[PDF] Nicolas BACKERT Interaction tectonique-sédimentation dans le rift

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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE

E c o l e D o c t orale Ressources Procédés Produits Environnements (RP2E) T H E S E p r s e n t e pour obtenir le grade de D o c t e u r d e l I n s t i t u t

National Polytechnique de Lorraine

e n G o s c i e nces p a r N i c o l a s B A C K E R T I n t e r a c t i o n t e c t o n i q u e s d i mentation dans le rift de Corinthe, Grèce. A r c h i t e c t u r e s t r a t i g r a p h i q u e e t s d i mentologie du Gilbert-delta de Kerinitis. S o u t e n a n c e p u b l i q u e l e 2 8 mai 2009 C o m p o s i t i o n d u J u r y SN

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1INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE

Ecole Doctorale Ressources Procédés Produits Environnements (RP2E) THESE présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Institut National Polytechnique de Lorraine en Géosciences par

Nicolas BACKERT

Interaction tectonique-sédimentation dans le rift de Corinthe, Grèce. Architecture stratigraphique et sédimentologie du Gilbert-delta de Kerinitis.

Soutenance publique le 28 mai 2009

Composition du Jury :

Michel GUIRAUD -

Université de Bourgogne (Dijon) Rapporteur

Mariano MARZO -

Facultat de Geología (Barcelona, España) Rapporteur

Yves GERAUD -

Institut de Physique du Globe-Ecole et

Observatoire des Sciences de la Terre (Strasbourg)

Examinateur

Gary NICHOLS -

Royal Holloway, University of London (GB) Examinateur

Alain CHEILLETZ -

Centre de Recherches Pétrographiques

et Géochimiques (CRPG)-Ecole Nationale Supérieure de

Géologie (ENSG, Vandoeuvre-lès-Nancy)

Président du Jury

Mary FORD -

CRPG-ENSG (Vandoeuvre-lès-Nancy) Directrice de thèse

Fabrice MALARTRE -

Géologie et Gestion des Ressources

Minérales et Energétiques (G2R)-ENSG (Vandoeuvre-lès-Nancy)

Co-directeur de thèse

2

REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier mes directeurs de thèse, Mary Ford et Fabrice Malartre pour leur

patience et la très grande pédagogie dont ils ont fait preuve tout au long de cette thèse. Ils

m'ont beaucoup appris sur le terrain et m'ont toujours soutenu. Leur complémentarité a été un

atout pour moi. Un grand merci à ma mère pour son aide dans les corrections des fautes d'orthographe, de grammaire et de ponctuation. "Tu fais des phrases trop longues» m'a-t-elle souvent dit. Je

remercie mon frère pour son aide pour ma dernière mission de terrain en Grèce ainsi que pour

la logistique. Je les remercie tous les deux du fond du coeur pour leur soutien dans tous les moments. conseils de rédaction, étant passée par là elle-même. Je remercie également Sylvain Bourlange avec qui j'ai eu de nombreuses discussions, dont beaucoup n'avaient pas attrait à la géologie : guitare, cyclo-tourisme, phasmes, etc. Il

m'a également beaucoup aidé et passé pas mal de "trucs» lors des TD de géologie structurale

à l'Ecole Nationale Supérieure de Géologie (ENSG). Un grand merci également à David Jousselin à qui je dois un bon complément en formation musicale! Je remercie Christian Le Carlier de Veslud pour son aide dans la manipulation du SIG Ilwis et de gOcad. J'adresse mes remerciements à Sébastien Rohais pour ses conseils. Un grand merci à Laurent Jolivet, que j'ai rencontré "dans le rift», pour sa grande gentillesse et sa bonne humeur.

Merci à mes amis d'ici mais également d'ailleurs pour leur intérêt et leur soutien : Lise,

Sylvain, Laure, Sandrine, Mathieu ainsi qu'aux collègues du bureau d'à côté : Johan, Jenny,

Nicolas dit "le Petit» pour leur sympathie et leur constante bonne humeur, mais également des autres bureaux : Emile, Romain, Céline, Johana, Magali, Maxence, Ewan... Un merci aux collègues du CRPG et de l'UHP. Tout d'abord François Faure pour ses très judicieux conseils sur la façon de ne pas s'inquiéter de recevoir quinze plannings différents dans la journée lorsque j'étais ATER, ainsi que pour son très bon sens de l'orientation dans les couloirs de l'Université Henri Poincaré. Merci à Micheline Hanzo, Bernard Lathuilière, Christian Hibsch, Stéphanie Duchêne, Judith Sausse, Cécile Fabre et Liliane Roussel pour leur aide et leur gentillesse. Mes remerciements vont également à "Jacky» l'imprimeur, à Larry, excellent "web- master» du CRPG, aux secrétaires (Nathalie et Aurélie) et à Cathy la bibliothécaire. Mes périodes de terrain dans le Golfe de Corinthe auraient été bien différentes sans l'existence des appartements de la famille Dimitropoulos à Elionas et à Akrata. Un grand merci à Andreas d'Elionas pour sa grande hospitalité. J'aimerais également remercier toutes les personnes anonymes du Golfe de Corinthe, travaillant dans les champs ou se promenant

tout simplement, qui ont montré à mon égard une très grande gentillesse, ainsi qu'une grande

curiosité pour mon travail. Je leur dois beaucoup de raccourcis et d'informations. Je n'oublierai jamais l'aide formidable que j'ai reçue d'une famille d'Achladia, lorsque j'étais

trempé jusqu'aux os par un orage. Merci également aux personnes qui m'ont invité à déjeuner

sur le terrain ou qui s'inquiétaient tout simplement de savoir si j'avais assez d'eau et de qui m'a accompagné par deux fois sur le terrain et à qui je dois beaucoup ! Un grand merci au personnel du CESS de Bar le Duc : Pascal et Florence pour leur très chaleureux accueil lorsque j'avais des cours à donner. Et enfin.........je présente mes excuses aux personnes que j'aurais malencontreusement oubliées mais je leur adresse mes plus sincères remerciements ! 3

A mon père

4 Interaction tectonique-sédimentation dans le rift de Corinthe, Grèce. Architecture stratigraphique et sédimentologie du Gilbert-delta de Kerinitis.

Résumé :

La stratigraphie synrift du bloc de faille est divisée en trois groupes stratigraphiques,

représentant une épaisseur de 1624 m. Le Groupe inférieur est composé de sédiments fluvio-

lacustres, le Groupe moyen comporte les Gilbert-deltas géants et leurs faciès fins associés, le

Groupe supérieur est formé de Gilbert-deltas récents à actuels ainsi que de formations

superficielles. La discordance basale de l'Unité du prérift présente une paléotopographie. La

phase d'extension précoce (Groupe inférieur) est caractérisée par une très faible subsidence

assurée par l'activité précoce de la faille de Pirgaki et des failles mineures. La transition avec

la phase d'extension principale (Groupe moyen) est marquée par un approfondissement du bassin ainsi que par une augmentation du taux de subsidence. La phase d'abandon et de

soulèvement du bloc (Groupe supérieur) est caractérisée par des évènements de creusement-

comblement. Le Gilbert-delta géant de Kerinitis se serait déposé dans la période Pléistocène

inférieur-Pléistocène moyen, en milieu marin. L'étude de la sédimentologie de faciès a permis

de mettre en évidence quatre associations de faciès : topset, foreset, bottomset, prodelta.

L'architecture stratigraphique est composée de onze Unités Stratigraphiques (SU) séparées

par onze Surfaces Stratigraphiques (KSS). Dans un contexte de création continue d'espace d'accommodation, les SU se déposent pendant les maxima et les périodes de chute du niveau marin. Les KSS se mettent en place pendant des périodes d'augmentation du niveau marin.

Les quatres étapes de construction du Gilbert-delta de Kerinitis ont enregistré le début, le

maximum et l'arrêt de l'activité du système de failles.

Mots clés :

Rift de Corinthe - Bloc de faille - Stratigraphie synrift - Gilbert-delta - Sédimentologie de faciès - Architecture stratigraphique - Tectonique - Eustatisme. Interaction between tectonics and sedimentation in the Corinth rift, Greece. Stratigraphic architecture and sedimentology of the Kerinitis Gilbert-delta.

Abstract:

Synrift stratigraphy on a normal fault block is subdivided into three groups. The Lower group is composed of continental sediments (fluvio-lacustrine). The Middle group contains the giant Gilbert-type fan deltas and their associated fine-grained facies. The Upper group is composed of the recent to present day Gilbert-deltas and superficial deposits. The Lower group is marked by a low subsidence rate on the young Pirgaki fault and some secondary faults. A marked increase in subsidence rate mark the transition to the Middle group. It is proposed that the increase in subsidence rate is due to the connexion between two major faults. The Upper group was deposited during uplift of the study area in the footwall of the Helike fault. It is suggested that the giant Kerinitis Gilbert-type fan delta was deposited during the Early to early Middle Pleistocene, under marine conditions. Facies characterizing a range of depositional processes are assigned to four facies associations: topset, foreset, bottomset and prodelta. The stratal architecture is composed of eleven Key Stratal Surfaces (KSS) separating eleven Stratal Units (SU). In this subsidence-dominated system, each SU records a highstand period and principally a period of decreasing eustatic sea level. The KSS, record transgressions that took place in periods of rapid sea level rise. The eustatic signal, controlling the deposition of the SU is of higher frequency than the tectonic signal, which controlled four stages of delta growth. The four delta growth stages are linked with the initiation, maximum growth and the abrupt death of the Pirgaki-Kerinitis fault system.

Key words:

Corinth rift - Fault block - Synrift stratigraphy - Gilbert-delta - Facies sedimentology -

Stratigraphic architecture - Tectonics - Eustasy.

5

6Laboratoire d'accueil :

Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG)

CNRS - UPR 2300

15 rue Notre Dame des Pauvres

BP 20

54501 VANDOEUVRE-LES-NANCY

France

7

TABLE DES MATIERES

Résumé Français et mots clés........................................................................

.............................4

Résumé Anglais, titre de la thèse en Anglais et mots clés.........................................................5

Coordonnées du laboratoire d'accueil........................................................................

................6

Relation tectonique-sédimentation en contexte de rift.........................................................10

Objectifs de la thèse et démarche........................................................................

.................11 Organisation du mémoire........................................................................ .............................12

1. Contexte régional du rift de Corinthe........................................................................

.13

1.1. Géodynamique de la Méditerranée orientale...........................................................13

1.1.1. Situation actuelle........................................................................

............................13

1.1.2. Cinématique des plaques actuelle ........................................................................

..14

1.1.3. Extension en zone égéenne ........................................................................

............15

1.1.4. Situation du Golfe de Corinthe dans le domaine méditerranéen............................17

1.1.5. Nappes helléniques........................................................................

.........................18

1.2. Golfe de Corinthe........................................................................

................................21quotesdbs_dbs23.pdfusesText_29

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