Comparison of wave-and tide-dominated incised valleys: specific processes controlling systems tract architecture and reservoir geometry

• Autores: Hugues Fenies, Gilles Lericolais, Henry W. Posamentier
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 181, Nº. 2, 2010 (Ejemplar dedicado a: French incised valleys and estuaries / coord. por Eric Chaumillon, Bernadette Tessier, Jean-Yves Reynaud), págs. 171-181
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Comparaison de vallées incisées mixtes (houle/marée): processus de contrôle de l'architecture des cortèges de dépôt et de la géométrie des réservoirs
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• Resumen
  • English

    This paper presents a comparison between the system tract architecture and the reservoir geometries of the Gironde and Leyre (Arcachon) incised-valley fills, both located within the Bay of Biscay 100 km apart. This study, based on high resolution seismic lines acquired by Ifremer on the continental shelf and onshore core and well data, illustrates that some features of the Gironde and Leyre valleys fills are similar while some others are not. The architecture of both valley fills is characterized by fifth order depositional sequences (corresponding to an interval from 120000 yr B.P. to present day). Both valleys are filled predominantly with transgressive systems tract, with associated poorly developed lowstand and highstand systems tracts. Key stratigraphic surfaces punctuate the valley-fill architecture and comprise deeply eroding tidal ravinement surfaces merged with and enhancing, earlier formed, fluvial-related erosive sequence boundaries. These tidal ravinement surfaces can be undulatory in form and in most places mark the basal boundary of the incised valleys. In contrast, nearly horizontal wave ravinement surfaces cap the incised-valley fills, extending over the adjacent interfluves.

    The Gironde and Leyre (Arcachon) valley fills exhibit two main stratigraphic differences: 1) transgressive systems tract sand bodies are ribbon shaped within the Gironde and tabular shaped within the Leyre; 2) lowstand systems tract deposits, represented by fluvial sediments, are preserved within the Gironde but absent within the Leyre.

    In a wave- and tide-dominated environment, the geometry of the sandbodies within the transgressive systems tract is a function of the tidal ravinement processes, which characterizes the estuary inlet. Two categories of tidal ravinement processes can be distinguished here: "anchored tidal ravinement" and "sweeping tidal ravinement". The Gironde estuary is characterized by an "anchored tidal ravinement". The tidal inlet has remained largely in a fixed location; littoral drift has not shifted the tidal inlet to the south because it is constrained by resistive Eocene carbonates that define the margins of the Gironde incised valley. In contrast, the Leyre estuary is characterized by a "sweeping tidal ravinement". The inlet has been shifted approximately 30 km to the south by the formation of a littoral drift associated spit. This extensive lateral shifting was made possible by the fact that the incised valley was cut into unconsolidated, easily eroded Pleistocene sands.

    Within a wave- and tide-dominated environment, the preservation potential of the lowstand systems tract is a function of the size of the fluvial drainage basin. During lowstand time, the erosive power of the fluvial discharge was much greater within the much larger Gironde valley, consequently the fluvial sequence boundary was cut much deeper in the Gironde valley than within the Leyre valley and, correspondingly, the thickness of the associated fluvial deposits was commensurately greater. In response, the lowstand systems tract was not preserved within the Leyre valley fill because the depth of tidal ravinement erosion formed during the sea-level rise and associated transgression was greater than that associated with fluvial incision generated during the sea-level fall.

  • français

    Cet article présente la comparaison de l'architecture interne et de la géométrie des réservoirs du remplissage de deux vallées incisées, la Gironde et la Leyre (Arcachon), localisées sur le plateau continental aquitain à environ 100 km de distance. Cette étude est basée sur des profils de sismique haute résolution, enregistrés par l'Ifremer sur le plateau continental et sur des données de carottages et de puits localisés à terre.

    Les deux vallées présentent des caractéristiques communes. Leur remplissage sédimentaire correspond à une séquence de cinquième ordre (soit un intervalle de temps allant de 120 000 B.P. à l'actuel). Elles sont essentiellement comblées par le cortège transgressif, les cortèges de bas et de haut niveau marin y sont peu développés. Deux surfaces stratigraphiques contrôlent l'architecture sédimentaire : la surface de ravinement par les courants de marée (surface de ravinement tidal), qui forme des gouttières très profondes et très érosives (qui peuvent détruire la limite de séquence fluviale sous-jacente), et la surface d'érosion par les vagues, très horizontale, qui arase les dépôts sommitaux des vallées et leurs interfluves.

    Les remplissages sédimentaires de la Gironde et de la Leyre se distinguent par les réservoirs sableux, formés par les chenaux de marée du cortège transgressif, qui ont une géométrie étroite en ruban dans la vallée de la Gironde et une géométrie tabulaire en nappe dans la vallée de la Leyre. Dans un environnement dominé par les courants de marée et la houle, la géométrie des corps sableux réservoirs est fonction du type de ravinement tidal qui caractérise l'embouchure de l'estuaire. Deux catégories de ravinement tidal ont pu être identifiées: le « ravinement tidal ancré » et le « ravinement tidal balayant ». L'embouchure de l'estuaire de la Gironde se caractérise par un « ravinement tidal ancré », car elle est fixée dans des sédiments éocènes carbonatés très résistants à l'érosion et ne peut pas migrer latéralement vers le sud sous l'influence de la dérive littorale. L'estuaire de la Leyre est caractérisé par un « ravinement tidal balayant », son substratum est composé de sédiments pléistocènes peu consolidés, ce qui a permis la migration latérale de l'embouchure, repoussée de 30 km vers le sud par la formation d'un cordon littoral.

    Le cortège de bas niveau marin, formé par des dépôts fluviaux, est préservé à la base de la vallée de la Gironde et absent dans la vallée de la Leyre. Dans ces vallées, à forte influence de houle et de courants de marée, le potentiel de préservation du cortège de bas niveau marin est fonction de la taille du bassin versant fluvial. Pendant la période de bas niveau marin, dans le grand bassin versant de la Gironde, la limite de séquence fluviale a été creusée plus profondément que dans la vallée de la Leyre et le cortège de bas niveau marin y est bien mieux développé. Le cortège de bas niveau marin n'a pas été préservé dans la vallée de la Leyre, car la profondeur de la surface de ravinement tidal formée durant la remontée du niveau marin était plus importante que la profondeur de la limite de séquence d'origine fluviale formée pendant la chute du niveau marin.