Imbricated sedimentary records of earthquake activity and paleoenvironmental changes. Comparative study of different sites: Corinth Gulf (Greece), Shkodra Lake (Albania/Montenegro) and Cariaco Gulf (Venezuela).
Enregistrements sédimentaires imbriqués d'une activité sismique et de changements paléoenvironnementaux. Etude de différents sites : Golfe de Corinthe (Grèce), Lac de Shkodra (Albanie/Monténégro) et Golfe de Cariaco (Vénézuela).
Abstract
Since several tens of years, the assessment of local to regional seismic hazard – mainly based on seismology and tectonic analysis – is reinforced by paleoseismic data yielded by recent sedimentary archives. The later ones may be (paleo-)lakes as well as closed marine basins, developed close to, or upon, main active faults. These sediments are investigated on outcrops or on cores, and, when possible, in parallel with high resolution seismic imagery interpretation. Based on the expertise acquired by the LGCA on the Sea of Marmara (North-Anatolian Fault) and on the South-Caribbean Plate boundary (Boconó Fault), the present work aimed to: 1) Bring a methodological contribution to the assessment of earthquake-related deposits, 2) separate the paleo-environmental information (climate, human impact) from the paleoseismic ones, 3) contribute to the understanding of tectono-sedimentary systems on a regional scale. Two main sites have been elected along the Egean Arc: the Corinth Gulf (Greece) and the Shkodra Lake (Albania/Montenegro boundary). A preliminary high resolution seismic reflection survey of the Cariaco Gulf (north-eastern Venezuela) is added. The two sites were chosen in order to compare two sedimentary accumulations undergoing similar historical seismicity (close to 7 in magnitude, 2 to 3 major events per century), but very different with respect to depositional depth, sedimentary processes, and accumulation rates. The records are lasting respectively 20 kyr (Corinth) and 10 kyr (Shkodra) back from Present. Beside studies aiming to characterize the evolution of nature and texture of the sediment composition, the use of magnetic properties, in particular Anisotropy of Magnetic Susceptibility, was developed. This approach enabled to characterise changes of depositional processes and reworking phenomena (turbidites, homogenites). Our results reinforce the usefulness of this tool while assessing more precise conditions for its use. For each site, the search of sedimentary traces of historical earthquakes preceded the possible extrapolation of the results back to longer periods. The Shkodra site (very shallow) did not yield significant paleoseismic archive, but well a marked climatic signal since more than 7000 years. For the Corinth site, the frequency of layers possibly related to earthquakes is compatible with regional historical data and show enhanced exportation in the depth by mass wasting during the lacustrine phase. Eustatic fluctuations effect on sedimentation were also identified. The Cariaco site displays few co-seismic disturbances visible at seismic imagery scale. Nevertheless, our results enabled to define faults systems present in the Gulf and also propose a very first chronological framework for the sedimentation.
Depuis plusieurs décennies, l'estimation de l'aléa sismique d'un site ou d'une région - basée sur l'analyse sismologique et tectonique - peut être confortée par des données de paléosismicité fournies par des enregistrements sédimentaires récents à actuels. Ces derniers concernent essentiellement soit des (paléo-)lacs, soit des bassins marins semi-fermés à proximité, ou sur, de grands accidents actifs. L'étude de ces sédiments est réalisée à partir d'affleurements ou de sondages, ces derniers étant parfois couplés à de l'imagerie sismique à haute résolution. S'appuyant sur l'expérience acquise par le Laboratoire sur la Mer de Marmara (Faille Nord- Anatolienne) et la Frontière de Plaque sud-Caraïbe (Faille de Boconó), le travail réalisé ici était destiné à : 1) apporter une contribution méthodologique à l'interprétation de certaines strates en terme de paléoséisme, 2) discriminer l'information paléoenvironnementale (climat, anthropisation) de l'information paléosismique, 3) contribuer à la connaissance des systèmes tectono-sédimentaires à une échelle plus régionale. Deux sites principaux ont été analysés en bordure de l'Arc Egéen : le Lac de Shkodra (confins Albanie/Monténégro) et le Golfe de Corinthe (Grèce). S'y ajoute une étude préliminaire en sismiqueréflexion à haute résolution du Golfe de Cariaco (Vénézuela nord-oriental). Les sites de Shkodra et Corinthe ont été choisis dans le but d'étudier et de comparer deux environnements sédimentaires soumis à une sismicité historique notable (magnitude avoisinant 7, 2 à 3 événements majeurs par siècle), mais très différentes de par les profondeurs, les types de dépôt, et les taux d'accumulation. Les durées respectives des enregistrements sont de 10 000 ans (Shkodra) et 20 000 ans (Corinthe). En complément d'analyses visant à caractériser l'évolution de la nature et de la texture des sédiments, l'utilisation des propriétés magnétiques (en particulier l'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique) a été développée. Cette approche permet de caractériser les changements de processus de dépôt notamment les remaniements (turbidite, homogénite). Nos résultats confortent l'intérêt de cet outil tout en définissant des limitations à son utilisation. Pour chaque site, la recherche de traces sédimentaires associées aux séismes historiques a précédé une possible extrapolation sur le Quaternaire récent. Le site de Shkodra n'a pas livré d'enregistrement paléosismique probant, mais présente un signal climatique marqué depuis plus de 7000 ans. Pour le site de Corinthe, la fréquence des niveaux associables aux séismes est compatible avec les données historiques régionales, l'export de sédiments vers le fond du bassin par mouvement gravitaire semblant accru au cours de la période lacustre. Nous avons également discuté de l'impact de la dernière transgression sur la dynamique de sédimentation. Enfin, le site de Cariaco montre peu de phénomènes co-sismiques visibles à l'échelle de l'imagerie réalisée. Les données acquises nous permettent néanmoins de définir les failles présentes dans le Golfe et de proposer une première chronologie de remplissage, sous contrôle eustatique.