Faciès Sismiques

L’interprétation des profils sismiques a été réalisée suivant les concepts de la stratigraphique sismique (Mitchum et Vail, 1977, Vail, 1977) (Fig. II.5) dont il existe de nombreuses synthèses et modèles publiés (e.g. Rabineau, 2001 ; Catuneanu, 2009)

Les différentes unités sismiques ont été calées à l’aide des forages (Fig. II.4) décrits précédemment, ainsi que par analogie avec les faciès observés dans de nombreuses études des zones voisines (bassin de Valence, e.g. Maillard et al., 1992, Mauffret et al., 1992, Roca et Guimera, 1992 ; Golfe du Lion, e.g. Lofi, 2002, 2011 ; Bache, 2008 ; Leroux, 2012 ; bassin Algérien, e.g. Lepretre, 2012 ; Medaouri et al., 2014 ; Baléares, Camerlenghi et al., 2009). Etant donné que les faciès sismiques sont relativement homogènes d’une région à l’autre, ils sont décrits ci-après de façon synthétique. Les tableaux II.4 à II.7 ainsi que des forages calé sur des profils sismiques (Fig. II.10 à 13) montrent les particularités des faciès de chaque région.

Deux réflecteurs repères ubiquistes en Méditerranée permettent de caler les principales séquences sismiques : le toit de l’unité messinienne, qui sépare la séquence post-messinienne de l’unité messinienne, et le toit du socle acoustique qui sépare la séquence pré-messinienne du socle acoustique.

Le réflecteur représentant la fin de la Crise de la Salinité Messinienne (CSM) est repéré comme la surface M décrite par Montadert (1978). Il est visible partout en Méditerranée par un très fort contraste d’impédance entre la séquence messinienne et la séquence post-messinienne. Il représente stratigraphiquement la base de l’unité Plio-Quaternaire. Il est appelé TS (Top Surface) quand il existe une unité messinienne (Lofi et al., 2011). Dans le cas contraire, il est aussi bien marqué, sinon mieux, et représente alors généralement une surface d’érosion entre l’unité Miocène pré-messinienne et l’unité Plio-Quaternaire, on l’appelle alors MES (Messinian Erosion Surface).

Le toit du socle acoustique est marqué par un fort contraste d’impédance entre les sédiments syn et post-tectoniques et les sédiments ou socle pré-tectonique ou océanique.

II.1.3.2.1. la séquence sismique post-messinienne :

Figure II. 6 : Faciès de la séquence post-CSM. BR : Basse Résolution ; HR : Haute Résolution

Par définition, cette séquence représente tout l’intervalle temps post-messinien (post-CSM). Elle est donc corrélée au Pliocène et au Quaternaire, jusqu'à l'actuel. Elle est subdivisée en deux unités, de par leurs faciès sismiques différents (Fig. II.6).

L’unité dite Plio-Quaternaire est caractérisée par une réponse sismique de haute fréquence avec des réflecteurs de moyenne amplitude, parallèles et continus. Cette réponse sismique est la même quel que soit le bassin (Tab. II.4 à 7). Seule l’épaisseur de l’unité va varier, ainsi que certaines géométries internes comme sur les marges où l’on peut observer des structures sédimentaires (Fig. II.11), en relation avec l’édification des plateformes telles que celle du Golfe du Lion, du delta de l’Ebre, ou des plateformes carbonatées actuelles des Baléares (Pomar et al., 1995).

L’unité dite « Pliocène transparente » est marquée par une faible réponse sismique. L’unité est transparente avec des réflecteurs de très faible amplitude et subcontinus (Tab. II.4 à 7) ce qui rend difficile leur interprétation à l’échelle d’un profil entier. L’observation de cette unité est difficile en sismique réflexion basse résolution, ou dans les bassins profonds où le diapirisme intense déforme l’unité Pliocène dans son ensemble (Tab. II.4 à 7).

Le calage chronostratigraphique de la limite entre ces deux unités n’est pas connu. L’unité « Pliocène transparente » est parfois associée au Pliocène Inférieur (Zancléen), mais des études récentes non publiées l’associent dans notre zone d’étude à la base du Pliocène Supérieur (F. Sierro, Comm. Pers. ; Ochoa et al., 2014). Cette limite n’a jamais été corrélée sur l’ensemble

de noter que ce changement de faciès entre la base et le reste de la séquence Plio-Quaternaire existe partout en Méditerranée, et correspond forcément à un changement de la sédimentation à l’échelle régionale. De plus, une discordance angulaire a été remarquée au toit de l'unité transparente en des lieux très distants et pourrait indiquer un changement de tectonique régionale (inversion de la marge est Sarde : Gaullier et al., 2014 ; Baléares, voir chapitre IV ci- après ;inversion de la marge algérienne : El Euch El-Koundi et al., 2009 ; Leprètre, 2012).

II.1.3.2.2. La séquence sismique de la crise de salinité Messinienne :

Figure II. 7 : Faciès de la séquence CSM ; BR : Basse Résolution ; HR : Haute Résolution La séquence sismique de la crise de salinité Messinienne (CSM) a été définie depuis le leg DSDP 13 (Hsü et al., 1973, Ryan et al., 1973). Ses faciès sismiques très particuliers rendent cette séquence facilement repérable partout en Méditerranée (Fig. II.7). Nous suivons ici la nomenclature proposée dans l’atlas de la crise de salinité Messinienne (Lofi et al., 2011, voir chapitre I.5).

Dans les bassins peu profonds nous concernant (Valence et Promontoire, Tab. II.4 et Tab. II.5), elle est caractérisée par une réponse sismique de très haute fréquence, avec des amplitudes de réflecteurs très fortes. Les réflecteurs sont parfois chaotiques et non parallèles mais généralement l’unité est subcontinue (Tab. II.4 à 7). Cette réponse sismique est généralement associée aux gypses primaires sur le promontoire Baléares, ou à l’unité supérieure messinienne (UU, voir Chapitre I.2.3).

Sur la marge nord Baléares, une sous-unité très chaotique avec de très rares réflexions internes est interprétée comme CU (=Complex Unit), et liée aux produits clastiques formés durant la crise de salinité Messinienne (Fig. II.11).

Dans les bassins profonds, le calage est réalisé par croisement avec des puits et profils sismiques situés plus au nord dans le Golfe du Lion (Lofi, 2003 ; Bache 2008 ; Leroux, 2012). L’unité de la crise de salinité messinienne est alors caractérisée par 3 sous unités « classiques » qui, dans ce travail, ne sont observées qu’à l’est de Minorque. Dans le bassin Algérien, les UU ont une réponse proche des évaporites des bassins peu profonds avec des réflecteurs de forte amplitude, une haute fréquence sauf qu’ils sont parallèles et continus (Tab. II.7). Les MU forment une unité très transparente avec de très rares réflexions internes. Le toit et la base des MU sont marqués par des réflecteurs de très forte amplitude et ayant une polarité inverse par rapport au reste des unités sismiques. Les MU sont le siège d’un diapirisme intense qui rend leur observation difficile. Les LU ne sont pas observables dans le bassin Algérien.

II.1.3.2.3. La séquence sismique pré-messinienne :

Figure II. 8 : Faciès de la séquence pré-CSM ; BR : Basse Résolution ; HR : Haute Résolution

La séquence sismique pré-Messinienne (pré-CSM) est caractérisée par une réponse sismique de moyenne à forte fréquence avec des réflecteurs de forte ou de faible amplitude (Fig. II.8). Les réflecteurs sont souvent continus et parallèles (Tab. II.4 à 7). On peut définir plusieurs sous-unités dans cette séquence du fait de discordances internes parfois bien marquées. Sur le promontoire Baléares, une unité sismique à faciès homogène aux réflecteurs peu marqués caractérise souvent le toit de cette séquence (Fig. II.8). La séquence sismique pré-messinienne est par définition d’âge Miocène pré-crise de salinité Messinienne (Tortonien), et au plus récent, d’âge Messinien pré-crise. Sa base n’est pas datée précisément, bien que certains forages comme Ibiza-Marino ou Calpe atteignent cette séquence. La position de ces forages sur des hauts ou sur les plateformes continentales fait que la séquence n’est pas toujours complète. Cependant, sa géométrie la corrèle aux sédiments post-tectoniques (post-rifting ou post- bétiques) donc son âge est probablement Oligo-Miocène à Messinien.

II.1.3.2.4. Le socle acoustique :

Figure II. 9 : Faciès du socle acoustique ; BR : Basse Résolution ; HR : Haute Résolution Le socle acoustique est souvent caractérisé par une réponse sismique chaotique et sans réflecteurs internes, que ce soit pour le socle continental ou océanique (Fig. II.9). Néanmoins, dans le bassin de Valence ou dans le chenal d’Ibiza, des réflecteurs parallèles et continus, de moyenne amplitude, peuvent être observés (Tab. II.4 à 7). Ils sont alors différenciés de la séquence pré-messinienne par des réflecteurs de beaucoup plus forte amplitude et des discordances, en particulier au toit de l’unité. On observe généralement des onlaps voire des troncatures d’érosion entre le socle acoustique et la séquence sismique pré-Messinienne (Tab. II.5 et Tab. II.7).

Cette séquence sismique pré-tectonique a subi, soit l'extension des bassins, soit la compression dans les chaînes Bétiques sur le Promontoire. Le rifting qui a ouvert le bassin de Valence ou le bassin Algérien est marqué par des structures extensives formant des blocs basculés. A l'ouest du Promontoire, le socle est affecté par la phase bétiques. Là où il existe un ensemble de réflecteurs, cette séquence est corrélée aux séries Mésozoïques observées dans le bassin de Valence (Maillard et al., 1992 ; Mauffret et al., 1992 ; Vidal et al., 1998) ou dans le chenal d’Ibiza (Maillard et Mauffret, 2013). Cette unité a été forée dans le bassin de Valence (Ibiza-Marino et Cabriel), ou sur la plateforme d’Alicante (Fig. II.11) (Lanaja et al., 1987 ; Ochoa et al., 2014).

II.1.3.3. Variabilité des séquences autour du Promontoire Baléares:

Sont présentés ci-après l’ensemble des séquences sismiques de chaque zone adjacente au promontoire ainsi que les forages qui ont permis leur calibration. D’une zone à l’autre, il n’existe que de très petites variations, les séquences sismiques étant très semblables.

II.3.5. Bassin de Valence :

Figure II. 10: Le puit industriel IbizaMarino-404 calé sur un profil de sismique réflexion SIMBAD BA-22-1.

II.3.6. Promontoire Baléares :

Figure II. 11: Calage du puit industriel Calpe-334 sur le profil de sismique réflexion SIMBAD BA-26.

Tableau II. 5: Synthèse des faciès sismiques observables sur le promontoire Baléares. HR : sismique réflexion Haute Résolution ; BR : sismique réflexion Basse Résolution.

II.3.7. Bloc Sud-Minorque

Figure II. 12: Calage du puit IODP 975 sur le profil BAL84-9 modifié d’après Comas et al., 1996.

II.3.8. Bassin Algérien :

Figure II. 13: Calage du puit DSDP 372 sur le profil IFP-CNEXO modifié d’après Hsü et al. 1978.

Tableau II. 7: Synthèse des faciès sismiques observables dans le bassin Algérien. HR : sismique réflexion Haute Résolution ; BR : sismique réflexion Basse Résolution.