L'accrétion tectonique de sédiments : modalités géométriques et cinématiques : paléo-circulation des fluides : étude d'un exemple, le prisme sicilien

Tectonic accretion of sediments : geometry, kinematic and paleocirculations of fluids : the case of the sicilian accretionary prism : experimental modelling : forearc basin and transfer zones of deformation development

• Auteur / Autrice : Christophe Larroque
• Direction : Jean-François Stephan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Nice
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Malavieille, François Roure, Jean-François Gamond, Xavier Le Pichon, Georges Mascle, Jean Delteil

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Sédiments (géologie)

Accrétion océanique

Mots clés libres

Terre, océan, espace

Tectonique, géologie structurale, tectonique des plaques

Sicile

Ng

Prisme accrétion

Contrôle tectonique

Cinématique

Dynamique fluide

Paléocirculation

Bassin avant arc

Décollement

Condition pression température

Déformation sous contrainte

Unité tectonique

Résumé

L'analyse des mécanismes de l'accrétion tectonique de sédiments a été entreprise le long de la marge convergente Europe-Afrique, sur le prisme d'accrétion sicilien, et à l'aide de modélisations expérimentales : 1) le prisme sicilien correspond à l'écaillage, du Néogène à l'actuel, de différents domaines paléogéographiques des marges africaine et européenne dans un contexte de subduction-collision entre ces deux plaques. Le domaine centro-silicien (ou de Caltanissetta) est le domaine le plus récent accrété au front du prisme. L'imbrication d'un ensemble d'écailles très pelliculaires à vergence sud résulte d'événements tectoniques Pliocène à Pléistocène inférieur. La dispersion des orientations structurales révèle le rôle des structures obliques à la direction de raccourcissement principale (ns). La présence de duplex dans la partie est du domaine implique l'existence de deux niveaux de décollement superposés, partageant le domaine frontal en une unité tectonique inferieure et une unité tectonique supérieure. Les écailles de l'unité tectonique supérieure reposent, le plus souvent, sur une formation argileuse de type mélangé (le mélange varicolore) qui est interprété comme le niveau de décollement intermédiaire. Le décollement profond n'est pas visible à l'affleurement. Le mélangé varicolore présente des indices de déformation dans un milieu encore riche en fluide : 1) diapirisme argileux au cœur des anticlinaux frontaux et 2) nombreuses traces de cristallisations syntectoniques. A l'échelle du domaine frontal du prisme, la répartition des minéralisations, essentiellement au niveau des zones de faille, suggère des circulations de fluides localisées pendant la phase de mise en place des écailles. A partir de l'analyse des inclusions fluides piégées dans ces cristallisations (quartz et calcite) nous avons tenté de caractériser la nature et de reconstituer l'histoire p/t de ces circulations de fluides. Au niveau des chevauchements de base des duplex (connectes au décollement profond) sont présents des fluides aqueux à faible salinité ainsi que des hydrocarbures. Les mesures thermiques (microthermométrie et état de maturation de la matière organique) indiquent des températures de piégeage élevées (>200c), qui sont en déséquilibre par rapport au paléo-gradient régional et par rapport à l'état de recristallisation de la matrice argileuse encaissante. Ceci suggère des advections de fluides d'origine profonde le long du décollement basal (8 à 10 km) en régime transitoire ; 2) l'analyse de la géométrie et de la cinématique des bassins avant-arc et des zones de transfert de la déformation a été réalisée à partir de modèles expérimentaux en sable. Des modèles couplant sédimentation et raccourcissement ont permis de tester l'influence de la friction le long du décollement sur le développement des bassins avant-arc. Lors du raccourcissement du modèle, un équilibre mécanique s'établit entre deux failles principales : le chevauchement frontal et le rétrochevauchement majeur qui limite le bassin avant-arc. La propagation de la déformation au front ou dans la partie arrière du prisme est enregistrée par l'épaisseur des séquences sédimentaires déposées dans le bassin avant-arc à chaque étape de raccourcissement. Nous avons testé l'influence de différents dispositifs sur la formation et l'évolution des zones de transfert de la déformation. Les variations de l'épaisseur sédimentaire dans l'avant-pays, le décalage horizontal de la butée, une géométrie coudée de la butée ou une variation latérale de la friction le long du décollement entrainent la formation d'une zone de transfert. Ces zones sont caractérisées par des propagations alternées ou synchrones des chevauchements. Leur structure 3d montre de forte courbure des chevauchements et la formation de rampes obliques a la direction de raccourcissement