thesis

Dynamique de formation et de déformation de minibassins en contexte compressif : exemple du bassin de Sivas, Turquie Approche terrain et implications structurales multiéchelles

Defense date:

March 30, 2016

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Institution:

Pau

Disciplines:

Earth sciences

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This doctoral work studies the interaction between withdrawal of minibasins and regional shortening during evolution of a foreland fold-and-thrust belt. This is achieved by a multiscale structural analysis of the Sivas Basin (Turkey). Extensive field work and regional seismic lines interpretations helped to build a new and detailed geologic map of the central Sivas Basin and to provide a new tectonosedimentary framework highlighting the influence of salt tectonics and the regional shortening, starting in the Late Eocene by the autochthonous evaporite deposition. This level is remobilized by the northward migrating sedimentary load, shortening and tilting of the basin southern margin during propagation of the foreland fold-and-thrust belt. Evaporite flow is recorded by the withdrawal of a primary generation of continental Oligocene minibasins which are then covered by an evaporite canopy. The canopy extending northward allows the development of second generation of continental to shallow marine mini-basins from Oligocene to Middle Miocene. Secondary minibasins initiation in the central part of the Basin, is characterized by sub-circular minibasins surrounded by polygonal diapirs and walls. Flanking these minibasins, a large variety of halokinetic structures is described: halokinetic sequences (hooks and wedges), composite halokinetic sequences and megaflaps. Preliminary sand-box modeling study suggests the development of thesehalokinetic structures both with and without shortening. Furthermore, minibasins geometries are closely similar to those imaged or mapped in other salt provinces suggesting that mini-basin withdrew is first control by sedimentary load, probably due to decoupling by the salt. However, the fractures and anisotropy of magnetic susceptibility analyses suggests the record of shortening since the minibasins initiation. The increase influence of regional shortening on the minibasins domain is expressed by salt walls and diapirs squeezing inducing: (i) the development of linear mini-basins perpendicular to the shortening direction, (ii) salt sheet emplacement and (iii) the translation/rotation of minibasins. The minibasins province produces a discontinuity for the fold-and-thrust belt propagation. Indeed, the minibasins province accommodates the shortening deformation along the polygonal network of salt walls and diapirs forming multidirectional structures. Furthermore, the regional shortening accommodation by salt structures squeezing produce an evaporitic remobilization and migration of a salt canopy toward the foreland basin.

Abstract FR:

Cette thèse porte sur les interactions entre les déformations halocinétiques locales au sein des mini-bassins salifères et les déformations régionales compressives. L’étude s’appuie sur une analyse structurale multi-échelle détaillée d’une province à mini-bassins se développant dans le bassin d’avant pays de Sivas (Turquie). Une analyse de terrain approfondie, associée à une étude de données de subsurface, permet de proposer une révision des cartes géologiques ainsi qu’une évolution tectonosédimentaire identifiant les déformations liées à la tectonique salifère et celles liées à la propagation de la ceinture de plis et de chevauchements dans l’avant-pays. A partir de l’Eocène supérieur, le fluage del’évaporite autochtone, initié et entretenu par le chargement sédimentaire différentiel ainsi que par la déformation compressive, permet la formation d’une première génération de mini-bassins. Ces minibassins, constitués par une formation continentale Oligocène, vont être recouverts par une nappe d’évaporite allochtone accueillant une seconde génération de mini-bassins constitués de formations continentales et marines Oligo-Miocène. L’initiation du domaine de mini-bassins secondaires est caractérisée par une distribution polygonale du réseau de diapirs et de murs d’évaporites. Ces mini-bassins enregistrent localement les effets de la tectonique salifère par le développement d’une grande variété de structures halocinétiques à différentes échelles telles que les séquences halocinétiques unitaires (crochet et éventail), séquences composites (tabulaire ou fuseau) et megaflaps. Une série de modélisation analogique préliminaire amontré que ces structures peuvent se développer avec ou sans l’application d’une compression aux limites. De plus, les analogies géométriques entre les mini-bassins de Sivas et les provinces salifères connues suggèrent que la dynamique de formation de ces mini-bassins est au premier ordre contrôlée par le chargement sédimentaire différentiel, découplé partiellement de la compression régionale. Néanmoins, l’analyse du réseau de fractures et de l’endommagement matriciel souligne l’enregistrement précoce de la déformation compressive régionale lors de l’initiation des mini-bassins.L’influence du raccourcissement sur la structuration de la province à mini-bassins s’exprime de manière croissante par l’écrasement des corps salifères permettant : (i) le développement de dépocentres linéaires préférentiellement perpendiculaire à la direction de raccourcissement, (ii) l’émergence de corps allochtones d’évaporites en surface, ainsi que (iii) la rotation et translation des mini-bassins. Cette province à mini-bassins génère une discontinuité dans la propagation et l’accommodation de la déformation compressive : la déformation compressive est accommodée auniveau du réseau polygonal de murs d’évaporites formant des structures multidirectionnelles. De plus, cette concentration de la déformation par écrasement des structures salifères entraine la remobilisation des évaporites vers l’avant-pays générant alors un nouveau système salifère.