Enregistrement sédimentaire des déformations intraplaques : l'exemple de l'inversion structurale d'un bassin de la mer du Nord

Phenomena governing the evolution of sedimentary basins and basin geometry are recorded in the stratigraphic pattern. Short term fluctuations of the accomodation space are superimposed on long term phenomena that increase the basin volume (initial stretching, effects of thermal contraction of the lithosphere and sedimentary loading). Basin evolution may then be analysed by studying sedimentary sequences and especially :1) the geometry of their boundaries (faults and unconformities) , 2) their facies, 3) their age, and 4) variations of their physical properties (radio-activity, porosity .... ). Back-stripping, differential subsidence diagrams, and geometrical methods (balanced cross-sections) allow to quantify vertical and horizontal motions of the floor of the basin. These methods were applied to the Broad Fourteens Basin (Southern North Sea) using a data base composed by 3000 km of seismic reflection profiles and around fifty wells (provided by Elf-Petroland). They show both tectonic decollement related to the distribution of salt and a complex multistage evolution principally composed of: 1) Jurassic and Lower Cretaceous syn-rift stages (basin subsidence around 1000 m during the latter) and an important uplift of the margins, 2) sinistral transpression in the Upper Cretaceous involving erosion in the basin (exceeding 3000 m in the center of the basin) and a horizontal shortening of about 10 %, 3) renewed tectonic subsidence beginning in the Miocene. Sixteen sedimentary sequences were distinguished in the Cretaceous series. Their geometty was controlled by eustatic sea level changes and tectonic motions. Contemporaneous tectonic motions are recorded in other intraplate basins and could be related to the plate kinematics around NW Europe. Major plate tectonic reorganization could be responsible for horizontal stress variations involving both reactivation of pre-existing structures in the britlle crust and lithospheric buckling.Les phénomènes qui régissent l'évolution d'un bassin sédimentaire et modifient sa géométrie laissent une empreinte dans l'organisation des dépôts. Aux phénomènes qui accroissent à long terme le volume du bassin (étirement initial, rééquilibrage thermique de la lithosphère, compensation isostasique du poids des sédiments qui se déposent) se superposent des fluctuations plus rapides de l'espace disponible. L'évolution d'un bassin peut donc être décryptée en étudiant les corps sédimentaires, et plus particulièrement: 1) la géométrie des discontinuités qui les limitent (failles et discordances), 2) les faciès qui les constituent, 3) leur âge, 4) les variations de leurs propriétés physiques (radioactivité, porosité ... ). L'utilisation des méthodes de décompaction, des diagrammes de mouvements différentiels, de substitution des structures plissées/faillées (coupes équilibrées) permet de quantifier les mouvements qui affectent le substratum du bassin. L'application de ces méthodes au Broad Fourteens Basin (Sud de la Mer du Nord), à partir d'une base de données constituée par 3000 km de sismique réflexion et une cinquantaine de puits (consultée grâce à Elf-Petroland) a mis en évidence une histoire polyphasée complexe, affectant une couverture décollée de son socle. Cette histoire est composée principalement : 1) d'une extension jurassique, puis 2) d'une extension crétacé inférieur avec une subsidence dans le bassin d'environ 1000 m et une importante surrection initiale des marges, 3) d'une compression avec une composante décrochante sénestre au Crétacé supérieur le long des failles de bordure orientées N160° ; elle a induit une érosion du centre du bassin de plus de 3000 m, et un raccourcissement horizontai de l'ordre de 10 %, 4) d'une extension néogène plus limitée. Une analyse détaillée a permis de mettre en évidence seize unités sédimentaires retraçant les mouvements tectoniques et les fluctuations relatives du niveau de la mer au Crétacé dans le bassin. Des corrélations temporelles entre le Broad Fourteens Basin, d'autres bassins intraplaques et la cinématique des plaques aux pourtours de l'Europe de l'Ouest semblent envisageables. La réorganisation des plaques mondiales paraît être à l'origine de variations horizontales des contraintes intraplaques, qui induisent à la fois des réactivations d'accidents préexistants de la croûte fragile et des mouvements verticaux (flambage) de la lithosphère