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1 CRPG-CNRS, 15 rue ND des Pauvres, BP 20, 54501 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
Le bassin de Dannemarie est le dépôt-centre de l’extrémité sud-ouest du Fossé rhénan, qui fait partie du système de rifts tertiaires ouest-européen [Sittler, 1969; Illies,1975]. Il est bordé à l’ouest par la terminaison sud des Vosges, par les plis frontaux du Jura au sud et le « horst » de Mulhouse vers l’est. Le rifting atteint son paroxysme pendant le Priabonien et le Rupélien inférieur (35-31 Ma). Les dépôts se composent de marnes et de calcaires salifères lacustres subdivisés en trois formations salifères: inférieure, moyenne et supérieure. A la fin du Rupélien, une transgression marine peu profonde conduit au dépôt d’un ensemble de plusieurs formations marneuses ("Série Grise"). Quelques dépôts chattiens sont préservés dans la partie est du bassin de Dannemarie (fig. 1). Dans le sud du graben rhénan, les dépôts miocènes et pliocènes sont absents. Les premiers dépôts post-chattiens sont les Graviers du Sundgau, d’âge probable pliocène [Berger et al., 2000]. Dans le cadre du projet GéoFrance 3D « Fossé rhénan », près d’une quarantaine de lignes sismiques réflexion, les données d’une vingtaine de forages, ainsi que des données structurales ont été synthétisées, puis intégrées en 3D sur le géomodeleur gOcad. Le but était d’étudier par une approche multi-disciplinaire, (1) la structure et le remplissage sédimentaire d’une région mal documentée en raison d’une couverture de sédiments quaternaires cachant les structures géologiques majeures; (2) les interactions failles-sédiments. En corrélant les données sismiques et les données de puits (fig. 2), 5 réflecteurs de référence ont été identifiés et digitalisés en 3D: (a) le toit du Trias; (b) le toit du Jurassique (base du syn-rift); (c) et (d) les toits des formations salifères inférieure et moyenne et (e) la base de la Série Grise. Les données sismiques ont été migrées en profondeur grâce à une loi de conversion 1D temps-profondeur déterminée sur le forage de Bellemagny. La profondeur des réflecteurs a été comparée aux données de puits et corrigée en conséquence.
Les données montrent que dans son état actuel (figs. 3, 4 et 5), le bassin est globalement symétrique dans sa partie nord, bordé à l’ouest par la zone de failles des Vosges et à l’est par celle d’Illfurth. Vers le sud, il évolue vers un hémi-graben basculé vers l’est. Sur les bordures ouest et est du bassin, on observe un contrôle de la subsidence par des flexures syn-rift (comme l’indique le biseautage des séries du Priabonien au Rupélien inférieur, figs. 4 et 5) affectant à la fois les couvertures sédimentaires mésozoïque et cénozoïque, associés à des failles normales. Sur la bordure ouest (zone de faille vosgienne, fig. 4), la subsidence est principalement accommodée par une flexure. Sur la bordure est (zone de faille d’Illfurth, figs. 5 et 6), la subsidence est accommodée à la fois par des failles en échelon et par une flexure. Les données indiquent que ces flexures contrôlent la sédimentation au moins jusqu’au Rupélien inférieur à moyen, périodes durant lesquelles le Fossé rhénan est en extension [Villemin et Bergerat, 1987]. L’ensemble des données intégrées dans cette étude suggère que l’origine de ces flexures pourrait être reliée au développement de plis par propagation de faille normale, de façon similaire à ce qui a été décrit sur la bordure ouest du Fossé rhénan, au niveau de Colmar [Maurin, 1995]. Le schéma tectono-sédimentaire suivant peut être proposé: lors de l’ouverture du fossé, la couverture sédimentaire triasique et jurassique se fléchit en réponse au développement de failles normales dans le socle sous-jacent. La localisation de ces flexures coïncide avec celle des discontinuités gravimétriques attribuées à des structures varisques [Edel et al., 2002], ce qui suggère une réactivation de ces structures durant l’ouverture du Fossé rhénan. Les sédiments priaboniens à rupéliens moyen sont basculés au fur et à mesure de leur dépôt et forment un biseau. En parallèle, la fracturation progresse vers la surface, contrôlant également la géométrie des dépôts. Cependant, il semble que le jeu des failles normales a été moins important dans le bassin de Dannemarie qu’au niveau de Colmar.
Sur la bordure est du bassin, le faisceau de failles d’Illfurth présente des géométrie semblables à des « flower structures ». En outre, un anticlinal local peut être observé sur une ligne sismique (fig. 5e). Ces données suggèrent que la zone de faille d’Illfurth a pu subir une réactivation décrochante senestre post-miocène en relation avec un champ de contrainte compressif NW-SE [Nivière et Winter, 2000; Giamboni et al., 2004]. Il faut cependant noter que l’anticlinal observé est une structure locale mineure (fig. 5) et que des anticlinaux similaires peuvent se développer dans des contextes extensifs, notamment au voisinage de plis par propagation de failles [Paton et Underhill, 2004].
Key Words: Rift rhénan • Bassin de Dannemarie • Modèle structural 3D
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