Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings.
Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Taiwan is a young mountain belt, known as one of the most active area in the world. Since the beginning of the 20th century more than twenty _ Mw 7 earthquakes have struck the island. However, the occurrence of larger events (_Mw 8) is still a matter of debate. In this framework it is of key importance to obtain longer record in order to evaluate the occurrence of large past earthquakes. The sub-aqueous paleoseismology, based on the record of the sedimentary gravity deposits, appears as a serious alternative to approach this thematic and is a rapidly advancing field that has the potential to illuminate the long-term history of seismicity.The first part of this work was to investigate the present sedimentary systems off east Taiwan, essential to understand the morphosedimentary features, sedimentary facies and processes governing the evolution of the submarine slope, and the controlling factors of the recent sedimentation. Our results showed that the offshore slope east Taiwan is affected by a variety of sedimentary systems and processes, and that turbidity currents appear as the main erosional processes covering nearly 60% of the sedimentary record. Turbidity currents are generated by distinct controlling factors such as tectonic and climatic activity that enabled us to define twoend-members relative to turbidity currents initiation: Turbidity currents preconditioned by tectonic activity and triggered by earthquakes shaking and likely deposited into intra-slope basin and turbidity currents driven by climatic activity such as extreme floods or typhoons, generated in basin directly connected with onland rivers.The second part consisted to apply a paleoseismic approach, based on turbidites record, at two time-scales. First, we tested and validated the method by correlating turbidites deposits with instrumental earthquakes. Then, once calibrated we extended the time-series back in time. We dated the three most recent turbidites layers circa 2001 ± 3 AD, 1950 ± 5 AD and 1928 ± 10 AD. Using empirical relationship that link peakground acceleration, distance and magnitude to calibrate the seismic sources, we correlate these three turbidites with instrumental earthquakes: the Chengkong Earthquake 12/10/2003 (Mw 6.8), the 11/24/1951 Taitung Earthquake (Mw 7.1) and the 9/4/1935 Lutao Earthquake (Mw 7.0) respectively. Applying criteria to discriminating the different triggering mechanisms for turbidity current generation, we propose that earthquakes are the main triggering mechanisms. Dating and age modeling provided a part of the chronology of extreme events since the last 3000 years and allowed us to estimate return time for earthquakes Mw _ 6.8.This work represents a good starting-point for future investigations in order to better assess Holocene time series of extreme events.
La chaine de Taïwan représente l’une des zones les plus actives au monde. Depuis le début du XXe siècle, plus d’une vingtaine de séismes _Mw 7 ont affecté l’île. Cependant la probabilité d’occurrence de séismes plus importants (_Mw 8) est toujours matière à débat. Dans un tel contexte, il apparait donc important d’obtenir des enregistrements plus anciens pour évaluer l’occurrence de tels évènements. La paléosismologie marine, basée sur l’enregistrement des dépôts issus de la sédimentation gravitaire, apparait comme une alternative sérieuse afin d’illuminer l’histoire de la sismicité sur des périodes anciennes. Ce travail de thèse apporte de nouvelles contraintes sur l’histoire sismique au large, à l’est de Taïwan, au cours des derniers 3000 ans.La première partie de ce travail consiste à caractériser les systèmes sédimentaires récents. Cette étape fut essentielle pour la compréhension des processus, faciès sédimentaires et les facteurs de contrôle de la sédimentation qui régissent l’évolution de la pente sous-marine. Ces résultats ont montré que l’Est de Taïwan est caractérisé par une grande variabilité de processus et que les courants de turbidité dominent l’enregistrement sédimentaire.Les courants de turbidité sont générés par deux facteurs distincts : l’activité tectonique/sismique et l’activité climatique. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’approche paléosismique en utilisant les dépôts de turbidités comme marqueurs des paléoséismes. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps testé et validé l’approche à l’échelle du siècle dernier. Ensuite une fois calibré, nous avons pu étendre les séries temporelles à l’échelle de l’Holocène. Nous avons daté les trois plus récents évènements turbiditiques autour de 2001 ± 3 AD, 1950 ± 5 AD et 1928 ± 10 AD. En utilisant des relations empiriques intégrant magnitude, distance et valeur du "peak ground acceleration", nous avons pu calibrer la source sismique et ainsi corréler ces trois turbidites à trois séismes instrumentaux : le séisme de Chengkong (12/10/2003) (Mw 6.8), le séisme de Taitung (11/24/1951) (Mw 7.1) et le séisme de Lutao (9/4/1935) (Mw 7.0). Au-delà du siècle dernier, les datations et modèles d’âges nous permettent d’établir une partie de la chronologie des évènements extrêmes sur une période de 3000 ans et d’estimer un temps de retour pour des évènements de l’ordre _Mw 7. Les résultats ont toutefois montré que ces temps de retour sont nettement supérieurs à ceux connus sur le siècle dernier, ce qui suggère que tous les séismes ne sont pas enregistrés par les dépôts sédimentaires marins. Ce travail de thèse a donc permis de montrer que les dépôts issus de la sédimentation évènementielle peuvent être considérés comme marqueurs de la sismicité et que cette approche peut constituer un outil complémentaire pour les études portant sur le risque sismique.
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NNT : 2014MON20133
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