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TD/TP Bassins sédimentaires Résumé 1ère² et 2ère séance Objectif Introduction à

TD/TP Bassins sédimentaires Résumé 1ère² et 2ère séance Objectif Introduction à l’étude des bassins sédimentaires aux outils et aux méthodes d’analyse et d’interprétation des milieux de sédimentations de leurs formations (genèse) et de leurs évolutions au cours des ères géologiques L’utilité des cartes isopaques et de lithofaciès dans l’analyse et l’étude des bassins sédimentaires - I- Notion de stratigraphie séquentielle a- définition b)principe c) utilité et domaine d’application II – les cartes isopaques et de lithofaciès a) définition b) principe III -Application : esquisse d’une carte isopaque de la formation Métlaoui . I – Introduction : Depuis le début de sa formation, il y a 4 500 millions d’années, notre planète s’est transformée par étapes, à la fois par l’action de phénomènes physiques ou géologiques (modifications de l’atmosphère, glaciations, formation ou érosion de chaînes de montagnes, fractionnement et dérive des continents...). Et par l’effet de l’évolution de la vie (développement des algues marines avec formation d’oxygène, apparition successive des grands groupes d’animaux avec formation de calcaire et de phosphates, développement des grandes forêts, à l’origine du charbon...). Chacun de ces grands événements a marqué l’histoire de la terre :. Chacune de ces grandes périodes a débuté par une importante élévation du niveau des océans (ou transgression océanique qui a favorisé l’apparition de nouveaux types d’organismes marins) et s’est achevée par une forte baisse du niveau marins (ou régression, phénomène qui a provoqué immanquablement des extinctions massives d’espèces, appelés crises de la vie). Rappel des notions pré acquises : MORPHOLOGIE DES OCEANS Les fonds océaniques sont maintenant bien connus grâce aux progrès des techniques de sondage et les plongées à grandes profondeurs. Trois grandes régions morphologiques sont distinguées, les marges, les bassins et les dorsales. Figure 1- Morphologie du domaine marin. 1 Les marges océaniques Ce sont les limites du domaine marin; elles sont encore appelées marges continentales. Selon leur structure, on distingue les marges passives, ou stables, et les marges actives. 2 Les marges passives comprennent une plate-forme littorale peu profonde, 200 m au maximum, d'une largeur de plusieurs dizaines, ou centaines, de km et qui correspond au prolongement du continent en mer. Cette partie est trés accessible à l'homme et présente un intérêt considérable: zone de pêche, exploitation des gisement d'hydrocarbures. La plate-forme est bordée par une partie en pente (5° environ),le talus continental, qui descend jusqu'à plusieurs milliers de mètres de profondeur et qui est relié au fond du bassin océanique par un glacis en pente plus douce; sur ce glacis s'accumulent les matériaux apportés de la plate-forme par les courants de turbidité. Les marges passives sont constituées de croûte continentale découpée en blocs basculés disposés en marches d'escalier. Fig1’--Frontières convergente et divergente Figure 2-: structure d'une marge passive 3 Les marges actives sont étroites et fortement pentées. La plate-forme continentale est réduite à quelques centaines de mètres, le talus continentale plonge jusqu'à plus de 5000 mètres pour aboutir dans une fosse océanique qui borde le continent. 4 Cette zone est tectoniquement trés active (séismes, volcans); elle correspond à une zone de subduction. La sédimentation est représentées par des matériaux apportés notamment par les courant de turbidité qui sont soumis à la compression et forment un prisme d'accrétion. Figure 3: structure d'une marge active. 2 Les bassins océaniques Ce sont de vastes étendues plates situées à environ 5000 m de profondeur et appelées encore plaines abyssales. La sédimentation y est faible par rapport à celle des marges. Le fond est constitué de croûte océanique. Des reliefs, d'origine volcanique, accidentent les plaines abyssales. 3 Les dorsales océaniques b- Ces chaines sous-marines occupent généralement la partie médiane des océans (d'où leur nom de rides médio-océaniques). Elles sont le lieu de production de la croûte océanique. S'il est indispensable de pouvoir reconnaître les divers milieux du domaine marin par l'interprétation des faciès, il n'est pas moins important de comprendre leur enchaînement vertical et latéral dans le temps et l'espace. Cette connaissance s'avère indispensable à la compréhension de l'évolution d'un bassin (aspect dynamique). Définition d’un Rift Région en extension (croûte amincie) qui est caractérisée par: -Contraintes d’extention liées aux mouvements des plaques -remontée asténosphérique résule de l’amincissemen crusal -Soulèvement et activité volcanique secodaire - anomalie de Bouguer négative ;- flux de chaleur élevé ;- activité volcanique => anomalie thermique en profondeur Mécanismes de subsidece au nivau des zones de subduction Taux de subsidence variables à travers bassin:- zone externe est caractérisée par subsidenc- zone interne se distingue par soulèvement B- Apport de la Stratigraphie séquentiel dans la reconstitution des bassins sédimentaires Dans l'ensemble des séries sédimentaires, la succession des termes lithologiques ou faciès caractérise l'évolution des milieux de dépôt. Cette évolution verticale présente des coupures "naturelles", définissant des séquences. Chaque séquence est caractérisée par ses limites, son contenu (faciès) et la nature et le sens de ses variations (figure I.1). Une autre caractéristique importante des séquences est leur emboîtement à plusieurs échelles d'observation (caractère fractal): ceci a donné lieu à une hiérarchisation des séquences avec la définition de séquences d'ordre 1, 2, 3, 4,... d'épaisseur décroissante et de fréquence croissante. Fig. I.1: schématisation d'une séquence élémentaire régressive classique. La stratigraphie séquentielle est une méthode dont l'objectif est celui de la stratigraphie au sens éthymologique du terme: accéder aux relations géométriques et chronologiques à l'intérieur d'ensembles sédimentaires. Son propos est de définir des unités sédimentaires limitées par des surfaces à valeur temporelle qui correspondent à des périodes particulières de variations du niveau marin relatif. Ces variations, périodiques ou non, sommes des mouvements eustatiques, tectoniques (subsidence, déformations intraplaques,...) et des flux sédimentaires, ont des durées variées: de la dizaine de milliers d'années à plusieurs dizaines de millions d'années. Corrélations séquentielles Par rapport aux corrélations lithostratigraphiques, les corrélations séquentielles (séquostratigraphiques) ont l'immense avantage de s'affranchir des faciès et de représenter des lignes temps valables à l'échelle d'un bassin. Encore faut-il s'assurer que les séquences que l'on observe résultent de phénomènes régionaux et non locaux: des séquences de comblement d'un chenal par exemple ne sont pas des phénomènes à l'échelle d'un bassin. Nous verrons ci-dessous que ce problème de "l'échelle des causes" se pose pour la définition des "paraséquences". Pour fixer les idées sur un exemple concret, il suffit de penser aux diverses séquences générées par une régression marine mineure: - en milieu littoral, on aura par exemple une succession du type boue lagunaire bioturbée, surmontée de laminites algaires (=séquence régressive, probablement de type "thining upward"); - en plate-forme externe, on pourrait observer des sables bioclastiques à crinoïdes surmontés de faciès récifaux (=séquence régressive, de type coarsening upward); - plus au large, on pourrait avoir des boues à organismes pélagiques passant à des faciès bioclastiques d'avant-récif (=séquence régressive, ici encore de type coarsening upward). On le voit, un même phénomène a des conséquences variées sur l'évolution des sédiments, en fonction du milieu de départ, mais partout, l'évolution se fait dans le même sens: il s'agit d'une séquence régressive. La figure I.4 schématise les corrélations séquentielles entre trois coupes échelonnées du littoral à la plate-forme externe. Chacune des séquences est régressive et la succession est progradante. La différence entre les corrélations lithostratigraphiques (diachrones) et les corrélations séquentielles (synchrones) est évidente. Il faut noter que les corrélations séquentielles sont facilitées lorsque l'on utilise des "motifs" caractéristiques, par exemple une séquence régressive suivie d'une séquence transgressive très affirmée, etc. Fig. I.4: corrélations séquentielles et diachronisme des faciès. D'après Proust (1994). Nature de l'enregistrement sédimentaire Plusieurs ordres de variations du niveau relatif de la mer, correspondant à autant d'ordres de séquences de dépôts, sont enregistrés dans les séries sédimentaires. Elles différent (1) par leurs causes et donc (2) par leur durée, leur caractère périodique et leur amplitude. On peut distinguer: - les séquences apériodiques de durée supérieure au million d'années:  "3e ordre": 1-5 Ma;  "2e ordre": 3-15 Ma, correspondant probablement à une combinaison de mouvements eustatiques et tectoniques (subsidence régionale, déformations intraplaques);  "1e ordre": 10-50 Ma. Fig. I.6: schématisation de concepts de la stratigraphie séquentielle. II- Application - Etablissement de logs stratigraphiques, représentation de séquences élémentaires, variation verticale des faciès et corrélations des formations géologiques de l’Eocène(cas de la formation Métlaoui , el Garia, Bou Dabbous ……) - Essai d’interprétation des variations d’epaisseurs et des faciès Séance 3-4 Commentaire et interprétation des cartes isopaques Cas des séries yprisiennes Les courbes isopaques des séries yprisiennes s’organisent en linéaments de directions préférentielles selon les régions .L’ analyse de ces courbes aboutit à l’individualisation des domaines suivants : 1-Le golfe de Gabès: La direction NW-SE s’exprime clairement avec une individualisation de bassin subsidents (lors du Paléocène650m): «bassin de Misskar-ashtart » Avec des fluctuations NNW-SSE à WNW-ESE. L’épaisseur n’excède pas les 350m 2- La région de Sfax On relève deux directions sensiblement orthogonales. La direction NW-SE et SW-NE. Les bassin sidi el Ityem et de Misskar-ashtart sont séparés par le seuil de Kerkenah de direction NE- SW. 3- Le sahel et ses environs (zone chauve de Chorbane-Mahdia) Cette région constitue une dépendance EW d’une mégazone chauve de direction NW (Golf de Hammamet)- SE (Ramla-Isis).cette zone chauve se termine par une en uploads/Geographie/ facsicul-igs4.pdf