Processus sédimentaires et activité de la Veine d'Eau Méditerranéenne au cours du Quaternaire

375 Pages·2017·9.77 MB·French

by  Vincent Hanquiez

N° d’ordre : 3333

THESE

Présentée à

L’UNIVERSITE BORDEAUX I

Ecole Doctorale Sciences du Vivant,
Géosciences, Sciences de l’Environnement

Par M.Vincent HANQUIEZ

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR

Spécialité : GEOLOGIE MARINE

Processus sédimentaires et activité de la Veine d’Eau
Méditerranéenne au cours du Quaternaire terminal dans le
Golfe de Cadix

Soutenue le : 19 Décembre 2006

Après avis de :

M. Michele Rebesco, Chercheur, GEMAR-OGS / Sgonico
M. Dorrik A.V. Stow, Professeur, NOC / Université de Southampton

Devant la commission d’examen formée de :

M. Pascal Lecroart, Maître de Conférences, Université Bordeaux I Examinateur
M. Thierry Mulder, Professeur, Université Bordeaux I Directeur de thèse
M. Michele Rebesco, Chercheur, GEMAR-OGS / Sgonico Rapporteur
M. Jean-Luc Schneider, Professeur, Université Bordeaux I Président
M. Dorrik A.V. Stow, Professeur, NOC / Université de Southampton Rapporteur
M. Michel Voisset, Chercheur, IFREMER / Brest Examinateur

- 2006 -

RESUME
Cette thèse représente une étude pluridisciplinaire des dépôts actuels et anciens dans la
partie orientale du Golfe de Cadix afin d'améliorer la compréhension de la dynamique de la
MOW et de caractériser les forçages à l’origine des variations sédimentaires observées depuis
le Pléistocène terminal. Le schéma de circulation actuel est parfaitement conforme à la
distribution des faciès sédimentaires et montre l’omniprésence des cicatrices de glissement.
La morphologie du fond marin et la force de Coriolis exercent un contrôle important sur
l’orientation et l’intensité des différentes branches de la MOW. La diminution de la vitesse et
de la compétence de cet écoulement vers l’Ouest s’accompagne d’une diminution de la
granularité des dépôts. L’étude chronostratigraphique et sismique permet de contraindre dans
le temps et l’espace la mise en place des séquences contouritiques. Le climat est un facteur de
contrôle majeur de la sédimentation des 50 000 dernières années. Associées aux fluctuations
climatiques hautes fréquences, les variations glacio-eustatiques apparaissent responsables du
changement important des conditions de sédimentation mis en évidence dès l’entrée dans
l’interglaciaire actuel. Enfin, la mise en place polyphasée des systèmes chenal-lobes situés au
débouché des chenaux contouritiques montre l’interaction entre les processus contouritiques
et les processus gravitaires. L’activité de ces systèmes paraît contrôlée par la MOW, la
morphologie du fond et les changements climatiques ayant affecté le Quaternaire terminal.
Mots clés : Veine d’Eau Méditerranéenne, Golfe de Cadix, processus sédimentaires,
forçages climatiques et glacio-eustatiques, lobes sableux.

ABSTRACT
This thesis represents a multidisciplinary approach of present and past deposits in the
eastern part of the Gulf of Cadiz in order to improve the understanding of the MOW dynamics
and to characterise the forcing parameters at the origin of the sedimentary variability that has
been observed since the Late Pleistocene. The present circulation pattern perfectly reflects the
sedimentary facies distribution and shows widespread failure scars. The seafloor morphology
and the Coriolis force play an important role on the orientation and intensity of the distinct
MOW branches. The westward decrease of both velocity and competence of the MOW comes
with a reduction of the deposit grain-size. Chronostratigraphic and seismic studies allow
constraining the contouritic sequence deposits at temporal and spatial scales. Climate is a
major forcing parameter on the sedimentation during the last 50 000 years. In addition to
high-frequency climatic changes, glacio-eustatic variations appear to be responsible for the
important change of the sedimentation environment at the early beginning of the present
interglacial period. Finally, the multiphased formation of the channel-lobe systems located at
the mouth of the contouritic channels shows the interaction between contouritic and gravity
processes. The activity of these systems appears mainly controlled by the MOW, the seafloor
morphology and the climatic change during the Late Quaternary.
Keywords: Mediterranean Outflow Water, Gulf of Cadiz, sedimentary processes, climatic
and glacio-eustatic driving forces, sandy lobes.

« La véritable science enseigne, par-dessus tout, à douter et à être ignorant. »
Miguel de Unamuno
A Dorothée,
A mes parents et ma soeur,
A ma famille.
Avant-propos
La rédaction de cette page clôt une aventure de quatre ans et je tiens à exprimer ma
reconnaissance à ceux qui, par leur soutien, leurs conseils, aides et encouragements ont
contribué, de près ou de loin, à la concrétisation de ce travail.
Je tiens tout d’abord à remercier Philippe Bertrand de m’avoir accueilli au sein de l’UMR
5805-EPOC.
Mes remerciements vont également aux membres du jury. A Jean-Luc Schneider pour
avoir accepté d’animer les débats et pour la pédagogie dont il a su faire preuve durant mon
enseignement supérieur lillois. A Thierry Mulder pour la confiance qu’il m’a accordée et la
liberté dont il m’a fait bénéficier. A Pascal Lecroart pour l’intérêt qu’il a porté à mon travail.
A Dorrik Stow et Michele Rebesco pour avoir eu la gentillesse d’accepter la tâche de
rapporteur. A Michel Voisset, pour avoir examiné mon travail et m’avoir accueilli au cours de
mes séjours brestois.
Je tiens également à remercier Eliane Gonthier, co-encadrante officieuse et critique de mes
recherches, Dominique Poirier, Joël Saint-Paul, Gérard Chabaud, Bernard Martin et Olivier
Ther pour leur aide technique, Laurent Londeix et Bruno Malaizé pour m’avoir épaulé au
cours du tutorat. Merci également à Josette Duprat, Sébastien Zaragosi, Pierre Cirac, Roger
Griboulard, Michel Cremer, Jean-Michel Escalier, Jean-Marie Jouanneau, Christian
Carruesco, Jean-Louis Turon, Olivier Weber, Denis Michel, Isabelle Billy, Karine Charlier,
Patrice Bretel, Stéphane Bujan et Georges Oggian.
Je suis également reconnaissant envers Nicolas Tribovillard pour son accueil lors de mon
passage à l’UMR 8810-PBDS. Merci à Viviane Bout-Roumazeilles, Alain Trentesaux, Léa-
Marie Bernard et Philippe Recourt pour la minéralogie des argiles, à Bruno Vendeville pour
la tectonique salifère.
Gilles Lericolais et Hervé Nouzé sont remerciés pour leur implication dans ma formation
au traitement sismique lors de mes passages à l’Ifremer-Brest. Merci aussi à Eliane Le
Drezen, Gilbert Floch, Estelle Théreau et Bernard Dennielou.
Je tiens également à remercier les anciens et les nouveaux thésards pour leur contribution à
l’ambiance décontractée et amicale qui aura caractérisé ces années. Qu’ils aient été collègues
de couloir, compagnons de soirée, partenaires ou adversaires sportifs, MERCI à Anne,
Gwenaëlle, Stéphane, Matthieu, Vincent, Cédric, Sébastien, Bruno, Franck, Frédéric, Julie,
Timothée, Emmanuelle, Elsa, Elodie, Samuel, Filipa, Michel, Marc-Vincent, Jonathan,
Abdelkader, Delphine et Hanna-Kaisa.
J’adresse ma profonde amitié à Axel, Denis, Fayçal et Rémy, avec qui j’ai partagé les
meilleurs moments de mes années fac.
Je termine ces quelques lignes en ayant une pensée particulière pour David.
Hanquiez-2006 - v -
Avant-propos

- vi - Hanquiez-2006
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE______________________________________________1
I. PROBLEMATIQUE ________________________________________________________3
II. OBJECTIFS DE CETTE ETUDE _______________________________________________3
III. ORGANISATION DU MEMOIRE______________________________________________4

CHAPITRE I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ______________________________5
I. LES PROCESSUS DE TRANSPORT SEDIMENTAIRES SUR LA PENTE CONTINENTALE ________7
I.1. Les courants de fonds et dépôts associés__________________________________7
I.1.1. Généralités sur la circulation océanique profonde______________________7
I.1.2. Les contourites__________________________________________________8
I.1.3. Les drifts _____________________________________________________11
I.2. Les écoulements gravitaires et les dépôts associés _________________________16
I.2.1. Les glissements en masse_________________________________________17
I.2.2. Les écoulements laminaires_______________________________________17
I.2.3. Les écoulements turbulents _______________________________________17
I.2.4. L’évolution des écoulements ______________________________________19
I.2.5. Les systèmes turbiditiques________________________________________21
I.3. Les interactions entre les processus_____________________________________23
I.4. Les facteurs de contrôle de la sédimentation______________________________24
I.4.1. Le climat et les variations eustatiques_______________________________25
I.4.2. La tectonique__________________________________________________25
I.4.3. Les apports sédimentaires________________________________________25
II. LE GOLFE DE CADIX____________________________________________________27
II.1. Cadre physiographique______________________________________________27
II.1.1. Le plateau continental __________________________________________27
II.1.2. La pente continentale___________________________________________28
II.1.3. Le domaine marin profond_______________________________________28
II.2. Cadre tectonique___________________________________________________28
II.2.1. Du Trias au Néogène ___________________________________________29
II.2.2. La mise en place des échanges Méditerranée/Atlantique _______________31
II.3. Les apports continentaux____________________________________________33
II.4. Cadre hydrologique ________________________________________________34
Hanquiez-2006 - vii -
Sommaire
II.4.1. Les masses d’eau superficielles ___________________________________35
II.4.2. La veine d’eau méditerranéenne __________________________________36
II.4.3. Les masses d’eau profondes______________________________________38
II.4.4. Les variations saisonnières de la veine d’eau méditerranéenne __________39
II.4.5. Les variations séculaires à millénales de la veine d’eau méditerranéenne__39
II.5. La sédimentation en domaine marin ___________________________________40
II.5.1. Le plateau continental __________________________________________40
II.5.2. La pente continentale___________________________________________41

CHAPITRE II. MATERIEL ET METHODES_________________________________43
I. GENERALITES__________________________________________________________45
I.1. Origine des données ________________________________________________45
I.2. Le positionnement__________________________________________________45
II. LES OUTILS D’INVESTIGATION ACOUSTIQUE __________________________________45
II.1. Le sondeur multifaisceaux EM300 ____________________________________45
II.1.1. La calibration_________________________________________________47
II.1.2. La bathymétrie ________________________________________________47
II.1.3. La réflectivité _________________________________________________48
II.2. La sismique réflexion_______________________________________________48
II.2.1. Principe _____________________________________________________48
II.2.2. Le sondeur de sédiment THR Triton Elics ___________________________49
II.2.3. La simique HR Sparker _________________________________________49
II.3. Le SAR__________________________________________________________50
III. LES OUTILS DE PRELEVEMENT____________________________________________50
III.1. Le carottier de type Küllenberg ______________________________________50
III.2. Le carottier de type Calypso_________________________________________53
III.3. Le carottier de type Usnel___________________________________________53
IV. LES METHODES D’ANALYSES_____________________________________________53
IV.1. Traitement des données acoustiques___________________________________53
IV.1.1. Le logiciel CARAÏBES__________________________________________53
IV.1.2. Le logiciel Arcview ____________________________________________54
IV.1.3. Le logiciel SITHERE___________________________________________55
- viii - Hanquiez-2006