Marges polyriftées : réactivations et conditions aux limites. Exemples de la Mer de Corail (Papouasie Nouvelle Guinée) et du Bassin de Porcupine (Irlande)

Multirifted margins : reactivations and boundary conditions examples of the Coral Sea (Papua New Guinea) and the Porcupine basin (Ireland)

• Auteur / Autrice : Cédric Bulois
• Direction : Manuel Pubellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géo-Océan (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Geoffroy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manuel Pubellier, Laurent Geoffroy, Philippe Huchon, Siegfried Lallemant, Bernard Le Gall, Jacques Déverchère, Louise Watremez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Huchon, Siegfried Lallemant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Failles (géologie)

Atlantique (océan ; nord-est)

Corail, Mer de

Rifts

Mots clés libres

Marges polyriftées

Extension

Réactivation

Variations des conditions aux limites

Tectonique

Géodynamique

Bassin de Porcupine

Mer de Corail

Multirifted margins

Extension

Fault reactivation

Variations of boundary conditions

Tectonics

Geodynamics

Porcupine Basin

Coral Sea

Résumé

Cette étude documente la succession de phases de rift qui se sont formées le long d'une marge continentale dont l'évolution géologique a été particulièrement longue. Ce type d'évolution géologique est bien admise dans la littérature mais reste encore peu comprise en terme de processus géologiques. Ici, il est spécifiquement étudié comment ce type de rifts peut évoluer au cours du temps et il est tout particulièrement mis en évidence les processus de réactivation de failles et la formation des éléments géologiques associés dans l'évolution des bassins en extension. Cette étude résume les résultats principaux de deux projets de recherche menés sur(1) le Bassin de Porcupine (offshore irlandais) qui s'est formé pendant la propagation du système de rift nord-atlantique et (2) la région de la Mer de Corail (Papouasie Nouvelle Guinée) dont l'évolution en contexte de supra-subduction est liée à l'affrontement des plaques Pacifique et Australie. Ces deux projets de recherche discutent spécifiquement de l'enregistrement sédimentaire et de l'évolution des failles à partir de données sismiques corrélées à des données de puits, de magnétisme ou de gravimétrie.Les deux bassins ont évolué en bordure d'orogènes depuis le Paléozoïque supérieur. Il est démontré que l'extension s'est initiée au long de structures anciennes qui ont été réactivées lors de l'étalement orogénique mis en évidence par la migration de dépocentres. L'extension s'est ensuite développée de façon discontinue au cours de divers épisodes extensifs pulsés. Les premiers épisodes montrent en général des bassins étroits, plus ou moins discrets et qui sont remplis de dépôts continentaux qui passent progressivement à des environnements marins. L'extension est d'abord diffuse puis localisée le long de failles bordières qui accommodent l'ensemble de l'extension et le boudinage de la croûte. Au fur et à mesure que l'extension progresse, l'influence structurale de la croûte continentale diminue et la déformation évolue vers l'océan avant le stade ultime de déchirure continentale de façon très localisée. Le rifting se termine en général dès que les conditions aux limites changent, résultant en la production de bassins océaniques en propagateur qui sont transversaux aux bassins néoformés. Dans les marges classiques de type atlantique (p.ex. Bassin de Porcupine), ceci est lié à la propagation de croûte océanique dans des bassins plus ou moins perpendiculaires tels que le Golfe deGascogne dont l'ouverture stoppe la déformation extensive. Dans les zones en supra-subduction (par ex. Mer de Corail), la fin de l'extension est plutôt liée à un changement dans la dynamique de subduction qui peut contrôler l'ensemble de la propagation de l'océanisation.Ainsi, il apparait que l'extension migre progressivement depuis une zone initiale en réactivant d'anciennes structures orogéniques quelles que soit les conditions géodynamiques initiales. Ici, il est proposé qu'une phase de déformation souligne un mégacycle extensif durant lequel des grabens individuels, des bassins riftés ou des systèmes de rifts se forment successivement et surimposent les uns aux autres. Chaque mégacycle peut se définir sédimentologiquement et tectoniquement. La surimposition montre en général une déformation qui évolue progressivement vers l'océan par la réactivation spécifique de structures pré-existantes.L'initiation de l'extension et le passage d'un mégacycle à un autre est en général lié par un changement des conditions aux limites.

This study documents the succession of rifting phases that evolve along continental margins of longstanding history. This type of evolution, well admitted in the literature, remains poorly understood in terms of geological processes. Herein, the way rifts evolve through is specifically studied to highlight the fault reactivation processes and the formation of associated geological elements during the evolution of extensional basins. This study summarises some principal results of two research projects focussing on (1) the Porcupine Basin (offshore Ireland) that formed from the North-Atlantic rift propagation and (2) the Coral Sea region (Papua New Guinea) which the evolution within a supra-subduction context links to the convergence of the Pacific and Australian lithospheric plates. These two research projects specifically discuss the sedimentary record and the faulting evolution from seismic data correlated to wells, magnetism and gravimetry.Both basins evolved from the Late Palaeozoic on sides of orogens since the Late Palaeozoic. It is demonstrated that extension initiated along old structures that were reactivated during a general orogenic collapse evidenced by migration of depocentres. Then, extension discontinuously developed during several rifting events that are usually internally pulsed. The first rift events are usually very narrow and discreet, and evolve in a continental domain. Deformation progressively passes to localized normal faulting implying that major bounding faults progressively accommodate the extension. As long as extension progresses, the influence of continental structures tend to decrease and the deformation evolves oceanward prior continental tear. Extension generally stops once boundary conditions change, resulting in oceanic crust that may propagate transversally (oceanic propagators).Along classical Atlantic-type margins (e.g. Porcupine Basin), this links to the propagation of the oceanic crust but internal crosscutting oceanic basins (e.g. Bay of Biscay) stop the deformation prior to seafloor spreading that form the overall oceanic crust.In supra-subduction zones (e.g. Coral Sea), it is rather related to a change in the dynamics of the subduction which may control the overall direction of the spreading propagation.Thus, extension migrates progressively away from the initial deformation core by reactivating pre-existing structures, whatever geodynamic conditions are but with a general decrease in the influence of old continental fabrics. Herein, it is proposed herein that a deformation phase expresses as an extensional megacycle during which graben, basins or rift settings develop successively and overprint the ones another. Each extensional megacycle may be defined sedimentologically and tectonically. Their overlap generally shows an oceanward migration which reactivates specific pre-existing structures. The initiation of extension and the evolution from a megacycle another is generally linked associated to a variation of the boundary conditions.