de l'enregistrement paléosismique subaquatique du Quaternaire tardive dans deux bassins: la Mer de Marmara et le Golfe de Corinthe. Ces derniers sont des bassins marins isolés traversés par des failles majeures (par exemple, la faille Nord Anatolienne). Nous nous sommes concentrés sur l'identification des traces laissées par des paléoséismes dans l'enregistrement sédimentaire, en particulier, les couches nommées ici: "homogenites + turbidites" (HmTu), lequel représentent des événements sédimentaires quasi instantanés induits par des secousses sismiques. Leur identification a été réalisée à partir des analyses sédimentologiques classiques et des propriétés magnétiques, en particulier, l'anisotropie de la susceptibilité magnétique. Les analyses ont été effectuées sur les sédiments carottés à l'aide du système géant à piston CALYPSO. Ces sédiments représentent les dernières 17 cal ka BP de sédimentation, et ont enregistré le dernier passage de conditions non marine à des conditions marines. Dans la mer de Marmara, ce passage a été identifié autour de 12,8 cal ka BP, tandis que, dans le golfe de Corinthe était d'environ 11,7 cal ka BP. Dans les deux bassins, l'enregistrement des événements instantanés considérés comme induits par des séismes a permis l'estimation d'un intervalle moyen de récurrence. Dans le bassin de Çınarcık de la mer de Marmara, l'intervalle de récurrence moyenne minimale varie entre ~155 et ~365 ans, tandis que pour la partie orientale du golfe de Corinthe, l'intervalle de récurrence moyenne minimale varie entre ~400 et ~500 ans. Enfin, dans le bassin central de la mer de Marmara, l'étude des événements HmTu corrélées sur les côtés opposés d'un segment de la faille nord-anatolienne permet d'estimer le décalage vertical co-sismique pour une période continue de 2 ka. Des valeurs significatives observées étaient des décalées verticalement (jusqu'à 144 cm), ce qui implique un déplacement verticalement dominant (normal) pour ce segment.The Eastern Mediterranean is one of most seismically active and rapidly deforming regions in Europe. The presence in this region of numerous lakes and isolate marine basins makes this region an ideal area to study the record of the seismo-tectonic activity and the main climatic changes in sub-aquatic environments. In this thesis we are interested in studying the Late Quaternary sub-aquatic paleoseismic record of two basins: The Sea of Marmara and The Gulf of Corinth. Both are isolated deep marine basins, crossed by major faults (e.g. the North Anatolian Fault). We focused on identifying the traces left by paleoearthquakes in the sedimentary record, particularly, the layers named here: “homogenites+turbidites” (HmTu), which represent individual sedimentary seism-induced events. Their identification was performed through classical sedimentological analyzes and magnetic properties, in particular the Anisotropy of Magnetic Susceptibility. Analyzes were conducted on sediment recovered by long Calypso piston cores. These sediments represent the last 17 cal kyr BP of sedimentation, and have recorded the last non-marine to marine change. In the Sea of Marmara, this passage was identified around 12.8 cal kyr BP, whereas in the Gulf of Corinth was around 11.7 cal kyr BP. In both basins, the record of the earthquake induced instantaneous events allowed the estimation of the average earthquake recurrence interval. In the Çinarcik Basin of the Sea of Marmara, the minimum average recurrence interval varies between ∼155 and 365 yr, while for the eastern part of the Gulf of Corinth the minimum average recurrence interval varies between ∼400 and ∼500 yr. Finally, in the Central Basin of the Sea of Marmara, the study of correlated HmTu events at opposite sides of a segment of the North Anatolian Fault allows the estimation of the co-seismic vertical offset for a continuous period of 2 kyr. Significant values of vertical offset were observed (up to 144 cm), implying a dominant vertical (normal) throw for this fault segment

Etude comparative de la sédimentation co-sismique sur deux sites tectoniques actifs : la mer de Marmara et le golfe de Corinthe : développements méthodologiques, apports à l'estimation de l'aléa sismique régional

The Eastern Mediterranean is one of most seismically active and rapidly deforming regions in Europe. The presence in this region of numerous lakes and isolate marine basins makes this region an ideal area to study the record of the seismo-tectonic activity and the main climatic changes in sub-aquatic environments. In this thesis we are interested in studying the Late Quaternary sub-aquatic paleoseismic record of two basins: The Sea of Marmara and The Gulf of Corinth. Both are isolated deep marine basins, crossed by major faults (e.g. the North Anatolian Fault). We focused on identifying the traces left by paleoearthquakes in the sedimentary record, particularly, the layers named here: “homogenites+turbidites” (HmTu), which represent individual sedimentary seism-induced events. Their identification was performed through classical sedimentological analyzes and magnetic properties, in particular the Anisotropy of Magnetic Susceptibility. Analyzes were conducted on sediment recovered by long Calypso piston cores. These sediments represent the last 17 cal kyr BP of sedimentation, and have recorded the last non-marine to marine change. In the Sea of Marmara, this passage was identified around 12.8 cal kyr BP, whereas in the Gulf of Corinth was around 11.7 cal kyr BP. In both basins, the record of the earthquake induced instantaneous events allowed the estimation of the average earthquake recurrence interval. In the Çinarcik Basin of the Sea of Marmara, the minimum average recurrence interval varies between ∼155 and 365 yr, while for the eastern part of the Gulf of Corinth the minimum average recurrence interval varies between ∼400 and ∼500 yr. Finally, in the Central Basin of the Sea of Marmara, the study of correlated HmTu events at opposite sides of a segment of the North Anatolian Fault allows the estimation of the co-seismic vertical offset for a continuous period of 2 kyr. Significant values of vertical offset were observed (up to 144 cm), implying a dominant vertical (normal) throw for this fault segment.La partie orientale de la Méditerranée, est une des régions sismiques les plus actives en Europe. La présence dans cette région de nombreux lacs et bassins marins isolé fait de cette région un endroit idéal pour étudier l'enregistrement de l'activité sismo- tectonique et les principaux changements climatiques dans des environnements subaquatiques. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude de l'enregistrement paléosismique subaquatique du Quaternaire tardive dans deux bassins: la Mer de Marmara et le Golfe de Corinthe. Ces derniers sont des bassins marins isolés traversés par des failles majeures (par exemple, la faille Nord Anatolienne). Nous nous sommes concentrés sur l'identification des traces laissées par des paléoséismes dans l'enregistrement sédimentaire, en particulier, les couches nommées ici: "homogenites + turbidites" (HmTu), lequel représentent des événements sédimentaires quasi instantanés induits par des secousses sismiques. Leur identification a été réalisée à partir des analyses sédimentologiques classiques et des propriétés magnétiques, en particulier, l'anisotropie de la susceptibilité magnétique. Les analyses ont été effectuées sur les sédiments carottés à l'aide du système géant à piston CALYPSO. Ces sédiments représentent les dernières 17 cal ka BP de sédimentation, et ont enregistré le dernier passage de conditions non marine à des conditions marines. Dans la mer de Marmara, ce passage a été identifié autour de 12,8 cal ka BP, tandis que, dans le golfe de Corinthe était d'environ 11,7 cal ka BP. Dans les deux bassins, l'enregistrement des événements instantanés considérés comme induits par des séismes a permis l'estimation d'un intervalle moyen de récurrence. Dans le bassin de Çınarcık de la mer de Marmara, l'intervalle de récurrence moyenne minimale varie entre ~155 et ~365 ans, tandis que pour la partie orientale du golfe de Corinthe, l'intervalle de récurrence moyenne minimale varie entre ~400 et ~500 ans. Enfin, dans le bassin central de la mer de Marmara, l'étude des événements HmTu corrélées sur les côtés opposés d'un segment de la faille nord-anatolienne permet d'estimer le décalage vertical co-sismique pour une période continue de 2 ka. Des valeurs significatives observées étaient des décalées verticalement (jusqu'à 144 cm), ce qui implique un déplacement verticalement dominant (normal) pour ce segment