Une structure compressive au nord de l'Algérie?

Une structure compressive au nord de l'Algérie?

Deep-Sea Research, 1972, Vol. 19, pp. 149 to 155. Pergamon Press. Printed in Great Britain. SHORTER CONTRIBUTION Une structure compressive au nord ...

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Deep-Sea Research, 1972, Vol. 19, pp. 149 to 155. Pergamon Press. Printed in Great Britain.

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CONTRIBUTION

Une structure compressive au nord de l'Alg6rie?* J. M. AUZENDE, J. L. OLIVETet J. BONNINJ"

(Received 8 April 1971; in revisedform 11 October 1971; accepted 11 October 1971) Abstract--From the study of continuous seismic reflection profiles (Flexotir) we have revealed a marked morphological contrast between the Northern Algerian margin and the other margins of the Balearic basin. Such a difference is made particularly clear by a downwarping of the sedimentary layers at the limit of the Algerian margin. This downwarping could be explained by the existence of a trench being formed by compression. R6sum6--A partir de l'examen d'enregistrements de s6ismique r6flexion continue (FlexotiO, on met en 6vidence une nette diff6rence morphologique entre la marge nord-alg~rienne et les autres marges du bassin alg~ro-provenqal. Cette diff6rence se manifeste en particulier par un approfondissement des horizons s6dimentaires en bordure de l'Al#rie, qui peut ~tre expliqu6 par l'existence, h ce niveau, d'un foss6 d'origine compressive en cours de formation. 1. INTRODUCTION L'EXISTENCE d'un mouvement compressif actuel (depuis 10 m.a.) entre l'Europe et l'Afrique a 6t6 reconnue par de nombreux auteurs (notanament LE PICHON, 1968; TALWANI, PITMANet HEIRTZLER, 1969; MCI~NzI~, 1970; CAPUTO,PANZAet POS~ICHL, 1970); mais de Gibraltar ~ la Sicile la fronti~re des plaques n'a pas encore pu ~tre d6fmie. RYAN (1970) a interpr6t6 des plissements observ6s dans les s6diments au nord de la marge alg6rienne comme des manifestations superficielles de la subduction de la ' plaque bal6are ' sous la plaque africaine. Mais les e~egistrements ' Flexotir' (s6ismique r6flexion par explosif, ~ grande p6n6tration) ont depuis d6montr6 que ces plissements 6taient dos ~ la tectonique salif6re et n'affectaient que le Plio-Quartemaire (AUZENDE, BONNIN, OLIVET, PALrrOT et MAUFFRET, 1971). L'6tude comparative des diff6rentes marges du bassin alg6ro-proven~al que nous pr6sentons, met en 6vidence l'approfondissement g6n6ral des horizons s6dimentaires ~t l'approche de la marge alg6rienne. Ce ph6nom6ne est mis en relation avec le mouvement compressif nord-sud. Les donn6es utilis6es sont celles de la campagne Polym6de du N. O. Jean Charcot (mai-juinjuillet 1970). 2. DESCRIPTION Notre 6tude est fond~e sur la cartographie de l'horizon s6dimentaire le plus profond suivi en continuit6 darts la moiti6 sud du bassin (horizon A). Sur la Fig. 1 (Profil B de la Fig. 2), cet horizon apparaJt en trait fort ~t environ 0,3 s au-dessus de la couche salif~re au sommet d'un ensemble de forts r6flecteurs r6guliers (turbidites ou 6vaporites) et A la base d'unc s6rie plus diffuse repr6sentant les d6p6ts Ix~lagiques Plio-Quaternaires. Malgr6 les perturbations occasionn6es par la tectonique salif6re, on peut suivre nettcment cette s6quenc~ dans toute la partie du bassin alg6ro-provenol situ6e au sud de 41 ° nord. Au nord, la s~quence s6dimentaire devient plus perturb6e et il est difficile de suivre le marqueur d6crit au sud.

Description des marges Sur la Fig. 2 sont repr6sent6es l'extension du socle continental en direction de la partie centrale du bassin, sa profondeur ainsi que la profondeur ~ laquelle on trouve l'horizon A. Nous appelons socle ' continental' le socle acoustique qui pr6sente une morphologie faill6e, entaill6e par des vall6es sousmarines, pr6sentant des surfaces 6rod6es. 2.1.

*Contribution n ° 53 du Groupe Scientifique du Centre Ockanologique de Bretagne. 1"Centre Oc6anologique de Bretagne, B. P. 337. 29 N. Brest, France. 149

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7s. Fig. 1. Profil Flexotir au Nord de Bougie. L'horizon A est en trait fort (enregistrement h intensit6 variable. Exag6ration verticale 12). La bordure continentale nord-alg~rienne est caract6ris6e par un plateau continental presque inexistant et une pente continentale de forte d6clivit6 (8/t 10°). La Fig. 2 montre que l'on peut suivre l'ennoyage du socle continental sur la c6te nord-alg6rienne jusqu'/t 6 s, sur une distance variant de 50 ~ 70 k m / l partir du rivage. Cet ennoyage se fait par un syst/~me de failles normales parall~les/t la marge. A partir du Cap de Fer (Alg6rie), on observe, h terre comme en mer, un net infl6chissement des directions structurales vers le nord. Ce¢i se traduit par une large extension du plateau continental et une pente plus faible (d6clivit6 moyenne 3°) en face de la Tunisie. Au niveau du d6troit sardanotunisien, les socles continentaux sarde et tunisien semblent venir en contact (AtJzESDE, 1971). La marge continentale sarde s'6tend largement vers l'ouest et le sud-ouest. Sur nos enregistrements, le socle apparait encore ~t 5 s de profondeur/~ environ 150 km du rivage. L'ennoyage du socle se fait par un syst~me de failles qui d(~termine des marches d'escaliers, mais ici l'approfondissement du socle est plus progressif. La d6clivit6 moyenne n'est que de 5°. La pr6sence du socle continental/t une distance importante du rivage est confirm6e par un forage JOIDES (site 134; leg 13), qui a atteint des grauwackes d'fige Pal6ozoique (Pautot, communication persormelle). Le maximum d'extension de la marge est observ6 au sud des Bal6ares o/1 Yon retrouve le socle continental b. 5 s de profondeur/t environ 200 km du rivage. Autour des Bal6ares, il dessine un large plateau h 3 s de profondeur s6par6 du plateau continental par un accident important, ~ la faille Emile Baudot '. En contrebas, au sud de cet accident, le socle se prolonge jusqu'/t environ 38 ° nord. Les bombements du socle qu'on observe h c e nivcau pouvaient ~tre interpr~t6s comme des intrusions volcaniques. Mais des profils magn6tiques r6alis6s sur ces pointements (Pautot, communication personnelle) ne d6c~lent pas d'anomalies pouvant 6tre li6es ~ un mat6riel volcanique. Nous pensons done que l'ennoyage du socle continental au sud des Bal6ares se fait de mani~re tr~s progressive jusqu'/t une distance importante des iles. La couche d'6vaporites messinienne (6-9 m.a.) (AuzE~OE, BON~N, OLIVET, PAUTOTet MAUFFRET, 1971) 6pouse sa configuration comme sur les autres marges. Nous pensons qu'il s'agit d'un panneau continental bascul6 et fractur6 apr~s l'6pisode de d6p6t des 6vaporites. La surrection des massifs nord Bal6ares au PlioCne (CoLoM et ESCANDELL,1962) serait le contrecoup de ce basculement vers le sud. L'horizon A Au contact des marges sardes et bal6ares, l'horizon A est rexiress6, avant de venir buter sur le socle continental/l une profondeur voisine de 4 s (Fig. 2). II est probable qu'il se prolonge encore sur la 2.2.

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Fig. 2. Isobathes (en secondes temps-double) de l'horizon A (en traits continus)----du soele continental (en traits discontinus) avec position des profils Polym≤---en hachures inelin6es vers la gauche: l e ' foss6 ' marginal nord-alg6rien;---enhachures inclin6es vers la droite: zone o~ le niveau moyen de l'horizon A est 4,3 s;-----enpointill6s: socle suivi sur les profils 's6ismiques; --le point noir repr6sente le forage 134 du Leg 13 JOIDES;--Les points d'interrogation indiquent la zone perturb6e ~t l'ouest de la Sardaigne. pente. Vers la partie centrale du bassin, il s'approfondit et se stabilise ~ un niveau de 4,3 s pratiquement uniforme entre les Bal6ares et la Sardaigne. En direction des marges ligure et proven~ale, il est impossible de suivre cet horizon prb.cis mais on observe sur la Fig. 3 que l'ensemble de la s6rie s6dimentaire est redress6e ~tl'approche de la pente continentale. Sur la marge nord-ouest de la Sardaigne, il est impossible de suivre les r6flecteurs dam une zone perturbb.e (Fig. 2) dent l'origine est impr6cise. I1 peut s'agit d'une zone tectonis6e oh les s6diments meubles seraient extr~mement affect6s ou d'un panneau sur61ev6 du socle. Par opposition ~ ce qu'on vient de d6crire, on observe ~tproximit6 de la marge alg6rienne un net approfondissement de l'horizon A dont le niveau passe de 4,3 ~t4,8 s (0,5 s = 0,8 km) sur une distance de 50 km. Les isobathes trac~s/t partir de nos trois profiis nord-sud au large de l'Afrique du nord font apparaitre une d6pression d'orientation ouest-est au pied de la pente continentale parall~lement ~t la marge (Fig. 4). L'absence de donn6es nous emp~che de d61imiter l'extemion vers l'ouest de cette

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Fig. 3. Morphologio de la couche s6dimentaire au contact de diff6rentes marges, a. Marg¢ au sud do la Provence; b. marge all sud-est du golfe de GSnes; c. marge orientale des Bal6ares; d. marge au sud-ouest de la Sardaigne. En hachure: la coucho do sel et les d6mes. En gris6: le socle continental.

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Fig. 4. Sch6mas interpr6tatifs dos protils: au nord d'Alger (A), de Bougie (B), de Collo (C). L'horizon A est en traits forts. La fl~che indique le point de flexure de l'horizon ,4.. structure. Les profils effectu6s dans l a m e r d'Alboran (Polym6de, travaux en eours) montrent une s6rie s6dimentaire diff6rente qui ne permet pas de relier tm r6fleeteur avec celui que nous d~'rivons iei. A l'est, le loss6 semble se terminer contre l'avanc~e vers le nord de la marge continentale tunisienne. 3.

H Y P O T H E S E R E L A T I V E A L ' O R I G I N E DE LA D E P R E S S I O N AU BA$ DE LA MARflE A L O E R I E N N E

On peut pemer que le mouvement de compression existant dopuis 10 milliom d'ann6es entre les plaques eurasienne et africaine doit avoir comme r6sultat le chevauchement de la crofite oc~anique do la partie eentrale du bassin alg6ro-proven~al par le plaque africaine, co qui devrait amener la ~'~atio~ d'un loss6 en bordure de celle-ci. Le m~me ph~nom6ne a 6t6 sugg6r6 pour expliquer rexistenee du foss~ situ6 au sud du golfe de Gascogne (SmuET et LE PIC~ON,SOUSpresse) off, fi l'Eoc~ne sup6rieur, le rapprochement entre l'Europe et la p6ninsule Ib6rique entraJne la cr6ation du ' fosse marginal nord-espagnol '. La largeur de c~ loss6 (50 kin) est analogue fi celle de la structure clue nous d6crivons.

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Nous formulons l'hypoth~se clue la d6pression nord-alg6rienne est un foss6 d'origine compressive en eours de formation. La couche 6vaporitique Miochne et les horizons s6dimentaires sus-jacents sur une 6paisseur d'environ 0,3 s, sent affect6s par l'approfondissement. Ceci nous permet de penser que la mise en place du foss6 nord-alg6rian se situe au cours du Pliochne. Le fair que le trac6 de cette d~pression soit rectiligne (Fig. 2) et n'6pouse pas le contour de la marge semble prouver son ind6pendance vis-a-vis des mouvements verticaux qui ont cr~ le rivage aetuel. Une objection pourrait 8tre l'absence de s6ismicit6 dam tout le domaine marin de la bordure nord-alg6rienne (RoTrm, 1968; RrrsEMA, 1969). Le fonctionnement d'une zone de Benioff implique une activit6 s6ismique. On est done amen6 ~t penser que la d6pression nord-alg~rienne r6sulte d'un d6but de courbure de la lithosphere oc~anique, stade qui pr~.hde la cr~,ation et le fonctionnement d'un plan de Benioff. De mSme, on pent noter l'absence de perturbation d'ordre tectonique dam la s6rie s~dimentaire recormue, except6 dam la partie profonde A proximit6 du socle (of. Fig. 4) (Auz~r~E et PAtrroT, 1970; AUZm~OE,BONNIN, OLIVET, PAUTOTet MAUFFRET,1971). Mais on salt que la lithosphere continentale est moins r6sistante aux ddformations que la lithosph6re oc~anique (McI~Nzm, 1969). Darts le cas de l'Afrique du Nord, cette diffdrence de r6sistance des lithosph~res se manifeste lors de la phase compressive qui va de - 1 0 m.a. A l'actuel, essentieUement par des surrections, des effondrements et des d~crochements sur le continent (BoU~CA~T, 1962; GLANOEAOD,1962; Kmr~N, 1962; DU~OUaDteU, 1962; GU~RAUD,1967; DSVAtm, 1969). Sur la marge alg6ro-tunisienne existe une shrie de bassins d'effondrement Plio-Quaternaires (PE~ODON, 1957; A U Z ~ E , 1971)qui s'6tendent d'ouest enest, du bassin du Chelif A Bizerte. Leur extension et leur puissance qui peut d6passer 1 000 m, posent le probl6me de leur origine. Darts la partie occidentale du bassin alg6ro-provengal (mer d'Alboran, Rif) o6 les continents europ~n et africain ne sent s6par6s clue par un 6troit bassin, la phase compressive est A la fois marqu6e par des mouvements vertieaux et par des plissements tangentiels sur le continent (ANDP,mtrX, 1970). Ce style tectonique, soulign6 par l'existence de s6ismicit6, tdmoigne d'un stade d'6volution plus avanc~. Par centre, sur la marge alg6rierme, on pent admettre qu'encore actuellement, le mouvement de rapprochement des deux plaques est absorb6 par la teetonisation de la lithosphere eontinentale. Ceci explique l'absence de perturbations darts les s6diments du domaine marin, et de s6ismicit6. Cette tectonisation ne pent absorber qu'un raccourissement limit6 et le stade suivant de l'6volution de la bordure nord-alg6rienne devrait 8tre le fonctionnement d'une zone de Benioff. L'approfondissement des horizons sddimentaires que nous d~crivons serait la premiere manifestation de cette 6volution.

RemerciementsmNous remercions nos coll&gues du Centre Oc6anologique de Bretagne qui ont particil~ Ala campagne Polym~de. X. LE PicaoN, G. PAtrrOTet J. FRANCrma~AUont lu et critiqu6 le manuscrit. BIBLIOGRAPHIE

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