Etude des effets texturaux, géochimiques et minéralogiques associés à des séismes et des phénomènes connexes sur la sédimentation récente dans les Caraïbes sud-orientales (faille d'El Pilar et Arc des Petites Antilles )

par Iliana Aguilar Ramos

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'Univers et de l'Environnement

Sous la direction de Christian Beck et de Franck Audemard.


  • Résumé

    La paléosismologie, spécifiquement les tranchées paléosismiques, a été l’outil de recherche conventionnel par excellence et plus amplement utilisées dans les études focalisées sur l’estimation de l’aléa sismique. Plus récemment, l’intérêt sur l’activité sismique tout au long des systèmes de failles associées aux limites de plaques, a conduit à la caractérisation du remplissage sédimentaire des bassins en environnement côtier avec un fort potentiel de préservation et donc d’enregistrement des déformations et perturbations liées à une activité tectonique.Le travail présenté dans ce mémoire a pour objective de développer une analyse du risque naturel, particulièrement le risque de séismes et tsunamis dans la bordure nord de Venezuela, sur la trace sous-marine active de la faille décrochante d’El Pilar.Dans ce contexte la texture, minéralogie et géochimie de la séquence sédimentaire d’un petite appendice de la fosse de Cariaco appelé golfe de Cariaco, a été étudié à partir des différentes techniques (analyse de taille de particules, fluorescence X semi-quantitative, mesures de perte à feu, Pyrolise Rock-Eval et propriétés magnétiques). Comme résultat d’une caractérisation détaillée des sédiments et d’un control chronologique détaillé basé sur la datation radiocarbonique et la correction de l’effet réservoir (potentiellement accumulé sur les différents fractions organiques datées), nous avons mis en évidence un particulier dépôt silto-argileux, fortement détritique, d’une ample distribution spatiale, dont l’âge le plus probable correspond au séisme historique de 1853, qui a affecté la ville de Cumaná. Les analyses géochimiques révèlent que ce dépôt de texture homogène précède une augmentation relative du Br (cts/s) à la surface. On interprète la conjugaison de ces deux singularités comme la conséquence d’un glissement sous-marin et d’une modification morphologique majeure concomitante dans le seuil qui connecte la fosse et le golfe de Cariaco. Dans cette chaine d’événements, ce dépôt serait le produit de la décantation du sédiment en suspension remobilisé et l’augmentation du Br est la manifestation d’un changement hydrogéochimiquemarqué pour une majeure influence marine sur le golfe. Pour établir un point de référence pour l’évaluation du potentiel et de la qualité d’enregistrement de l’activité sismique dans le golfe de Cariaco, un deuxième site lié à la plaque Caraïbe fait partie de cette recherche. Il s’agit de l’arc des Petites Antilles, siège d’une activité sismique et volcanique importante, résultat d’une subduction. Les carottes ici prélevées et étudiées avec la même approche sédimentologique, ont enregistré la trace d’un événement sismique récent, plus probablement le séisme de Redonde de 1974. Cet événement correspond à un dépôt silto-sableux, non stratifié et acoustiquement transparent. Les profils sismiques montrent que la relation géométrique de faciès similaires (de faible énergie) avec l’escarpement co-sismique, implique une origine séisme-induite, a différence des turbidités, dont leur origine peut être influencée par la superposition complexe de plusieurs mécanismes déclencheurs.

  • Titre traduit

    Chemical/mineralogical effects of earthquakes and related processes (liquefaction, slump, fluid escape) : application to the South-Eastern Caribbean margin (El Pilar Fault and Lesser Antilles arc)


  • Résumé

    Paleoseismological researches, especially through paleoseismic trenches, have been widely developed during the last decades, and are presently commonly used for seismic hazards assessment. Beside, and more recently, the recording of earthquakes and related phenomena (gravity reworking, tsunamis) by sedimentary fills became a precious complement. Along plate boundaries and associated major active faults, the search and characterization of sediments with a strong potential for preservation of earthquakes-disturbances or specific layers has been developed; the here-presented results belong to this approach.The research presented in this dissertation aims to develop an analysis of natural risk, specifically tsunamis and seismic risk, on northern boundary of Venezuela, along the submarine active trace of the El Pilar strike slip fault.In this context, the texture, mineralogy and the geochemistry of the sedimentary sequence in the Gulf of Cariaco (built upon the fault) have been studied from different techniques (particle-size analysis, semi-quantitative XRF analysis, loss on ignition, Rock-Eval Pyrolysis and magnetic properties). From detailed characterization of sediments and an extensive chronological control, based on radiocarbon dating (including a local reservoir effect estimation), we found evidences of a particular siliciclastic fine-grained deposit, widely distributed, which probably corresponds to the 1853 major catastrophic earthquake and associated tsunamis which affected the Cumana town. The geochemical analyses reveal that this deposit of homogeneous texture is followed by an abrupt relative increase of Br at the surface. We interpret this singular combination as a consequence of a submarine landslides and subsequent morphological modification at the connection between the Cariaco trench and the Gulf of Cariaco. This deposit can be the result of the settling of remobilized suspended sediment and the Br increase is the indicator of a hydrogeochemical change indicated by important marine influence on the gulf.In order to establish a point of reference for the evaluation of the potential sedimentary record of the seismic activity in the Gulf of Cariaco, a second site related to the Caribbean Plate boundaries is analysed and discussed in this work. Sedimentation within the Lesser Antilles Arc was chosen as offering a comparable seismic activity but a strongly different sedimentary environment. In this zone of seismic and volcanic activity, consequence of a subduction, we collected and analysed cores with the same sedimentological approach, searching and characterizing recent earthquake record. The most recent one probably corresponds to the 1974 Redonda event. High resolution seismic profiles across active faults indicate precise direct geometrical relationship of specific turbidite-type layers with scarps genesis.


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