Salt tectonics evolution in the Provençal Basin, Western Mediterranean Sea

Évolution de la tectonique salifère dans le Bassin Provençal, Mer Méditerranée occidentale

¹ Geo-Ocean, Univ Brest, CNRS, Ifremer, UMR6538, 29280 Plouzané, France
² University of Trieste, Department of Mathematics and Geosciences, Via Weiss 1, 34128, Trieste, Italy

^* e-mail: mass.bellucci@gmail.com

Received: 21 April 2023
Accepted: 21 March 2024

Abstract

The Messinian Salt Giant in the Provençal Basin represents a good example to study salt tectonics: salt deposition occurred throughout the basin well after basin opening, with a tectonic context stable since ∼16 Ma, in a closed system. Also, the youth of salt tectonics has led to less mature structures and an evolutionary history that is easier to decipher than in older salt-bearing margins. We conducted an analysis of the chronology of salt deformation, from its deposition to the present-day, thanks to the basin-wide correlation of the Late Miocene and Pliocene-Pleistocene stratigraphic markers. The large seismic dataset provided detailed analysis of the causes and timing of salt deformation at a regional level. The salt tectonics started relatively early, during the Messinian Upper Unit (UU) deposition (phase 1) in the deepest part of the basin. From the Pliocene to the present-day, salt movement is divided into two more main phases (phases 2 and 3), the first of small intensity, occurred during the Pliocene and the second, more intense, during the Pleistocene. The geometric relationship between salt tectonics and crustal nature domains has revealed, regardless of the timing deformation phases, a more rapid and intense salt deformation above the proto-oceanic crust domain than in the continental or transitional crust domain. This observation, remaining unexplained, emphasizes the role of the influence of crustal nature, associated thermal regime and fluid circulation system on salt tectonics.

Résumé

Le Géant Salifère Messinien dans le Bassin Provençal représente un exemple approprié pour étudier la tectonique salifère : le sel s’est déposé dans tout le bassin bien après le rifting, dans un contexte tectonique stable depuis environ 16 millions d’années et dans un système fermé. De plus, l’âge de la tectonique salifère a conduit à des structures moins complexes et à une histoire évolutive plus facile à déchiffrer que dans les marges salifères plus anciennes. Nous avons mené une analyse de la chronologie de la déformation du sel, depuis son dépôt jusqu’à nos jours, grâce à la corrélation à l’échelle du bassin des marqueurs stratigraphiques du Miocène supérieur et du Pliocène-Pléistocène. Le vaste ensemble de données sismiques a permis une analyse détaillée des causes et du timing de la déformation du sel à un niveau régional. La tectonique salifère a commencé relativement tôt, pendant le dépôt de l’Unité Supérieure Messinienne (UU) (phase 1) dans la partie la plus profonde du bassin. Du Pliocène jusqu’à nos jours, la déformation du sel est divisée en deux phases principales supplémentaires (phases 2 et 3), la première de faible intensité, survenue pendant le Pliocène et la seconde, plus intense, pendant le Pléistocène. La relation géométrique entre la tectonique salifère et les domaines de nature crustale a révélé, indépendamment des phases de déformation temporelle : une déformation du sel plus rapide et plus intense au-dessus du domaine de la croûte proto-océanique que dans le domaine de la croûte continentale ou transitionnelle. Cette observation, qui reste inexpliquée, souligne le rôle de l’influence de la nature crustale, du régime thermique associé et du système de circulation des fluides sur la tectonique salifère.