Géodynamique du bassin de Sivas (Turquie) : de la fermeture d’un domaine océanique à la mise en place d’un avant-pays salifère

par Étienne Legeay

Thèse de doctorat en Génie pétrolier


  • Résumé

    L’Anatolie fait partie d’un vaste domaine orogénique qui s’étend des Alpes à l’Himalaya. Les sutures ophiolitiques rencontrées marquent les cicatrices de plusieurs domaines océaniques (branches de la Néotéthys Nord), interdigités entre plusieurs blocs crustaux au cours du Mésozoïque. La fermeture de ces domaines au Crétacé supérieur est accompagnée de la mise en place de bassins tertiaires syn-orogéniques dont fait partie le Bassin de Sivas, limité au nord par le bloc du Kırşehir et au Sud par les Taurides. Une étude structurale de terrain, complétée d’analyses géochimiques, biostratigraphiques et thermochronologiques ainsi que l’étude de 700 km de lignes sismiques 2D inédites, a été menée pour tenter de comprendre (i) le contexte géodynamique régional et (ii) l’architecture tectono-sédimentaire de ce bassin.L’étude des ophiolites présentes le long de la bordure sud du Bassin de Sivas met en évidence des péridotites intensément serpentinisées. La partie supérieure de l’ophiolite présente des brèches et ophicalcites caractéristiques de l’exhumation mantellique, alors que l’analyse géochimique des corps magmatiques révèle un environnement de supra-subduction, daté à circa 90 Ma (U-Pb sur zircon). Ces analyses démontrent la présence d’un domaine océanique embryonnaire entre le Kırşehir et les Taurides, dont la fermeture s’initie le long d’ancienne failles de détachement. L’obduction de la nappe de péridotite et de son mélange frontal sur la marge Nord des Taurides entre le Turonien et le Maastrichtien, permet de former le « socle ophiolitique » commun aux bassins est-anatoliens. L’analyse détaillée de la partie centrale du bassin, en carte et à l’aide de lignes sismiques 2D inédites et de thermochronologie basse température [AFTA et (U-Th)/sur apatite], a permis de proposer un modèle d’évolution cinématique sur la base de coupes équilibrées. La propagation de la déformation vers le Nord, initiée dès l’Eocène inférieur, permet l’isolation progressive du bassin et une forte accumulation d’évaporites à l’Eocène supérieur. Les dépôts de l’Oligo-miocène sont ensuite contrôlés par l’halocinèse, permettant la mise en place de deux générations de mini-bassins salifère, séparés d’une canopée. Les géométries dans le domaine halocinétique, et les variations latérales dans le bassin, montrent le contrôle exercé par (i) le bassin pré-évaporite affleurant le long de la moitié sud du bassin et (ii) l’épaisseur du niveau de sel initial.L’intégration de ces observations à l’échelle régionale met en évidence un contrôle du raccourcissement crustal, dans les Taurides et les bassins tertiaires, lié à la fermeture de la Néotéthys Sud, en générant l’émergence de structures de socles. La collision enregistrée à l’Oligocène supérieur - Miocène lors de l’indentation de la plaque Arabe le long des Taurides est contemporaine de la déformation du Bassin de Sivas et des bassins adjacents.

  • Titre traduit

    Geodynamics of the Sivas basin (Turkey) : from oceanic closure to a salt foreland


  • Résumé

    Anatolia is part of a vast orogenic domain that extends from the Alps to the Himalayas. Numerous ophiolitic sutures defined the remnants of several oceanic domains (Northern and southern Neotethys), between continental fragments formed during Mesozoic time. Oceanic closure during Late Cretaceous is recorded by the establishment of syn-orogenic tertiary basins, including the Sivas Basin bounded to the north by the Kırşehir block and to the south by the Taurides. An extended study based on field and completed by geochemistry, biostratigraphy and thermochronology analyzes and more than 700 km unpublished seismic data, was conducted to resolve (i) the regional geodynamic context and (ii) the tectono-sedimentary architecture of this basin.The ophiolites located along the southern edge of the Sivas Basin are made of serpentinized peridotites. The upper part of the ophiolite present breccias and ophicalcites commonly described as associated to mantle exhumation environment, while the geochemical analysis of the magmatic bodies reveals a supra-subduction environment dated at circa 90 Ma (U-Pb on zircon). These observations are in agreement with an embryonic ocean domain located between the Kırşehir and the Taurides, the closure which was initiated along fossil detachment faults. The obduction of the peridotite nappe and its frontal mélange on the northern margin of the Taurides between the Turonian and the Maastrichtian allows forming the “ophiolitic basement” of the east-anatolian basins.A detailed map and cross-section analysis, supported by 2D seismic lines and low-temperature thermochronology [AFTA and (U-Th) / on apatite], resulted in a kinematic evolution model and the realization of balanced cross-sections. The propagation of the deformation towards the north, initiated in the Lower Eocene, results in the progressive isolation of the basin and a strong accumulation of evaporites during the Upper Eocene. The Oligo-Miocene depocenters were controlled by halokinesis, forming two generations of mini-basins, separated by a salt canopy. The geometries in the halokinetic domain and the lateral variations in the basin show the control exerted by (i) the pre-evaporite basin outcropping along the southern half of the basin and (ii) the thickness of the initial salt level.Integration at the regional scale within the Taurides highlights the propagation of crustal shortening related to the Southern Neotethys closure, which formed linear tectonic basement exhumation. The collision recorded in the Upper Oligocene - Miocene during the indentation of the Arabic plate along the Taurides is contemporaneous to the deformation the Sivas Basin.


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