Thèse présentée et soutenue publiquement le mai pour l'obtention du grade de Docteur de l'Université de Strasbourg

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Thèse présentée et soutenue publiquement le 29 mai 2009 pour l'obtention du grade de Docteur de l'Université de Strasbourg (spécialité : géologie/géophysique) par Suzon JAMMES PROCESSUS D'AMINCISSEMENT CRUSTAL EN CONTEXTE TRANSTENSIF : L'EXEMPLE DU GOLFE DE GASCOGNE ET DES PYRÉNÉES BASQUES Directeur de Thèse Gianreto Manatschal, professeur, IPGS/EOST, Université de Strasbourg, France Rapporteur Interne Jean-Michel Marthelot, professeur, IPGS/EOST, Université de Strasbourg, France Rapporteur Externe Barbara John, professeur, University of Wyoming, Laramie, Wyoming, USA Yves Lagabrielle, directeur de recherche DR1 CNRS, Université Montpellier 2, France Examinateurs Patrick Unternehr, ingénieur TOTAL, Paris Francis Mediavilla, géologue régional, Exxon, Royaume Uni Invités Christel Tiberi, CNRS, Université de Montpellier 2, France Luc Lavier, professeur, Jackson School of Geosciences, Université du Texas, Austin, Texas, USA Membres du jury Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre

  • rift-related inheritance

  • évidences d'amincissement crustal extrême

  • extreme crustal

  • développement des phases postérieures d'amincissement et d'exhumation

  • évolution du système dans le temps

  • réinterprétation de l'évolution du rifting dans le golfe de gascogne

  • basin geometries

  • bassin de parentis

  • phase transtensive

  • cantabrian basins


Source : scd-theses.u-strasbg.fr
Nombre de pages : 245
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Ecole et Observatoire
des Sciences de la Terre
Thèse présentée et soutenue publiquement le 29 mai 2009
pour l’obtention du grade de Docteur de l’Université de Strasbourg
(spécialité : géologie/géophysique)
par
Suzon JAMMES
PROCESSUS D’AMINCISSEMENT
CRUSTAL EN CONTEXTE TRANSTENSIF :
L’EXEMPLE DU GOLFE DE GASCOGNE
ET DES PYRÉNÉES BASQUES
Membres du jury
Directeur de Thèse
Gianreto Manatschal, professeur, IPGS/EOST, Université de Strasbourg, France
Rapporteur Interne
Jean-Michel Marthelot, professeur, IPGS/EOST, Université de Strasbourg, France
Rapporteur Externe
Barbara John, professeur, University of Wyoming, Laramie, Wyoming, USA
Yves Lagabrielle, directeur de recherche DR1 CNRS, Université Montpellier 2, France
Examinateurs
Patrick Unternehr, ingénieur TOTAL, Paris
Francis Mediavilla, géologue régional, Exxon, Royaume Uni
Invités
Christel Tiberi, CNRS, Université de Montpellier 2, France
Luc Lavier, professeur, Jackson School of Geosciences, Université du Texas, Austin, Texas, USA Résumé & abstract
RÉSUMÉ & ABSTRACTRésumé
Le Golfe de Gascogne s’est ouvert à l’Aptien-Albien en contexte transtensif et constitue aujourd’hui un
bassin océanique en forme de V. A la pointe de ce système de propagation océanique plusieurs bassins de rift,
présentant des évidences d’amincissement crustal extrême se sont formés (bassins de Parentis, Arzacq-Mauléon
et Cantabrique). Au cours de la compression pyrénéenne active entre le Santonien et l’Oligocène, les bassins
méridionaux de Mauléon et Cantabrique ont été fortement réactivés et intégrés dans la partie occidentale des
Pyrénées. Au contraire, au nord-ouest le bassin de Parentis a été peu réactivé permettant ainsi la préservation
des structures de rift. Ce contexte permet d’étudier les processus permettant d’amincir la croûte et la
chronologie de ces événements à l’aide d’observations géologiques dans le bassin de Mauléon et en utilisant des données
géophysiques et de forages dans les bassins de Parentis et d’Arzacq.
Dans ce travail, je décris à partir d’une approche multidisciplinaire et multi-échelle les structures de
rift observées à l’échelle de l’affeurement et du bassin et je propose un modèle numérique capable de décrire
l’évolution du système dans le temps et l’espace. Les résultats principaux sont :
1) l’identifcation d’un détachement qui exhume au fond de la mer des roches issues de la croûte
moyenne et du manteau;
2) la reconstruction et la réinterprétation de l’évolution du rifting dans le Golfe de Gascogne : celui-ci
présente une évolution polyphasée initiée par une phase d’étirement (Trias-Jurassique) qui se poursuit par une
phase transtensive active entre le Jurassique terminal et l’Aptien inférieur. Celle-ci a fortement infuencé le
développement des phases postérieures d’amincissement et d’exhumation en préstructurant le système;
3) la mise en évidence de la forte infuence des couches ductiles présentes dans la croûte (croûte
moyenne) et dans les sédiments (sel triasique) sur la structuration du rift et la géométrie des bassins.
Enfn, il est clair que l’héritage de cet épisode de rifting joue un rôle majeur dans la réactivation et la
formation de l’orogène pyrénéen.
Mots clés : processus d’amincissement crustal, contexte transtensif, bassin en forme de V, Pyrénées,
Golfe de Gascogne
Abstract
The Bay of Biscay represents a V-shaped oceanic basin that opened in Aptian-Albian time within a
transtensional setting. In front of this propagating ocean several rift basins preserve evidence for extreme
crustal thinning (e.g. Parentis, Arzacq-Mauleon, Cantabrian basins). During the subsequent Pyrenean compression
in Santonian to Oligocene time, the southern Mauleon and Cantabrian basins were strongly reactivated and
became part of the western Pyrenees meanwhile the Parentis basin located further to the northwest, was only
weakly reactivated and preserved the major structure related to rifting. This situation enables to study the
processes and timing of extreme crustal thinning with geological methods on land (southern Mauleon basin) and in
using geophysical and drilling data in the northern Arzacq and onshore in the Parentis basin.
In my study I was able to describe, based on a multidisciplinary and multiscale approach the rift
structures from the outcrop to the basin scale and to propose a numerical model that can describe the evolution of
these basins in time and space. The major results obtained are:
1) the discovery and proposition that mantle and mid crustal rocks were exhumed along top-basement
detachment faults to the seafoor;
2) the reconstruction and reinterpretation of the rift evolution in the Bay of Biscay showing a polyphase
evolution that initiated with a stretching phase (Triassic-Jurassic) continued in a transtensional phase occurring
between latest Jurassic to Early Aptian time and playing a major rule in pre-structuring the area during fnal
thinning and exhumation in Aptian to Albian time;
3) the fnding that ductile layers in the crust (middle crust) but also in the sediments (Triassic salt) are
important in controlling the fnal rift structures and basin geometries.
Finally, it is clear that the rift-related inheritance played a major role during reactivation and formation
of the Pyrenean orogen.
Key words: crustal thinning processes, transtensional setting, V-shape basin, Pyrenees, Bay of Biscay Remerciements
REMERCIEMENTSRemerciements
Ca y est il est temps d’écrire ces remerciements…C’est fnalement pas le plus facile :
peur d’oublier quelqu’un, peur de ne pas trouver ses mots, de mal exprimer ces pensées, peur
de la banalité…Je sais bien que c’est fnalement la page la plus populaire d’une thèse… Je me
lance, on verra bien, au pire j’efface tout et je recommence….
Je commence bien sûr par mon directeur de thèse Gianreto Manatschal…
Merci Gianreto… Tu m’as fait confance alors qu’à l’époque je n’aurais pas parié un sous sur
moi… J’ai progressé sur ce plan là, n’est-ce pas ? Je te suis très « grat » de m’avoir encouragée,
motivée… Merci pour l’intérêt que tu as porté à mon travail, pour le temps que tu y as consacré
(surtout au cours des derniers mois….), pour ton dynamisme, ton enthousiasme et pour tout ce
que tu m’as appris…Merci beaucoup…
Merci aussi à Christel Tibéri et Luc Lavier :
Christel pour m’avoir accueillie dans les bureaux de Jussieu et pour m’avoir initiée sur les
méthodes d’inversions gravimétriques… J’ai beaucoup apprécié ton enthousiasme, ton énergie et
ta bonne humeur…
Luc pour m’avoir fait découvrir Austin au Texas, et pour m’avoir réconciliée avec la
physique… Ces sept semaines auront été une expérience très enrichissante…J’ai aimé Austin, sa
musique, sa folie américaine….Merci aussi à Paresh, pour m’avoir fait découvrir les bars les
plus insolites de la ville…
Je souhaite également exprimer toute ma gratitude à Barbara John, Jean Michel
Marthelot et Yves Lagabrielle pour avoir accepté d’être rapporteurs de ce travail, à Francis Mediavilla
et Patrick Unternehr qui m’ont fait l’honneur de participer au jury de thèse, ainsi qu’à Joseph
Canérot et Jean Marie Flament pour avoir accepté de m’accompagner sur le terrain et de
mefaire profter de leur connaissance du Pays basque. Merci à tous pour l’intérêt que vous avez
portez à mon travail et pour toutes les discussions que nous avons partagées…
Je tiens également à remercier très sincèrement tous ceux qui ont apporté une pierre à
cet édifce:
Je pense bien sûr à Guy Nesen (et sa défnition toute personnelle des cataclasites), à Bernard
Ros (successeur de Guy à Lacq) et Daniel Monge pour terminer le volet Total.
Je pense aussi à Marc Schaming pour m’avoir initiée au fonctionnement du scanner et pour
m’avoir aidé à lire ces « étranges » fchiers .cgm.
Je n’oublie pas Annie Bouzeghaia, indispensable à tout thésard en fn de thèse… merci beau -
coup Annie, sans toi mes blocs 3D n’auraient pas d’allure…
Merci aussi à Betty Kieffer pour être capable de dénicher n’importe quel article, à Ghénima
Bégriche pour nous décoder l’administration, à Anne Marie Karpoff pour sa connaissance des
rouages de l’Université.
Je souhaite également remercier Joelle Hube et Janine Harovelo pour leur travail au sein de
l’UDS, au bureau de la formation doctorale ou au CIES…
Vient maintenant le moment de remercier tous les amis qui ont égayé ces 7 années
strasbourgeoises… A cause de vous (ou grâce à vous) je quitterai cette ville le cœur gros….
Commençons par les thésards et par Jérémie bien sûr, qui en ce moment même dans mon dos,
maudit la Mongolie et ses X modèles paléogéographiques… merci beaucoup Jérémie, la
dernière ligne droite à été plus facile en ta compagnie…Bon courage à toi, tu vas pouvoir enfn
envahir tout le bureau…Remerciements
Viennent tous les autres ensuite (et associés) : Geoffroy (BEP et ses curly), Flavia (et ses
apéros coutures), Marie Laure (humm, les gâteaux de Marie Laure !!!), Francis (CHON le ténor),
Edouard et Emilie (une pétanque-galette saucisse, ça vous dit ?), Manu (j’ai encore beaucoup
à apprendre sur le vin et les champignons), Damien (le grindeux), Eric, Thomas, Moussa,
Mohammed…. Et les géophysiciens : Elise, Vincent, Maxime, Anthony, Julien, Simon … La liste
est trop longue : la famille s’est considérablement agrandit en 3 ans !!!! Merci à vous tous pour
tous les bons moments passés en votre compagnie…
Je poursuis par la ChoU et sa bande de gais lurons… Que de bons souvenirs au cours de ces
nombreux lundis soirs… une vrai thérapie anti-stress le chant choral…
Jeanne, Lucie D, Lucie F, Anne et les autres vous viendrez me voir en Norvège ??
Je n’oublie pas non plus mes parents, mes sœurs et mon petit frère…Papa je n’oublierai pas ta
devise : la thèse c’est comme le bricolage, il faut beaucoup de temps pour sortir les outils avant
d’attaquer réellement le chantier…
Enfn, je voudrais remercier Joachim, hors et toutes catégories… merci beaucoup pour ton
soutien, ton aide, tes critiques justifées (tu veux bien corriger ces dernières pages, s’il te plait
??)… Merci d’être là…

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