Les systèmes turbidiques du Golfe d'Oman et de la marge est-africaine : architecture, évolution des apports au Quaternaire terminal et impact de la distribution sédimentaire sur les propriétés géoacoustiques des fonds

Julien Bourget

Description

Sous la direction de Jean-Luc Schneider
Thèse soutenue le 08 décembre 2009: Bordeaux 1
Ce travail présente une analyse des systèmes turbiditiques actuels du Golfe d’Oman et de la marge est-africaine (océan Indien occidental), auparavant méconnus. Il se base sur une base de données acoustique (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR et multitraces) et sédimentologique (carottes küllenberg et calypso) issues de campagnes successives réalisées par le SHOM et l’IFP. L’architecture des systèmes de dépôts profonds et les processus associés ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des marges étudiées (marge passive, marge transformante, marge active). Les différents systèmes étudiés illustrent notamment le rôle du contexte tectonique régional sur la répartition et la morphologie des dépocentres à plusieurs échelles d’observation. L'analyse détaillée des faciès et séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence le fonctionnement sédimentaire des différents systèmes en lien avec les conditions physiographiques et environnementales régionales (influence des crues liées à la mousson sur le transfert sédimentaire). A travers la reconstruction des transferts sédimentaires dans ces systèmes turbiditiques, nous discutons de l’impact relatif des différents facteurs forçant la sédimentation gravitaire sous-marine à haute-fréquence (eustatisme, climat, et tectonique). Pour cela, une étude stratigraphique détaillée a été réalisée sur la base de différents outils (datation radiocarbone, géochimie élémentaire, biostratigraphie) permettant de contraindre dans le temps les séries sédimentaires gravitaires. L’évolution des apports sédimentaires et des processus de dépôt au cours du Quaternaire terminal, en relation avec les modifications paléo-environnementales continentales, a permis d’identifier l’impact, l’importance relative et les interactions entre les forçages externes sur le développement à haute-fréquence (103-104ans) de systèmes de dépôt gravitaires, dans divers contextes géodynamiques. Les connaissances acquises sur la sédimentation du Golfe d’Oman ont finalement permis d’alimenter une base de données sédimentologique conséquente. L’intégration de cette base dans un modèle numérique géoacoustique (« simulateur ») développé par le SHOM a permis d’évaluer quantitativement l’impact des variations sédimentaires à différentes échelles (distribution spatiale, lithologie, stratification, processus de dépôt) sur la propagation du signal acoustique pour différentes gammes de fréquence (de 300 Hz jusqu’à 3 kHz) et angles d’émission (de 0 à 90°). Ces travaux constituent une base pour la réalisation d’un modèle géoacoustique régional robuste.
-Golfe d'Oman
-Marge est-africaine
-Système turbiditique
-Ecoulement gravitaire
-Transferts sédimentaires
-Forçages externes
-Quaternaire
This study focuses on the Late Quaternary turbidite systems of the Gulf of Oman and the East-African margin (western Indian Ocean), previously poorly studied. It is based upon a compilation of acoustic data (bathymetry, multibeam imagery, 3.5 kHz and multi-channel seismic) and sedimentological data (küllenberg and calypso piston cores) recovered during several cruises leaded by the SHOM and IFP institutes. Turbidite system architecture and sedimentary processes revealed a strong variability primarily related to the physiographic, hydro-climatic and geodynamic context of each margin. High-resolution stratigraphy has been achieved using a combination of radiocarbon dating, XRF geochemistry, biostratigraphy). This allowed to investigate the impact, the interaction and the relative importance of the external forcings on deep water sedimentation (i.e. tectonics, climate and eustasy) at high- frequency (103 -104 yrs) in different tectonic setting (active & passive margins). Finally, integration of the sedimentological data set in a geoacoustic numerical modelling leaded to a first quantitative estimation of the regional relationship between sea-floor properties (lithology, depositional environment, stratification) and propagation of acoustic signal at 300 Hz- 3kHz frequencies and 0-90°. This work constitutes a basis for future geoacoustic modelling in the area.
-Sedimentology
-Gulf of Oman
-Turbidite system
-East-African margin
-Gravity flow
-Sedimentary transfer
-External forcings
-Late Quaternary
-Monsoon
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13915/document

Sujets

• Golfe d'Oman
• Quaternaire
• Durch den Monsun

Informations

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• Poids de l'ouvrage: 34 Mo

Extrait

N° d’ordre : 3915
THESE


PRESENTEE A

L'UNIVERSITE BORDEAUX I

ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES ET ENVIRONNEMENTS

Par M. BOURGET Julien

POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR
SPECIALITE : Sédimentologie Marine
__________________________
LES SYSTEMES TURBIDITIQUES DU GOLFE D’OMAN ET DE LA
MARGE EST-AFRICAINE : ARCHITECTURE, EVOLUTION DES
APPORTS AU QUATERNAIRE TERMINAL, ET IMPACT DE LA
DISTRIBUTION SEDIMENTAIRE SUR LES PROPRIETES
GEOACOUSTIQUES DES FONDS

Soutenue le : 08 Décembre 2009

Après avis de :
M. François GUILLOCHEAU, Professeur, Université de Rennes 1, Rapporteur
M. Olivier PARIZE, Ingénieur de recherche, HDR, AREVA, Rapporteur

Devant la commission d'examen formée de :
M. Thierry MULDER, Professeur, Université Bordeaux I Président du jury
M. Philippe JOSEPH, Professeur, ENSPM/IFP Examinateur
M. Philippe RAZIN, Professeur, Université Bordeaux 3 Examinateur
M. Jean-Luc SCHNEIDER, Professeur, Université Bordeaux 1 Directeur de thèse
Mme Nadine ELLOUZ-ZIMMERMANN, Ingénieur IFP Tuteur
M. Thierry GARLAN, Ingénieur, HDR, SHOM Tuteur
M. Rémi ESCHARD, Ingénieur de recherche, IFP Invité
Mme Elisabeth GIBERT-BRUNET, Correspondant DGA Invité

Travail effecué sous la direction scientifique de Sébastien ZARAGOSI

- 2009 -






























Résumé
Ce travail présente une analyse des systèmes turbiditiques actuels du Golfe d’Oman et
de la marge est-africaine (océan Indien occidental), auparavant méconnus. Il se base sur une
base de données acoustique (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR et
multitraces) et sédimentologique (carottes küllenberg et calypso) issues de campagnes
successives réalisées par le SHOM et l’IFP. L’architecture des systèmes de dépôts profonds et
les processus associés ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et
physiographique des marges étudiées. L'analyse détaillée des faciès et séquences
sédimentaires a permis de mettre en évidence le fonctionnement sédimentaire des différents
systèmes en lien avec les conditions physiographiques et hydroclimatiques régionales. Une
étude stratigraphique haute-résolution a été réalisée sur la base de différents outils (datations
radiocarbone, géochimie élémentaire, biostratigraphie). L’évolution des apports sédimentaires
et des processus de dépôt au cours du Quaternaire terminal, en relation avec les modifications
paléo-environnementales continentales, a permis d’identifier l’impact, l’importance relative et
3les interactions entre les forçages externes sur le développement à haute-fréquence (10 -
410 ans) des systèmes de dépôt gravitaires. L’intégration de la base de donnée
sédimentologique dans un modèle numérique géoacoustique développé par le SHOM a
finalement permis d’évaluer quantitativement l’impact des variations sédimentaires
(distribution spatiale, lithologie, stratification) sur la propagation du signal acoustique pour
différentes gammes fréquentielles (de 300 Hz jusqu’à 3 kHz) et angulaires (de 0 à 90°). Ces
travaux constituent une base pour la réalisation d’un modèle géoacoustique régional robuste.
Mot clefs : Golfe d’Oman, marge est-africaine, système turbiditique, écoulement
gravitaire, transferts sédimentaires, forçages externes, mousson, Quaternaire terminal.

Abstract
This study focuses on the Late Quaternary turbidite systems of the Gulf of Oman and
the East-African margin (western Indian Ocean), previously poorly studied. It is based upon a
compilation of acoustic data (bathymetry, multibeam imagery, 3.5 kHz and multi-channel
seismic) and sedimentological data (küllenberg and calypso piston cores) recovered during
several cruises leaded by the SHOM and IFP institutes. Turbidite system architecture and
sedimentary processes revealed a strong variability primarily related to the physiographic,
hydro-climatic and geodynamic context of each margin. High-resolution stratigraphy has been
achieved using a combination of radiocarbon dating, XRF geochemistry, biostratigraphy).
This allowed to investigate the impact, the interaction and the relative importance of the
external forcings on deep water sedimentation (i.e. tectonics, climate and eustasy) at high-
3 4 frequency (10 -10 yrs) in different tectonic setting (active & passive margins). Finally,
integration of the sedimentological data set in a geoacoustic numerical modelling leaded to a
first quantitative estimation of the regional relationship between sea-floor properties
(lithology, depositional environment, stratification) and propagation of acoustic signal at 300
Hz- 3kHz frequencies and 0-90°. This work constitutes a basis for future geoacoustic
modelling in the area.
Key words : Gulf of Oman, East-African margin, turbidite system, gravity flow,
sedimentary transfer, external forcings, monsoon, Late Quaternary.













Remerciements

Et bien voilà ! Cette fois c’est vraiment la fin ! Dur d’y croire après ces quelques mois
de rush final… Mais que les prochains se rassurent (et ils se reconnaîtront)… contrairement
aux idées reçues la fin de thèse n’est pas si terrible que çà. Au contraire ! C’est le moment
idéal pour poser ses idées, voir ses fabuleux résultats se poser sur du papier A4, pouvoir
partager avec ses patrons moult débats, controverses… Enfin ! S’épanouir en tant que
chercheur… !

… non je déconne, en fait c’est vraiment l’horreur. Nuits au labo, absence de vie privée,
cernes rougeâtres, perte de cheveux (soit par arrachement volontaire post-café(s), soit par
chute pseudo-naturelle), prise de poids lié à une alimentation basée sur un cocktail « pâtes-
sandwich - plat préparé/surgelé - sodas », tremblante « parkinsonnienne » caféino-induite,
perte de confiance (c’est quoi çà déjà ?), teint blafard, voire petite déprime… Syndromes
classiques auxquels vos amis / famille sauront naturellement répondre, par le biais de
conseils, de compréhension, et d’affection pouvant se résumer à cette phrase, d’apparence
bénigne : « Meuuhhh j’sui sur que tu te prends la tête pour rien, z’êtes tous pareil les étudiants
z’en branlez pas une et après c’est la course… ! Faut pas stresser comme çà… !! ».
Mais au final… tout çà à bien une fin... Et ce moment est venu pour moi. Il est donc
temps, comme le veut la coutume, de remercier celles et ceux qui ont, au choix, ou tour à tour,
participé, subi, partagé, aidé, ou juste suivi de loin ces dernières années passées à Bordeaux…

A commencer par Mr Seb ZARAGOSI, sans qui tout cela n’aurait jamais vu le jour
(de A à Z), et surtout serais-je tenté de dire, sans qui ces trois ans n’auraient pas été justes
formidables pour moi. Je sais de source sûr que pour certain(e)s, la thèse peut vite se
transformer en un long chemin de croix, solitaire, et semé d’embuches diverses. Avec un
« chef » comme toi, c’est tout l’inverse. Et çà c’est la base pour un thésard. Tu m’as permis de
m’émanciper dans mon travail, ce qui est déjà génial, mais surtout tu as tout fait pour que cela
se fasse dans la bonne humeur et je dois dire que pour moi c’est le plus important. Merci pour
m’avoir supporté, écouté, conseillé, d’avoir tempéré mes coups de gueule, et aussi permis de
faire plus de la moitié du tour de la terre (désolé pour le CO )… !! Mille fois merci Seb, et je 2
sais qu’on continuera de toute façon à bosser ensemble dans le futur.
Cette thèse est également, voire avant tout, le fruit d’une collaboration avec l’IFP et le
SHOM, mes deux encadrants « locaux » étant Nadine ELLOUZ-ZIMMERMANN et Thierry
GARLAN. Là encore, je suis bien tombé. Nadine, je ne te remercierai jamais assez pour ta
gentillesse et ta sincérité. Merci pour tes nombreux accueils à Rueil, tout ce que tu m’as
appris en géologie structurale et sur la région du Makran (ton « bébé »), et l’animation des
réunions avec les collègues parisiens ! Des tas de discussions qui ont vraiment changé ce
projet d’une success