Sédimentation et tectonique dans le bassin marin Eocène supérieur-Oligocène des Alpes du Sud

Sedimentation and Tectonics in the Upper Eocene-Oligocene Marine Basin in the Southern Alps

¹ ENSPM
² Institut Français du Pétrole

Résumé

Des études de terrain détaillées ont été reprises récemment par l'Institut Français du Pétrole (IFP) et l'Ecole Nationale Supérieure du Pétrole et des Moteurs (ENSPM) dans la partie occidentale du bassin nummulitique des Alpes du Sud afin d'aider les interprétations de données sismiques. Ces études soulignent l'importance de la tectonique en distension qui a affecté le bassin durant la sédimentation; elles remettent en question l'interprétation géodynamique de ce bassin considéré classiquement comme une avant-fosse de la chaîne alpine en cours de formation. Sur un substratum mésozoïque structuré par la phase pyrénéo-provençale, la transgression nummulitique envahit dès le Lutétien les parties les plus basses du bassin situé à l'Est dans une zone qui sera oblitérée au Mio-Pliocène par l'accident pennique. Elle s'étend progressivement vers l'Ouest durant l'Eocène supérieur. Dans le même temps une phase de distension E-O bien visible le long des failles du Var et en bordure du Pelvoux se traduit par le compartimentage des bordures du bassin et par des jeux en blocs basculés durant la sédimentation. Dans les calcaires qui débutent la série marine, ces jeux sont responsables du passage rapide de faciès de plate-forme à des faciès resédimentés sur les pentes, puis à une sédimentation gravitaire de plus en plus réduite en s'éloignant des bordures. Les marnes sus-jacentes correspondent à des dépôts de talus qui soulignent la topographie héritée. Le passage à la sédimentation turbiditique des grès d'Annot s. l. , est corrélé avec le début d'une activité de rift sur le bloc corso-sarde et le changement climatique qui intervient à cette époque. Le dépôt de ces grès dont l'épaisseur maximale observée est de 1 200 m correspond à une phase de remplissage, avec des onlaps bien marqués soulignant les paléopentes. La distension E-O se poursuit durant la sédimentation des grès mais elle s'exprime nettement moins que précédemment. Le toit des grès est marqué par une surface de discontinuité fortement érosive correspondant à des canyons sous-marins de direction NE-SO. Cette surface peut être mise en relation avec l'écoulement des olistostromes qui termine le remplissage du bassin. La mise en place de ces olistostromes et des olistolithes qui les accompagnent n'est pas paléontologiquement datée : elle débute avec la fin de la sédimentation gréseuse. L'ensemble est encore affecté par une distension E-O ce qui tend à montrer que cette mise en place est antérieure à la phase de serrage miocène. La confrontation entre les observations de terrain, les expériences de sédimentation en canal et l'interprétation sismique de bassins offshore argumente les interprétations proposées.

Abstract

This paper is based on local field surveys performed recently by Institut Français du Pétrole (IFP) and Ecole Nationale Supérieure du Pétrole et des Moteurs (ENSPM) in the western part of the southern Alps nummulitic basin, to help interpret seismic data. It underlines the role of extensional tectonics during sedimentation. It questions the geodynamic interpretation of the basin as a foredeep basin in the Alpine orogenic belt. On a Mesozoic basement folded by the Pyreneo-Provençale orogeny, as early as the Lutetian the nummulitic transgression flooded the eastern area, which was subsequently obscured by the Pennine main fault during Mio-Pliocene times. It spread westward during the Upper Eocene. In the meantime, an E-W extension, shown clearly along the Var River faults and along the edge of the Pelvoux range, fragmented the fringes of the basin with blocks tilted during sedimentation. The result is fast changes of facies within the basal carbonates, which pass from platform types to slope types and to thin gravitational sediments farther into the basin. The overlying marls correspond to slope facies wrapping the inherited topography. The Gres d'Annot s. l.turbiditic sandstone formation that follows, straddling the Eocene- Oligocene boundary, is related to the beginning of rifting inside the CorsicaSardinia block and to the change of climate that occurred at that time. This formation, with a maximum observed thickness of 1200 m, is a fill-up sequence that onlaps the paleoslopes of the basin. The E-W extensional phase hardly continued during sandstone sedimentation, which is capped by an erosional surface with NE-SW submarine canyons. This surface is related to the sliding of olistostromes. This event is not dated. It started with the end of clastic sedimentation and was still affected by the E-W extension. This could confirm its occurrence before the Miocene compressional tectonic phase. The interpretation is backed up by comparisons among field observations, flume-tank sedimentation experiments and seismic data on offshore basins.