Analyse d’un processus d’obduction : l’exemple de l’Ocean Tethysien Maliaque (Hellenides)

International audienceL’obduction, charriage de la lithosphère océanique sur la croûte continentale, à l’origine des ophiolites, a été défini suite à la révolution de la tectonique des plaques. Dans un premier temps, les analyses ont surtout porté sur la pétrographie et la géochimie des ensembles ophiolitiques (par ex. Vourinos en Grèce, Troodos à Chypre, nappe du Semail en Oman). Notre étude concerne principalement un secteur des Hellénides, le massif de l’Othrys, où l’on peut observer un système ophiolitique complet représenté par un empilement de nappes mises en place pendant l’obduction de l’Océan téthysien Maliaque. L’existence d’une couverture crétacée discordante sur ces nappes, permet de les attribuer, sans équivoque, au processus d’obduction du Jurassique moyen-supérieur. Le dispositif structural est constitué de trois nappes ophiolitiques recouvrant un ensemble de cinq autres nappes correspondant à l’écaillage de la marge continentale sous ces nappes ophiolitiques. Dans ce massif, les ophiolites datées du Jurassique moyen (Mega Isoma et Metalleion) présentent des caractéristiques en partie comparables (répartition, nature pétrographique, âge) à celles des ophiolites du Vourinos-Pinde du Nord, supposées être nées au sein de la plaque supérieure d’une zone de subduction. En revanche, nous avons pu mettre en évidence, en Othrys, des nappes originales : i) une nappe ophiolitique de pillow-lavas du Trias (Fourka, de type MORB) témoin de la période initiale de l’océan ; ii) des nappes issues de la marge distale permettant de reconstituer précisément cette marge. L’analyse de ces différentes nappes nous a permis de reconnaître ou de préciser certaines modalités du processus d’obduction : i) la mise en place tectonique d’une unité (Fourka) appartenant à la plaque plongeante au niveau d’une subduction (et non pas à la plaque supérieure) ; ii) la genèse de certaines nappes à partir de failles normales listriques liées au rifting triasique (processus d’inversion tectonique positive) ; iii) les modalités de déplacement des nappes sur le domaine continental (marge et plate-forme) par l’analyse des mélanges à blocs nés à l’avant des nappes. Deux événements tardi-obduction ont également été étudiés : la genèse d’un bassin d’avant-chaîne et le développement de fenêtres tectoniques au coeur des nappes

La marge Ouest-Maliaque de la Téthys (Hellénides) : une marge en hyper-extension pauvre en magma

International audienceLa reconstitution des marges passives anciennes à partir de l’étude d’affleurements à terre se heurte au problème de la déformation des séries issues de la marge, en raison de leur mise en place tectonique sur les domaines continentaux. Dans le massif de l’Othrys, en Grèce, les témoins d’une marge téthysienne (Océan Maliaque) sont correctement préservés au sein de nappes syn-obduction Jurassique. Dans ce massif, ces nappes sont nombreuses : 3 nappes ophiolitiques et 6 nappes issues de la marge. L’empilement des nappes est régulier : les nappes possédant des séries de forte profondeur (séries distales) recouvrent toujours des unités comportant des séries de moindre profondeur (proximales). Il est ainsi possible de reconstituer la marge Ouest-Maliaque de façon assez complète et relativement fiable. Des travaux antérieurs, notamment par les auteurs de ce travail, ont permis d’établir les grandes lignes de cette reconstitution. De nouveaux résultats sur la série d’Othrys, confrontées aux données sur les marges actuelles permettent d’observer que la marge Ouest-Maliaque se rapproche des marges en « hyper- extension » relativement pauvres en magma. Ces résultats permettent également une analyse des mécanismes de déformation syn-rift (Trias moyen) de la marge Ouest-Maliaque, qu’il s’agisse des différentes phases de déformation successives, ou des différents ensembles résultants de ces déformations. Les différentes phases de déformation typiques d’un rift se succèdent, avec (1) une déformation diffuse avec le développement de failles normales dans la croûte continentale supérieure cassante (stretching) ; (2) une déformation plus localisée (thinning) à l’origine de la marge distale ; (3) une possible exhumation de manteau sous-continental et (4) l’accrétion océanique (fin du Rifting) dès l’Anisien supérieur. Cette déformation s’exprime par la présence de différents domaines structuraux à travers la marge : (1) le domaine de necking, transition entre le bloc continental à croûte épaisse (environ 30 km) et la marge distale à croûte très amincie (environ 10 km) ; 2) la marge distale issue du fonctionnement d’une « faille de détachement » ; (3) un bloc distal, haut-fond transitoire, au contact de la croûte océanique et/ou, localement, de manteau continental exhumé partiellement serpentinisé. Dans certains cas, l’exhumation de manteau hydraté au sein même de la marge distale sous l’effet de l’hyper-extension isole des blocs distaux parfois nommés « extensional allochtons »

Dynamique sédimentaire et structurale des bassins perchés sur les prismes de subduction (l'exemple du prisme Hikurangi, Nouvelle-Zélande)

L'étude stratigraphique et structurale d'un transect complet de la marge active Hikurangi (Côté Est de l'île Nord de Nouvelle-Zélande), basée sur des données marines et terrestres, permet d'identifier trois domaines morphostructuraux depuis la fosse jusqu'au bassin avant-arc : le prisme d'accrétion sensu-stricto, la plate-forme du Wairarapa, et la plus haute ride du prisme Hikurangi qui émerge au niveau de la Chaîne côtière. Les différences entre ces domaines sont liées à la fois à leurs différences d'âge et à leur position relative au sein du prisme de subduction au cours du temps. Ces domaines morphostructuraux sont séparés par des zones de chevauchements majeurs qui ont contrôlé la croissance de rides structurales bordant des bassins de pente matures mio-pliocènes. L'analyse détaillée des bassins perchés confinés montre que trois principaux systèmes gravitaires, caractérisés par des granulométries très fines, peuvent se développer à des stades différents de l'évolution du bassin, Il s'agit de larges glissements sous-marins (dépôts d'olistostromes), de cônes sous-marins de type riches en sable fin et de rampes sous-marines à faible gradient de pente (dépôts de drappages turbiditiques), L'étude du remplissage sédimentaire des bassins confinés souligne également l'importante contribution des processus de pente, Ceci s'explique par la croissance syn-sédimentaire des rides structurales adjacentes. En effet, les pulsations tectoniques aux bordures des bassins sont à l'origine du basculement des surfaces de dépôt, de rapides variations de faciès et d'importants changements paleoenvironnementaux qui traduisent des créations ou des modifications de pente.La sédimentation au sein des bassins perchés matures est dominée par les processus de remplissage qui conduisent au développement de méga-séquences de comblement similaires à celles identifiées dans les bassins d'avant-pays. Notre étude montre également que l'évolution du prisme de subduction Hikurangi est discontinue et a été contrôlée par des épisodes tectoniques successifs identifiés le long de la transversale d'Akitio : 1) Une phase de mise en place de nappes au Miocène basal (c. 25 - 18 Ma), 2) Un épisode de raccourcissement E-W au Miocène inférieur à moyen (c. 17.5 - 15 Ma). Cet épisode est à l'origine du développement de hauts structuraux et du confinement des bassins perchés, 3) Un épisode de subsidence majeure associé à des déformations en extension (c. 15 - 6.5 Ma) et probablement contrôlée par des processus d'érosion tectonique, et 4) Une période Miocène terminal à Quaternaire (c. 6.5 - 0 Ma)dominée par des épisodes de raccourcissement rapide (c. 1Ma) de direction E-W à NW-SE. Nous avons démontré que la complexité stratigraphique et structurale du prisme de subduction Hikurangi ne résulte pas seulement de cette histoire tectonique polyphasée, mais aussi de variations transversales dans le style et l'amplitude de la déformation au cours du même épisode tectonique. Nous montrons notamment que de l'accrétion frontale peut se développer près du front de subduction alors que la partie supérieure du prisme subit de l'extension et une phase de subsidence au cours d'une période dominé par de l'érosion tectonique.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

The Hellenic ophiolites: eastward or westward obduction of the Maliac Ocean, a discussion

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From subduction to collision and subduction again, the drivers of crustal-scale deformation in the Hellenides-Aegean region

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Stratigraphie et tectonique des dépôts cénozoïques sur la bordure sud-occidental du bassin mésohellénique

Le bassin méso-hellénique est un bassin oligo-miocène intra-chaîne situé dans le nord de la Grèce continentale, à la limite entre les zones externes et les zones internes de la chaîne des Hellénides. Ce mémoire présente une analyse détaillée des séries sédimentaires affleurant sur la bordure occidentale du bassin dans sa partie la plus méridionale. Trois blocs, séparés par des failles majeures, sont étudiés successivement, du point de vue des faciès, de leur stratigraphie et des structures tectoniques. Une carte géologique détaillée est produite, fondée sur les formations lithologiques élevées au rang d unités stratigraphiques. La structure est un monoclinal faillé à vergence vers le bassin. Les failles sont essentiellement des failles normales, mais des mouvements compressifs existent. Des failles listriques synsédimentaires précoces sont enregistrées à la base du comblement. Les failles majeures interblocs sont inversées, probablement tardivement. Les faciès indiquent pour l essentiel des épandages sous-marins d origine gravitaire. Les sources sédimentaires sont d abord locales (couverture mésozoïque) puis, pour l essentiel du comblement, lointaines (socle pélagonien des zones internes). Les directions de paléocourants indiquent un approvisionnement depuis le NE, dans la zone pélagonienne, comme on peut l observer plus au nord, dans le secteur des Météores, sur l autre flanc du bassin. La succession stratigraphique est marquée par des ruptures de faciès abruptes et érosives ainsi que des discordances enregistrant essentiellement un signal tectonique. Les analyses micropaléontologiques permettent de préciser l âge des séries sur l intervalle Oligocène supérieur-Miocène inférieur. Cet âge est plus jeune que le démarrage du bassin méso-hellénique plus au nord, mais sub-contemporain de la mise en place des conglomérats des Météores, dont le contrôle tectonique a également été mis en évidence.The Mesohellenic Basin is an Oligo-Miocene intermontane basin preserved in Northern continental Greece, at the boundary between the external and internal zones of the Hellenides. This thesis presents a detailed analysis of the deposits outcroping in the southernmost part of the basin, on its western border. Three fault-bounded blocks are presented successively, including facies, stratigraphic and tectonic data. A detailed geological map is provided, featuring lithological formations of chronological significance. The main structure is a faulted monocline dipping toward the basin. Faults are mostly normal faults, although compressional features are observed. Synsedimentary listric faults are recorded in the lower part of the basin fill. The major block-bounding faults were probably lately inverted. The facies indicate mainly submarine gravity flows and associated turbidites. The sediments were supplied first locally (erosion of the mesozoic cover) and then, for most of basin fill, from denudation of the pelagonian basement (internal zones). Paleocurrent directions, related to this main part of the infill, indicate a source to the Northeast, in the Pelagonian zone, similarly to what observed northward in the Meteora area, on the other side of the basin. The stratigraphic succession is marked by facies gaps and erosional unconformities which point to a dominant tectonic control. The micropaleontologic analyses provide an overall Upper Oligocene-Lower Miocene age of the series. This age is younger than that of the early stages of the basin more to the north, but rather contemporaneous with the Meteora conglomerates, the tectonic origin of which was previously demonstrated.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

The Maliac Ocean: the origin of the Tethyan Hellenic ophiolites

International audienceThe Hellenides, part of the Alpine orogeny in Greece, are rich in ophiolitic units. These ophiolites and associated units emplaced during Jurassic obduction, testify for the existence of one, or several, Tethyan oceanic realms. The paleogeography of these oceanic areas has not been precisely described. However, all the authors now agree on the presence of a main Triassic-Jurassic ocean on the eastern side of the Pelagonian zone (Vardar Domain). We consider that this Maliac Ocean is the most important ocean in Greece and Albania. Here, we limit the detailed description of the Maliac Ocean to the pre-convergence period of approximately 70 Ma between the Middle Triassic rifting to the Middle Jurassic convergence period. A quick overview on the destiny of the different parts of the Maliac Ocean during the convergence period is also proposed. The studied exposures allow to reconstruct: (1) the Middle to Late Triassic Maliac oceanic lithosphere, corresponding to the early spreading activity at a Mid-Oceanic Ridge; (2) the Western Maliac Margin, widely exposed in the Othris and Argolis areas; (3) the Eastern-Maliac Margin in the eastern Vardar domain (Peonias and Paikon zones). We established the following main characteristics of the Maliac Ocean: (1) the Middle Triassic rifting marked by a rapid subsidence and volcanism seems to be short-lived (few My); (2) the Maliac Lithosphere is only represented by Middle to Late Triassic units, especially the Fourka unit, composed of WPB-OIB and MORB pillow-lavas, locally covered by a pelagic Middle Triassic to Middle Jurassic sedimentary cover; (3) the Western Margin is the most complete and our data allow to distinguish a proximal and a deeper distal margin; (4) the evolution of the Eastern Margin (Peonias and Paikon series) is similar to that of the W-Margin, except for its Jurassic terrigenous sediments, while the proximal W-Margin was dominated by calcarenites; (5) we show that the W- and E-margins are not Volcanic Passive Margins; and (6) during the Middle Jurassic convergence period, the Eastern Margin became an active margin and both margins were affected by obduction processes

Utilisation de données Sparker monotrace à leur plein potentiel : une méthode simple pour investiguer des canyons sous-marins sur la plateforme continentale

International audienceLes données sismiques du Sparker fournissent des informations à Très Haute Résolution (THR) en mer, permettant une interprétation précise de la subsurface des eaux peu profondes à un coût relativement bas. Alors que de plus en plus de pays interdisent l'utilisation de la sismique de type air-gun sur leur territoire pour des raisons environnementales, l'utilisation du Sparker est souvent encore autorisée et son utilisation a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie. Cependant, il n'est pas adapté aux eaux profondes. Il est nécessaire d'enregistrer des données avec un espacement de tir court pour obtenir une résolution et une qualité de données latérales optimales, ce qui permet une interprétation de la subsurface avec un niveau élevé de détails dans les séquences sédimentaires. Cet espacement court entre les tirs signifie également un court intervalle de temps entre les tirs, ce qui rend complexe l'imagerie à la fois des sédiments à haute résolution sur le plateau continental et des canyons sous-marins ou des vallées incisées le long d'une seule ligne de tir, car la trace sismique peut se terminer là où il y a encore un signal d'intérêt. Cela implique d'arrêter l'enregistrement pour changer les paramètres d'acquisition vers un intervalle de temps plus large, ce qui entraîne une perte de résolution horizontale et prend du temps. Pour tirer le meilleur parti des données du Sparker dans ces situations, nous avons développé une nouvelle méthode simple (SeeDeeper) qui permet l'interprétation des données THR pour des profondeurs d'eau plus importantes, permettant la création de sections sismiques de la partie la plus élevée du plateau continental jusqu'à la pente ou à travers des canyons profondément incisés. Cette étude vise à proposer un flux de traitement simple pour utiliser des données sismiques Sparker à leur plein potentiel. Dans l'étude de cas présentée, nous montrons plusieurs exemples qui démontrent l'intérêt d'une telle méthode. La méthode SeeDeeper nous a permis de suivre des discontinuités majeures et de connecter un ensemble de données sismique principalement situé sur le plateau continental à un jeu de données plus profond