The fluvial plio-quaternary Seine in the bay of Seine: morphological and sedimentary evolution (the role of geological bedrock and glacio-eustatic cycles)
La Seine fluviatile plio-quaternaire en baie de Seine : évolution morphologique et sédimentaire (rôle du substratum géologique et des cycles climato-eustatiques)
Résumé
The bay of Seine is a large shallow marine depression of about 5 000 km², located between the central English Channel to the North, the Cotentin peninsula to the West, and the Paris basin to the South and the East. VHR seismic and surface rock coring data acquired between 2007 and 2009 for the present study allowed revising the geological map of the bay of Seine, drawing the relationships between the rocky substrate and the periglacial plio-quaternary Seine river, and finally proposing for the latter a new depositional and evolution model. The substratum of the bay of Seine features various stratigraphic formations and geological structures similar to the one described inland in the Seine watershed. In terms of main structure two areas are distinguished: a monoclinal structure throughout the bay, and a syncline structure in the northern border, both affected by faults. Some new features have been pointed out during the substrate study, including the recognition of major stratigraphic surfaces, well known onshore but that were not identified until now offshore, the existence of tertiary gravitational sliding blocks in the syncline area. A drowned plio-quaternary palaeo-valley network is incised in this bedrock substratum. The plio-quaternary climatic cycles and the nature of the substratum (lithology, paleo-relief, slope, structural faults and folds) play a major role in the evolution of the fluvial system of the palaeo-Seine. This evolution was studied through the description of the strath and nested fill terraces observed on VHR seismic profiles. The palaeo-Seine shows three main strath terraces (the "ancient" Seine, of earlymiddle Pleistocene age , the Saalian Seine, and the Weichselian Seine). The Pleistocene terraces in the palaeo- Seine allow to distinguish at least one significant episode of uplift. This middle Pleistocene uplift, occuring between the end of Saalian and the beginning of Weichselien, was estimated between 0.07 and 0.1 mm/year, and appears in the continuity of the general uplift observed in Northern Europe since the Neogene, associated to compressive displacements related to the convergence of Africa and Eurasia.
La baie de Seine forme aujourd'hui une vaste dépression marine d'environ 5 000 km 2 , située entre la Manche centrale au Nord, le Cotentin à l'Ouest et le Bassin parisien au Sud et à l'Est. Les nouvelles données sismiques THR (2007-2009) couplées aux données de dragages (2009) acquises en baie de Seine pour la thèse, ont permis de réviser la carte géologique du substratum de la Baie de Seine, d'établir les liens entre ce substratum et la Seine périglaciaire plio-quaternaire et de proposer pour cette dernière un nouveau modèle de dépôt et d'évolution. Le substratum géologique de la baie de Seine présente des formations stratigraphiques et des structures géologiques variées, similaires à celles décrites dans le bassin versant de la baie de Seine. Ce substratum consiste en une structure monoclinale dans l'ensemble de la baie et une structure synclinale au Nord de la baie, toutes deux affectées par des failles. Plusieurs faits nouveaux ont pu être mis en évidence au cours de l'étude du substratum, notamment la reconnaissance de surfaces stratigraphiques majeures connues à terre mais non identifiées jusqu'à présent en baie de Seine, l'existence dans la zone du synclinal de glissements gravitaires tertiaires. Un réseau de paléovallées submergé plio-quaternaire est incisé dans le substratum. Les cycles " glaciaire-interglaciaire " plio-quaternaires et la nature du substratum (lithologie, cuesta, pente, failles, déformations) jouent un rôle majeur dans l'évolution du système fluviatile de la paléoSeine. Cette évolution a été étudiée au travers de la description des terrasses étagées et des nappes emboîtées identifiées en sismique. La paléoSeine montre ainsi l'étagement de trois terrasses alluviales (la Seine ancienne du début du Pléistocène moyen ; la Seine saalienne ; la Seine weichsélienne). Cette reconnaissance des terrasses pléistocènes de la paléoSeine permet de distinguer au moins un épisode important de surrection. Cette surrection, datée du Pléistocène moyen au début du Weichsélien, est estimée à environ 0,07 à 0,1 mm/an, et s'inscrit dans le prolongement du soulèvement connu en Europe du Nord depuis le Néogène avec des mouvements compressifs liés à la convergence Afrique-Eurasie.
Mots clés
bay of Seine
VHR seismic
stratigraphic formations
geological structures
syncline
faults
revised geological map
plio-quaternary drowned paleovalleys
palaeo-Seine
periglacial
glacial-interglacial cycles
strath and nested fill terraces
Saalian
Weichselian
tectonic uplift
La baie de Seine
sismique THR
substratum
formations stratigraphiques
structures géologiques
monoclinal
synclinal
failles
révision carte géologique
paléovallées plio-quaternaires
paléoSeine
périglaciaire
cycles glaciaires-interglaciaires
terrasses étagées
nappes emboîtées
Pléistocène
Saalien
Weichsélien
surrection Europe du Nord
Néogène.