La stratigraphie tertiaire et la surface d'érosion messinienne sur les marges occidentales de la mer Noire: stratigraphie sismique haute résolution

Abstract

Jury : Jean-Pierre SUC (Rapporteur), Nicolas PANIN (Rapporteur), Jean-Loup RUBINO (Rapporteur), Jacques DEVERCHERE (Président de Jury), Jean-Pierre REHAULT (Directeur de thèse), Gilles LERICOLAIS (Encadrant scientifique), Georges CLAUZON (Personnalité invitée), Corneliu DINU (Personnalité invitée)The Tertiary paleogeographic evolution of the Black Sea, within the paratethys realm, was characterised by several periodic isolation episodes. The eutatic responses of the Black Sea to these de-connexions, and particularly those related to the Mediterranean Messinian crisis, are still not clearly established. The high resolution seismic stratigraphy study we present is based on interpretation of multichanel HR seismic data correlated with drillings recovered on the occidental Black Sea margin. Our investigations were concentrated on the identification of erosional surfaces, interpreted as markers of eustatic falls, linked to the basin isolation phases. On the Romano-Ukrainian shelf, the seismic profiles display six major discontinuities regarded as Tertiary erosional surfaces : (1) the surfaces underlined at the base of the Eocene (E), at the base of the Oligocene (O), in the Middle Miocene (M) and at the base of the Pontian (P); (2) and two intra-Pontian erosional unconformities (L.IPU and IPU). On the other hand, the Messinian erosional surface was clearly identified on the Bulgaro-Turckish margin. Recent correlation between the Paratethysian and Mediterranean stratigraphic scale suggest that the IPU surface recognised on the Romano-Ukrainian shelf is equivalent to the Messinian erosional surface. Among the five ante-Messinian erosional surfaces described, we interpret the M surface as the signature of a catastrophic sea level fall related to the Upper Burdigalian isolation phase. We propose that the four other surfaces correspond either to submarine erosion episodes, or to transgressive events. The discovery of the Messinian erosional surface in Black Sea constituting the major result of this study, enables to validate the assomption about the Messinian Dessiccation of the Black Sea [Hsü and Giovanoli, 1979].La mer Noire, dans le cadre de son évolution au sein de la Paratéthys, a connu au cours du Tertiaire de nombreux épisodes d'isolement. L'impact de ces phases de déconnexion, et en particulier de celle liée à la crise messinienne en Méditerranée, sur l'évolution eustatique de la mer Noire fait l'objet de ce travail de recherche. L'étude est basée sur l'analyse de données sismiques multitraces HR, corrélées à de nombreux forages. Nos investigations, menées sur les marges occidentales du bassin, se sont concentrées sur l'identification de surfaces d'érosion que nous avons tenté d'interpréter en terme de chutes du niveau marin, à mettre en lien avec ces phases d'isolement. Sur la marge roumano-ukrainienne, cette étude a permis de mettre en évidence six surfaces d'érosion au sein des séries tertiaires : les surfaces d'érosion à la base de l'Eocène (E), de l'Oligocène (O), du Miocène moyen (M) et du Pontien (P); et enfin les surfaces d'érosion L.IPU et IPU au sein du Pontien. Sur la marge bulgaro-turque, nos recherches ont permis la découverte et le calage chronostratigraphique précis, par le biais des forages DSDP, de la surface d'érosion messinienne en mer Noire. Les plus récentes corrélations entre les échelles stratigraphiques paratéthysiennes et méditerranéennes montrent que la surface IPU est l'équivalent, sur le plateau roumano-ukrainien, de la surface d'érosion messinienne découverte sur la marge turque. Parmi les cinq surfaces d'érosion anté-messiniennes décrites, nous démontrons que la surface M constitue la signature d'une chute drastique du niveau de la mer Noire répondant à l'épisode d'isolement de la fin du Burdigalien. Nous proposons que les autres surfaces d'érosion anté-messiniennes correspondent soit à des épisodes d'érosion sous-marine, soit à des événements transgressifs. Résultat majeur de cette étude, la découverte de la surface d'érosion messinienne en mer Noire permet de valider définitivement l'hypothèse, proposée par Hsü [Hsü and Giovanoli, 1979], de l'effondrement du niveau de la mer Noire à la fin du messinien