Resumen de Geodynamics of the France Southeast Basin

Xavier Le Pichon, Claude Rangin, Youri Hamon, Lin Jin Ying, Louis Andreani

• English

  We investigate the geodynamics of the Southeast Basin with the help of maps of the basement and of major sedimentary horizons based on available seismic reflection profiles and drill holes. We also present a study of the seismicity along the Middle Durance fault. The present seismic activity of the SE Basin cannot be attributed to the Africa/Eurasia shortening since spatial geodesy demonstrates that there is no significant motion of Corsica-Sardinia with respect to Eurasia and since gravitational collapse of the Alps has characterized the last few millions years. Our study demonstrates that the basement of this 140 by 200 km Triassic basin has been essentially undeformed since its formation, most probably because of the hardening of the cooling lithosphere after its 50% thinning during the Triassic distension. The regional geodynamics are thus dominated by the interaction of this rigid unit with the surrounding zones of active deformation. The 12 km thick Mesozoic sediment cover includes at its base an up to 4 km thick mostly evaporitic Triassic layer that is hot and consequently highly fluid. The sedimentary cover is thus decoupled from the basement. As a result, the sedimentary cover does not have enough strength to produce reliefs exceeding about 500 to 750 m. That the deformation and seismicity affecting the basin are the results of cover tectonics is confirmed by the fact that seismic activity in the basin only affects the sedimentary cover. Based on our mapping of the structure of the basin, we propose a simple mechanism accounting for the Neogene deformation of the sedimentary cover. The formation of the higher Alps has first resulted to the north in the shortening of the Diois-Baronnies sedimentary cover that elevated the top of Jurassic horizons by about 4 km with respect to surrounding areas to the south and west. There was thus passage from a brittle-ductile basement decollement within the higher Alps to an evaporitic decollement within the Diois-Baronnies. This shortening and consequent elevation finally induced the southward motion of the basin cover south of the Lure mountain during and after the Middle Miocene. This southward motion was absorbed by the formation of the Luberon and Trévaresse mountains to the south. To the east of the Durance fault, there is no large sediment cover. The seismicity there, is related to the absorption of the Alps collapse within the basement itself. To the west of the Salon-Cavaillon fault, on the other hand, gravity induces a NNE motion of the sedimentary cover with extension to the south and shortening to the north near Mont Ventoux. When considering the seismicity of this area, it is thus important to distinguish between the western Basin panel, west of the Salon-Cavaillon fault affected by very slow NNE gliding of the sedimentary cover, with extension to the south and shortening to the north; the central Basin panel west of the Durance fault with S gliding of the sedimentary cover and increasing shortening to the south; and finally the basement panel east of the Durance fault with intrabasement absorption of the Alps collapse through strike-slip and thrust faults.

• français

  Nous étudions la géodynamique du bassin du Sud-Est en présentant des cartes de profondeur du socle et des principaux horizons sédimentaires obtenus à partir des profils sismiques et forages disponibles. Nous présentons également une étude de la sismicité le long de la faille de la Moyenne Durance. L'activité sismique actuelle du bassin du SE ne peut être attribuée au raccourcissement Afrique/Europe puisque la géodésie spatiale démontre qu'il n'y a pas de mouvement significatif du bloc corso-sarde par rapport à l'Eurasie et puisque les Alpes sont caractérisées par un effondrement gravitationnel durant les derniers millions d'années. Notre étude démontre que le socle de ce bassin de 140 par 200 km n'a pas subi de déformation significative depuis sa formation, très probablement à cause du durcissement de la lithosphère durant son refroidissement après son amincissement de 50 % durant la distension triasique. La dynamique régionale est depuis dominée par l'interaction entre cette unité rigide et les zones de déformation active qui l'entourent. La couverture mésozoïque de 12 km d'épaisseur comprend à sa base une couche triasique principalement évaporitique qui peut atteindre 4 km d'épaisseur. Cette couche chaude est très fluide et découple la couverture sédimentaire de son socle. En conséquence, la couverture sédimentaire n'a pas une résistance mécanique suffisante pour porter des reliefs de plus de 500 à 750 mètres au-dessus du niveau de topographie régionale. L'activité sismique dans le bassin n'affecte que la couverture sédimentaire, confirmant que la déformation et la sismicité qui en résulte sont dues à une tectonique de couverture. Sur la base de notre description de la structure du bassin, nous proposons un mécanisme simple permettant de rendre compte de la déformation néogène de la couverture sédimentaire. La formation des hautes Alpes a d'abord entraîné au nord le raccourcissement de la couverture sédimentaire des Diois-Baronnies, soulevant le toit du Jurassique de 4 km par rapport aux zones environnantes au sud et à l¿ouest. Il y avait donc passage d'un décollement cassant-ductile dans le socle sous les hautes Alpes à un décollement au niveau des évaporites dans les Diois-Baronnies. Ce raccourcissement, et le soulèvement qu'il produisit, finirent par initier le mouvement vers le sud de la couverture du bassin au sud de la montagne de Lure pendant et après le Miocène moyen. Le mouvement vers le sud fut absorbé par la formation des hauteurs du Luberon et de la Trévaresse au sud. A l'est de la faille de la Durance, la couverture sédimentaire est peu épaisse. La sismicité y est le résultat de l'absorption, par déformation du socle, de l'effondrement des Alpes. A l'ouest de la faille de Salon-Cavaillon, au contraire, le glissement de la couverture sédimentaire vers le NNE sur les pentes du socle produit de l'extension au sud et un raccourcissement au nord près du Ventoux. Lorsque l'on considère la sismicité de la région, il est donc important de distinguer : le panneau ouest du bassin, à l'ouest de la faille de Salon/Cavaillon, affecté par un très lent glissement de la couverture vers le NNE, avec extension au sud et raccourcissement au nord ; le panneau central à l'ouest de la faille de la Durance, affecté par un glissement vers le sud de la couverture et un raccourcissement de plus en plus important vers le sud ; et finalement le panneau de socle à l'est de la faille de la Durance, dans lequel l'absorption de l'effondrement des Alpes se fait par déformation en raccourcissement du socle avec des failles de décrochement et de chevauchement.