Deep crustal structure across a young passive margin from wide-angle and reflection seismic data (The SARDINIA Experiment) - I. Gulf of Lion's margin

Other titles Structure crustale d’une jeune marge passive à partir des données sismiques grand-angle et de réflexion (mission SARDINIA) – I. Marge du golfe du Lion
Type Article
Date 2015
Language English
Author(s) Moulin MarylineORCID1, Klingelhoefer FraukeORCID1, Afilhado Alexandra2, 3, Aslanian DanielORCID1, Schnurle PhilippeORCID1, Nouze Herve1, Rabineau MarinaORCID4, Beslier Marie-Odile5, Feld Aurelie1
Affiliation(s) 1 : IFREMER, Dept Marine Geosci, Plouzane, France.
2 : Univ Lisbon, Fac Ciencias, IDL, P-1749016 Lisbon, Portugal.
3 : ISEL, Lisbon, Portugal.
4 : CNRS, IUEM, Domaines Ocean, F-29280 Plouzane, France.
5 : Geosci Azur, F-06235 Villefranche Sur Mer, France.
Source Bulletin De La Societe Geologique De France (0037-9409) (Soc Geol France), 2015 , Vol. 186 , N. 4-5 , P. 309-330
DOI 10.2113/gssgfbull.186.4-5.309
WOS© Times Cited 13
Mot-Clé(s) Marge continentale passive, Structure crustale, Réfraction, Golfe du Lion, Croûte océanique, Domaine transitionnel
French abstract Le système de marges conjuguées jeunes du golfe du Lion et de l’Ouest de la Sardaigne (GLWS), avec son set de données géophysiques important et de toute résolution, son épaisse série sédimentaire (dont le paléo-jalon correspondant à l’événement messinien (MSC)), ses reconstructions cinématiques bien contraintes constituent un laboratoire naturel pour répondre aux questions fondamentales sur le rifting. Les principaux objectifs de la mission SARDINIA, étaient (i) d’etudier la structure profonde du système entier avec les deux marges conjuguées : le golfe du Lion et la Sardaigne occidentale, (ii) de caractériser la nature de la croûte, et (iii) de définir la géométrie du bassin pour fournir des contraintes importantes sur sa genèse. Cet article présente les résultats obtenus à partir de l’interprétation et de la modélisation conjointes de trois profils de sismique grand-angle et de réflexion (MCS) acquis dans le golfe du lion, jusqu’à une profondeur de 35 kilomètres. Les résultats de deux autres profils, localisés sur la marge conjuguée ouest sarde sont présentés dans un papier compagnon [partie II – Afilhado et al., 2015]. La modélisation directe de l’ensemble des données (grand-angle et sismique multi-canal) confirme que la marge est caractérisée par trois domaines distincts depuis la croûte continentale non-amincie de 33 km d'épaisseur : Domaine I, qui est limité par 2 necking zones où la croûte s’amincit respectivement de ~30 à 20 et de 20 à 7 kilomètres sur une largeur d'environ 170 kilomètres; cette dernière zone d’amincissement est marquée par la présence du réflecteur T à la base de la croûte ; le Domaine II est caractérisé par une croûte de 7 kilomètres d’épaisseur avec des vitesses sismiques « anormales » variant de 6 à 7,5 km/s ; il représente la transition entre la croûte continentale amincie (domaine I) et une croûte océanique « atypique » très mince (seulement 4-5 kilomètres) (Domaine III). Dans le Domaine II, l'hypothèse de la présence du manteau exhumé est réfutée par nos résultats : ce domaine est vraisemblablement composé d'une mince croûte continentale inférieure exhumée recouvrant une couche inférieure hétérogène et intrudée. A noter qu’en dépit de la différence dans leurs signatures magnétiques, les domaines II et III présentent des profils de vitesses sismiques très similaires, et nous discutons la possibilité d'une connexion entre ces deux domaines
Keyword(s) Continental passive margin, Crustal structure, Wide-angle seismic, Gulf of Lion, Oceanic crust, Transitional domain
Abstract The conjugate margins system of the Gulf of Lion and West Sardinia (GLWS) represents a unique natural laboratory for addressing fundamental questions about rifting due to its landlocked situation, its youth, its thick sedimentary layers, including prominent palaeo-marker such as the MSC event, and the amount of available data and multidisciplinary studies. The main goals of the SARDINIA experiment, were to (i) investigate the deep structure of the entire system within the two conjugate margins: the Gulf of Lion and West Sardinia, (ii) characterize the nature of the crust, and (iii) define the geometry of the basin and provide important constrains on its genesis. This paper presents the results of P-wave velocity modelling on three coincident near-vertical reflection multi-channel seismic (MCS) and wide-angle seismic profiles acquired in the Gulf of Lion, to a depth of 35 km. A companion paper [part II Afilhado et al., 2015] addresses the results of two other SARDINIA profiles located on the oriental conjugate West Sardinian margin. Forward wide-angle modelling of both data sets confirms that the margin is characterised by three distinct domains following the onshore unthinned, 33 km-thick continental crust domain: Domain I is bounded by two necking zones, where the crust thins respectively from 30 to 20 and from 20 to 7 km over a width of about 170 km; the outermost necking is imprinted by the well-known T-reflector at its crustal base; Domain II is characterised by a 7 km-thick crust with anomalous velocities ranging from 6 to 7.5 km/s; it represents the transition between the thinned continental crust (Domain I) and a very thin (only 4-5 km) "atypical" oceanic crust (Domain III). In Domain II, the hypothesis of the presence of exhumed mantle is falsified by our results: this domain may likely consist of a thin exhumed lower continental crust overlying a heterogeneous, intruded lower layer. Moreover, despite the difference in their magnetic signatures, Domains II and III present the very similar seismic velocities profiles, and we discuss the possibility of a connection between these two different domains.
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How to cite 

Moulin Maryline, Klingelhoefer Frauke, Afilhado Alexandra, Aslanian Daniel, Schnurle Philippe, Nouze Herve, Rabineau Marina, Beslier Marie-Odile, Feld Aurelie (2015). Deep crustal structure across a young passive margin from wide-angle and reflection seismic data (The SARDINIA Experiment) - I. Gulf of Lion's margin. Bulletin De La Societe Geologique De France, 186(4-5), 309-330. Publisher's official version : https://doi.org/10.2113/gssgfbull.186.4-5.309 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00283/39422/