La mer Noire est le réceptacle des apports liquides et solides de certains des principaux fleuves d'Europe centrale parmi lesquels le Danube, le Dniestr, le Dniepr, le Bug du Sud et, via la mer d'Azov, le Don (Figure I-7). Son gigantesque bassin drainant couvre une superficie de 2 300 000 km2 [Degens et al., 1978] et la décharge solide totale annuelle est actuellement d'environ 150 millions de Tonnes [Shimkus et Trimonis, 1974]. Alors qu'au Nord les grands fleuves calmes qui drainent la plate-forme est-européenne sont relativement peu chargés en sédiments, au Sud et à l'Est, les petites rivières qui drainent le Caucase et les Pontides n'en sont pas moins extrêmement érosives. Si l'apport des ces petites rivières est à prendre en considération, le Danube, qui draine une bonne partie des Alpes, reste aujourd'hui de loin (60
Partie I Bilan des connaissances antérieures [Ross et Neprochnov, 1978] ont permis d'estimer le taux de sédimentation du bassin à 10 cm / 1000 ans au cours du Miocène Terminal et Pliocène et de 20 cm / 1000 ans jusqu'à 1m / 1000 ans au Quaternaire [Degens et al., 1978; Hsü, 1978b]. Comme en témoigne l'extraordinaire épaisseur du comblement sédimentaire de ses deux bassins aujourd'hui réunis en un unique dépôt-centre, la mer Noire a depuis son ouverture toujours était le siège d'une sédimentation relativement intense.
Les travaux de Robinson [Robinson et al., 1995] et Finetti [Finetti et al., 1988]
présentent un schéma stratigraphique synoptique des bassins de la mer Noire.
D'après Finetti [Finetti et al., 1988], l'épaisseur des sédiments accumulés depuis le Crétacé inférieur dans le bassin occidental peut atteindre localement 14 km (Figure I-8). Dans le bassin oriental, il estime l'épaisseur des sédiments accumulés depuis le Jurassique moyen à 13.5 km. Robinson [Robinson et al., 1995] estime que le remplissage sédimentaire initié au Crétacé supérieur dans le bassin occidental et seulement à l'Éocène moyen dans le bassin oriental y atteint respectivement 13 et 11 km d'épaisseur.
Les datations de séquences sédimentaires proposées par ces auteurs sont basées sur l'utilisation de forages d'exploration pétrolière des marges ukrainienne, roumaine, bulgare et turque auxquels s'ajoutent les trois forages du Leg DSDP 42B [Ross et Neprochnov, 1978].
Une partie de ces forages a été utilisée dans la présente étude et fait l'objet d'une description dans le chapitre relatif aux données (partie II). Le calage stratigraphique des séquences du bassin profond par ces forages est rendu difficile d'une part par la rareté et la relative faible pénétration des forages dans le bassin (DSDP) et d'autre part, pour les forages offshore, par la tectonique complexe des marges turque et bulgare et la présence de la ride structurale de Kalamit sous la marge roumano-ukrainienne (Figure I-4).
Figure I-7. Bassin drainant de la mer Noire
Figure I-8. Coupe géologique de la mer Noire [Finetti et al., 1988].
Partie I Bilan des connaissances antérieures Sur les données sismiques rassemblées par ces auteurs, le remplissage des bassins profonds est caractérisé par des réflecteurs parallèles plans continus. Les dépôts accumulés sur les marges ont eux été fortement tectonisés (chevauchements des Pontides, Balkanides et Grand Caucase) à l'exception des sédiments de la marge Nord-Ouest relativement épargnés par la compression et que seule la subsidence, par ailleurs générale (chapitre I-1.7), a affecté.
I-1.6.1. Les dépôts syn-rift
Selon Robinson [Robinson et al., 1995], les rares dépôts syn-rift du bassin se limiteraient aux formations aptiennes et albiennes des Pontides occidentales et centrales et de la dépression d'Istria (sous le plateau Roumain). Ces dépôts essentiellement détritiques sont constitués dans les Pontides de grés associés à des turbidites et des olistostromes et dans la dépression d'Istria de grès calcaires friables [Catuneanu, 1991].
I-1.6.2. Les dépôts post-rift
a. Crétacé supérieur - Paléocène inférieur
Les sédiments syn-rift des Pontides sont recouverts en discordance par des carbonates pélagiques cénomaniens associées à des tufs volcaniques, laves et turbidites. Au Nord du bassin (Crimée et Roumanie) l'influence volcanique diminue et les craies datant du Cénomanien au Danien drapent les blocs basculés sous-jacents. Au centre du bassin occidental, les sédiments du Crétacé supérieur sont supposés être des turbidites distales associées à des craies qui scellent le toit du socle basaltique [Robinson et al., 1995].
Dans le modèle de Robinson [Robinson et al., 1995], les séries du Crétacé supérieur constituent la partie la plus récente des formations pré-rift du bassin oriental.
b. Paléocène supérieur - Eocène inférieur
Les dépôts d'âge paléocène supérieur à éocène affleurant dans les Pontides sont principalement des turbidites siliciclastiques. Dans le bassin occidental, au large de la Turquie, les géométries en downlap sont associées à la présence, dès cette époque, d'éventails sous-marins profonds. Dans le bassin oriental, alors en formation selon le modèle de Robinson [Robinson et al., 1995], les sédiments pélagiques éocènes inférieurs drapent les blocs basculés du Mid Black Sea High.
c. Eocène moyen et supérieur
Cet intervalle se caractérise par le remplissage passif des deux bassins par des turbidites siliciclastiques [Robinson et al., 1995].
Finetti [Finetti et al., 1988] souligne l'épaisseur des séries du Paléocène-Eocène qu'il estime à 3700 m dans les deux bassins profonds. Ses séries atteignent selon lui 4900 m d'épaisseur sous le plateau nord-ouest et 8000 m dans le bassin de Kemchia et correspondent aux séries les plus puissantes jamais mises en place en mer Noire.
d. Oligocène - Miocène inférieur (Maykopien)
Cet intervalle de l'échelle standard internationale correspondrait à l'étage Maykopien de l'échelle stratigraphique paratéthysienne [Jones et Simmons, 1997]. Le terme Maykopien se
réfère au faciès argileux noir des marges qui constitue une importante roche mère d'hydrocarbures sur le pourtour de la mer Noire. Sur la plate-forme nord-ouest, les forages roumains montrent que la base de cette intervalle (Oligocène) est effectivement dominée par le dépôt d'argile [Robinson et al., 1995], mais que sa partie supérieure (Miocène inférieur), comme pour toute la Paratéthys centrale [Steininger, 1987], correspond à un hiatus [Catuneanu, 1991].
Dans le centre du bassin, cet intervalle semble caractérisé par la mise en place de turbidites [Robinson et al., 1995].
e. Miocène moyen - supérieur
Les cycles sédimentaires décrits pour cette période en mer Noire sont le Badénien, le Sarmatien, le Méotien et le Pontien [Jones et Simmons, 1997]. Sur la plate-forme roumaine, le cycle Badénien-Sarmatien (Miocène moyen) correspond à des sédiments détritiques [Robinson et al., 1996]. Le Méotien est absent et le Pontien (Miocène supérieur) repose en discordance sur le Badénien-Sarmatien [Robinson et al., 1996]. Dans le bassin, l'intervalle Miocène moyen et supérieur correspond aux sédiments les plus anciens échantillonnés dans les forages du Leg DSDP 42B [Ross et Neprochnov, 1978]. L'histoire sédimentaire du bassin enregistrée dans les carottes DSDP inclut la mise en place au Miocène supérieur de black shales surmontées d'évaporites carbonatées associées à des sédiments détritiques grossiers caractérisant un milieu de dépôt peu profond [Stoffers et al., 1978]. Le dépôt de ces derniers sédiments sur et en pied de pente semble témoigner d'une chute drastique du niveau de base de la mer Noire à cette époque [Hsü, 1978b; Kojumdgieva, 1983; Kvasov, 1983].
Les sédiments oligocènes (4000 m) et miocènes (2000 m) représentent une part importante des sédiments accumulés dans le bassin [Finetti et al., 1988] (Figure I-8).
f. Pliocène et Quaternaire
De la fin du Miocène au début du Quaternaire, la sédimentation du bassin est caractérisée par des périodes de sédimentation chimique marquées [Hsü, 1978b]. Sur la marge nord-ouest, les sédiments pliocènes sont détritiques [Robinson et al., 1996]. Le Quaternaire est caractérisé par une augmentation significative de la sédimentation terrigène détritique.
Cette augmentation est due principalement à l'installation au Quaternaire (fin du Pléistocène) [Wong et al., 1994], voire dès la fin du Pliocène [Liteanu et al., 1961], du cours actuel du Danube vers la mer Noire. On assiste à la faveur des variations climatiques et des variations eustatiques associées à la mise en place du gigantesque éventail sous-marin des fleuves Danube et Dniestr [Wong et al., 1994; Popescu, 2002].
Aujourd'hui, malgré l'excès des apports terrigènes, la sédimentation pélagique conserve un rôle majeur dans le bassin profond [Ergün et Cifci, 1999].
D'après Finetti [Finetti et al., 1988], les séries plio-quaternaires ont une épaisseur moyenne de 1900 m, mais atteignent 4000 m d'épaisseur au niveau du Deep Sea Fan du Danube. Robinson [Robinson et al., 1995] attribue au Quaternaire une épaisseur plus importante (2500 m dans le bassin). Dans cette interprétation, l'épaisseur des séries oligocènes, miocènes et pliocènes sous-jacentes est donc moindre.
Partie I Bilan des connaissances antérieures