Interaction between salt tectonic and sedimentation within salt-related mini-basins : the case of the Oligo-Miocene formations in the Sivas Basin, Turkey

L’objectif de cette thèse est d’analyser l’évolution d’une province à mini-bassins salifères, en s’appuyant sur l’étude des variations spatiales et temporelles de faciès, d’épaisseurs ainsi que des géométries développées lors du fluage des évaporites. L’exemple naturel investigué est le bassin de Sivas, situé sur le Plateau central Anatolien en Turquie. Ce bassin d’avant-pays enregistre à l’Oligo-Miocène la formation de nombreux mini-bassins secondaires au-dessus d’un niveau d’évaporites allochtones. A partir d’une cartographie et d’une description détaillées des séries sédimentaires accumulées dans les mini-bassins de Sivas, nous avons pu identifier trois ensembles tectono-sédimentaires cohérents :• la formation Karayün (Oligocène moyen à supérieur), constituée de dépôts de playa-lake, fluviatile en tresse et fluvio-lacustre, interprétée comme proche d’un système fluviatile en distributaires ;• la formation Karacaören (Oligocène supérieur, Miocène inférieur), interprétée comme une série alternante entre une rampe mixte deltaïque et carbonatée, et des dépôts de lagune et de plaine côtière ;• la formation de Benlikaya (Miocène), constituée de dépôts de cônes alluviaux, fluviatiles en tresse et playa-lake, interprétée également comme proche d’un système fluviatile en distributaires.Malgré de nombreuses variations de l’épaisseur et de la succession sédimentaire inter- et intra-bassins, des unités stratigraphiques équivalentes ont pu être déterminées à partir de l’identification de lignes isochrones marquant des changements de tendances. Nous avons montré alors que le système sédimentaire de chacun des mini-bassins est contrôlé au premier ordre par trois facteurs interdépendants, à savoir :• l’accommodation par halocinèse, provoquant la surrection des diapirs et des murs périphériques lors de la subsidence du mini-bassin. Ce fluage des évaporites produit des variations intra-basinales de faciès et d’épaisseurs, associées à des déformations syn-sédimentaires en bordure de mini-bassins. À plus grande échelle, ces objets salifères produisent une compartimentation inter-bassins des environnements de dépôts.• le taux d’accumulation sédimentaire, qui influence la faciologie et l’architecture stratigraphique des dépôts.• l’accommodation régionale, lié à la flexure du bassin, à l’origine du dépôt de série isopaques pouvant recouvrir les diapirs et finalement masquer l’influence salifère.À ces paramètres communs aux provinces salifères, nous ajoutons, l’influence des contraintes tectoniques compressives qui modifient les rétroactions entres ces facteurs.The aim of this thesis is to investigate the development of a salt-related mini-basin province, based on spatial and temporal changes in the facies assemblages, stratigraphic architecture and thicknesses, as well as stratal structures related to salt movement. The study area is the Sivas Basin, located in the Central Anatolian Plateau of Turkey, which is a foreland basin that records the formation during the Oligo-Miocene of numerous secondary mini-basins on top of an allochthonous evaporite canopy. Through detailed mapping of the Sivas mini-basin province, we provide a new and comprehensive description of the stratigraphic vertical succession including:• the Karayün Fm (Mid to upper Oligocene), comprising playa-lake, fluvial braided and fluvio-lacustrine deposits, and interpreted as a large distributive fluvial system;• the Karacaören Fm (Up. Oligocene to Low. Miocene), comprising two main sub-environments: mixed deltaic and carbonate ramp, alternating with coastal plain and restricted lagoon;• the Benlikaya Fm (Miocene), comprising alluvial fan, fluvial braided and playa-lake deposits interpreted also as a large distributive fluvial system;Within neighbouring minibasins and despite a similar vertical stratigraphic succession, variations are observed in stratigraphic units of equivalent age within and between minibasins. At the first order, we have defined three factors that dictate the pattern of mini-basin filling:• salt-induced accommodation producing local faciologic and stratigraphic thickness changes, and halokinetic structures along mini-basin borders. At larger scale, salt structures result in a compartmentalization of facies between basins.• The sediment supply rate, which affects facies assemblage and stratigraphic architecture.• Tectonically driven regional accommodation attributed to the foreland flexure, inducing the deposition of relatively isopachous series draping and finally obscuring the salt topography.In addition, these three factors are largely influenced by shortening during the evolution of the Sivas fold-and-thrust-belt