La limite de plaque Inde-Arabie : évolution structurale du Crétacé supérieur à l'actuel et aléa tsunami associé

par Mathieu Rodriguez

Thèse de doctorat en Géologie marine

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    La Zone de Fracture d'Owen (ZFO) est une faille de 800 km de long qui accommode actuellement le mouvement dextre entre l'Inde et l'Arabie. Elle s'inscrit le long d'un petit cercle qui implique un mouvement purement dextre sur la majeure partie de la faille. La couverture bathymétrique complète de la ZFO recueillie au cours de la campagne Owen-1 révèle plusieurs segments de failles séparés par des relais, dont un bassin pull-apart de 90 km de long sur 30 km de large à la latitude 20°N. Un bassin pull-apart rhomboédrique (Beautemps-Beaupré) marque la terminaison sud de l'OFZ, tandis qu'un bassin plus complexe, la fosse de Dalrymple, constitue la terminaison Nord. La ZFO recoupe la Ride d'Owen-Murray, qui forme une série d'imposants reliefs océaniques. Les décalages morphologiques de la Ride d'Owen confirment un décalage dextre d'environ 10-12 km le long de l'OFZ. En considérant constant un mouvement de 3±1 mm. A-1 estimé à partir de données géologiques et GPS, l'âge de la ZFO est compris entre 3 et 6 Ma. De même, l'âge du bassin 20°N et de la fosse de Dalrymple sont estimés à 2-3 Ma à partir de calibration avec les forages ODP-DSDP. L'âge de ces bassins est contemporain d'une discordance majeure observée dans la plaine abyssale de l'Oman (discordance "M") associée au prisme du Makran. D'autre part, la Ride d'Owen est érodée par des systèmes complexes de glissements de terrains sous-marins, qui représentent une source potentielle d'aléa tsunami pour les côtes de l'Oman. Les données stratigraphiques indiquent que la récurrence de tels glissements (et des tsunamis associés) est faible, de l'ordre de 105-106 années. Les données de sismique réflexion collectées lors de la campagne Owen-2 ont permis d'identifier les traces Miocène et Paléogène de la limite de plaque, entraînant une révision complète de son histoire géologique. Tout d’abord, l'identification de lambeaux de l'ophiolite de Masirah sur le socle du Bassin d'Owen aux abords de la marge est-omanaise indique que le socle est à cet endroit d'âge Crétacé (au minimum). Cela contraste avec l'âge Paléocène des roches forées au niveau de la Ride d'Owen. Ces observations indiquent que le socle du Bassin d'Owen est d'âge mixte, et que des portions de lithosphère d'âge différent ont été mises en contact par une faille transformante majeure. Le système de failles transformantes structurant le socle du Bassin d'Owen était associé à la dorsale de Carlsberg au cours du Paléocène-Eocène. L'arrêt de son activité, associé à un épisode de transpression à la fin de l'Eocène, est marqué par le soulèvement de rides marginales et une discordance angulaire régionale. La limite de plaque Inde-Arabie est ensuite retrouvée au niveau de l'actuelle Ride d'Owen dès la fin de l'Oligocène. Cette relocalisation de la plaque Arabe a impliqué le transfert d'un vaste segment de la plaque Indienne à la plaque Arabe. Le soulèvement de la Ride d'Owen a eu lieu autour de 8. 2-8. 8 Ma, en réponse à un changement cinématique associé à la plaque Indienne. Cet épisode de déformation est responsable de l'inactivation de la limite de plaque Miocène, et de sa relocalisation au niveau de l'OFZ actuelle. Un changement environnemental majeur a été précédemment identifié sur le pourtour de la Mer d'Arabie dans la séquence de Siwalik au Pakistan. L’augmentation drastique des abondances de G. Bulloides dans la couverture sédimentaire de la Ride d'Owen, précédemment interprétée comme le résultat d'une abrupte intensification de la mousson autour de 8. 5 Ma, marque en réalité un changement des conditions de préservation des foraminifères suite au soulèvement de la ride. Nous proposons que l'épisode de déformation identifié dans le Bassin d'Owen ait pu également favoriser le soulèvement de reliefs au niveau de la marge du Dhofar et du prisme d'accrétion du Makran, conduisant à une réorganisation de la circulation atmosphérique à l'origine du changement environnemental de Siwalik.


  • Résumé

    The Owen Fracture Zone (OFZ) is a 800 km-long fault system that currently accommodates the dextral strike-slip motion between India and Arabia plates. It closely follows a small circle about a rotation pole determined with GPS and seismicity data, which is consistent with a pure strike-slip motion along the entire fracture zone. As shown by the high resolution multibeam bathymetric map with full coverage (OWEN-1 cruise), it is made up of a series of fault segments separated by releasing and restraining bends, including a major pull-apart basin at latitude 20°N and two stepover basins at its terminations, the Beautemps-Beaupré Basin to the south and the Dalrymple Trough to the north. The OFZ crosscuts the Owen-Murray Ridge, a series of prominent oceanic highs. Offsets of the Owen Ridge observed on the seafloor indicate a finite dextral displacement of 10-12 km along the OFZ. Considering a steady motion of 3 ±1 mm. Y-1 estimated independently from geodetic and geological data, this implies that the present-day trace of the OFZ has been active since at least 3 to 6 Ma. Consistently, the age of opening of the 20°N Basin and the Dalrymple trough is estimated at about 2-3 Ma ago by calibration with DSDP-ODP drillings, coevally with a regional unconformity over the Oman abyssal plain (the M-unconformity). The Owen-Murray Ridge is dissected by complex systems of submarine landslides, which may represent a source of tsunami hazard for the nearby Oman coast according to numerical models. Stratigraphic studies document a recurrence in the order of 105-106 yrs, indicating that such tsunamis are infrequent. The seismic dataset collected during the Owen-2 cruise provides the first identification of the Miocene and Paleogene traces of the plate boundary prior to the activation of the OFZ, and leads to a full revision of the geological history of the area. We highlight the composite age of the Owen Basin basement, made of Paleocene crust drilled on its eastern part, and composed of pre-Maastrichtian crust overlain by Upper Cretaceous ophiolites on its western side (at the edge of the Oman Margin). A major transform fault crossing the Owen Basin juxtaposed these two slivers of lithosphere of different ages. This transform system used to be associated with the Carlsberg spreading center during the Paleogene, which formed most of the Owen Basin basement. The inactivation of the transform system in Late Eocene-Early Oligocene times is marked by the uplift of marginal ridges along the Oman Margin and a regional angular unconformity. The transform system then shifted to a narrow structure located at the edge of the present-day Owen Ridge in Late Oligocene times, shortly before seafloor spreading began at the Sheba Ridge. This migration of the plate boundary involved the capture of a part of the Indian oceanic lithosphere accreted at the Carlsberg Ridge (in Paleocene-Eocene times) to the Arabian plate. The Owen Ridge uplifted much latter, in Late Miocene times (8. 2-8. 8 Ma), in response to a kinematic change of the Indian plate. This episode of deformation ultimately led to the inactivation of the Miocene plate boundary and the activation of the OFZ. A major environmental change is recorded over the Arabian Sea coasts in the Siwalik paleosol sequence, coevally with this episode of deformation. This environmental change was previously interpreted as the result of an intensification of the Indian Monsoon at ~8. 5 Ma recorded by a drastic increase in G. Bulloides abundance in the sedimentary cover of the Owen Ridge. In contrast, we propose that the uplift of the Owen Ridge 8-9 Ma ago induced better preservation of foraminifers. Furthermore, this episode of deformation could have also triggered continental uplift along the East Oman and the Dhofar margin, and at the Makran accretionary wedge, leading to a reorganization of the atmospheric circulation that could explain the coeval environmental change recorded in the Siwalik sequence in Pakistan.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2014 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

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  • Détails : 1 vol. (402 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 351-371

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  • Cote : T Paris 6 2013 756
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