Soutenance de thèse - Alana OLIVEIRA DE SA

** ENGLISH VERSION BELOW *** 

Alana OLIVEIRA DE SA soutiendra sa thèse de doctorat en Géologie, le mardi 21 novembre à 14 heures à Sorbonne Université

Relations entre systèmes tectoniques et sédimentaires à la limite Nord de la plaque Caraïbe (Cuba-Hispaniola). Implications géodynamiques

La soutenance se déroulera en français et aura lieu le mardi 21 novembre à 14 heures à Sorbonne Université, sur le campus Pierre et Marie Curie (4 Place Jussieu, 75005, Paris) dans la salle de conférences de l'UFR TEB (Tour 46-56, 2e étage). Devant un jury composé de : 

• Serge LALLEMAND, Rapporteur 
• Aurélien GAY, Rapporteur 
• Mélody PHILLIPON, Examinatrice
• Rémy DESCHAMPS, Examinateur 
• Claudio ROSENBERG, Examinateur
• Elia d’ACREMONT, Directrice
• Sylvie LEROY, Directrice
• Sara LAFUERZA, Directrice

Pour ceux qui souhaitent, le lien ci-dessous vous permettra d'y assister à distance en visioconférence :  

https://zoom.us/j/93983702943?pwd=bEx4WmVvdGlab1lXTFpaVGR4MDJRQT09

ID de réunion: 939 8370 2943

Code secret: 494387

La soutenance sera suivie d'un pot auquel vous êtes cordialement invité-e-s. Le pot aura lieu dans la salle 407, Tour 46-00, au 4e étage.

Résumé

Extrait de : Oliveira de Sá, A., d’Acremont, E., Leroy, S., & Lafuerza, S. (2021). Polyphase deformation and strain migration on the Septentrional-Oriente Fault Zone in the Windward Passage, northern Caribbean plate boundary. Tectonics, 40, e2021TC006802.La limite entre la plaque tectonique Nord-Américaine et la plaque Caraïbes constitue une frontière de plaque complexe, principalement située en mer. Cette frontière est marquée par un système de failles décrochantes senestres, connu sous le nom de Système de failles Septentrionale-Oriente (SOFZ), qui permet à la plaque Caraïbe de se déplacer à une vitesse d'environ 20 mm/an vers l'est de manière oblique par rapport à la plaque Nord-Américaine. Au niveau de la plaque Nord-Américaine, la plate-forme carbonatée des Bahamas agit comme un butoir, empêchant l’échappement vers l’est de la plaque Caraïbe. Selon cette configuration, la frontière nord de la plaque Caraïbe est qualifiée de frontière en collision oblique. En conséquence, la déformation qui se produit le long de cette frontière se divise en deux types : d'un côté, des déformations décrochantes, et de l'autre, des déformations compressives qui ont un impact particulièrement marqué sur les îles d'Hispaniola et de Cuba. Le partitionnement de la déformation dans cette région forme par conséquent une grande variété des structures tectoniques. L'héritage structural de ces déformations a aussi une forte influence sur le remplissage sédimentaire et sur l'évolution des caractéristiques morphologiques de ces zones tectoniquement actives.

L'histoire géologique de la frontière actuelle au nord de la plaque Caraïbe a été largement étudiée à terre, notamment à Cuba et à Hispaniola. Toutefois, bien que des aspects clés de cette histoire soient bien documentés, une grande partie de cette histoire a été enregistrée par les séries sédimentaires en mer et reste encore inexplorée. De nombreuses interrogations persistent concernant la position, la configuration et la chronologie des différents segments de failles situés en mer, ainsi que la relation du fonctionnement de ces failles avec la distribution des éléments morphologiques du fond marin. Le principal objectif de ce travail est d’étudier les déformations, passées et présentes, du système de failles décrochantes et du prisme d’accrétion en mer qui marque la frontière entre la plaque Caraïbe et la plaque Nord-Américaine. En étudiant les déformations des séries sédimentaires marines, nous cherchons à détailler l'évolution de cette frontière, en définissant les phases majeures de déformation et leur influence sur le contexte régional. De plus, ce travail vise à explorer la relation entre la dynamique sédimentaire et la tectonique, en intégrant à la fois l'histoire de la déformation et les processus sédimentaires actuels.

Pour atteindre ces objectifs, cette étude combine des données géologiques et des observations de terrain issues de la littérature concernant Cuba, la région nord d'Haïti et de la République Dominicaine, avec des données de géophysique et des carottes sédimentaires superficielles recueillies lors de diverses campagnes océanographiques.
Les données de sismique réflexion sont utilisées pour effectuer l’analyse stratigraphique et structurale de la couverture sédimentaire en mer. Les données de bathymétrie multifaisceaux ont servi à élaborer les cartes bathymétriques de la région étudiée, permettant ainsi de mettre en évidence les éléments morphologiques du fond marin. Les données bathymétriques et de sismique réflexion sont combinées pour déterminer l’activité sur les segments de failles cartographiés. Les carottes sédimentaires ont fait l'objet d'une description détaillée et d'un échantillonnage permettant une série d'analyses telles que l'analyse granulométrique, la radioscopie RX, la spectrométrie par fluorescence des rayons X (XRF). Ces analyses ont été intégrées dans le but de décrypter et de comprendre les processus sédimentaires dominants affectant les unités sédimentaires en surface.

Les résultats de cette étude dévoilent que les phases majeures de déformation identifiées à terre ont des correspondances tectoniques et stratigraphiques dans les unités sédimentaires marines, s'étendant de la côte nord-est de Cuba jusqu'à la côte nord d'Haïti. L'histoire géologique présente dans ces séries marines ne se limite pas à la période récente de la frontière nord de la plaque Caraïbe. Elle nous révèle une histoire géologique bien plus lointaine, remontant à la formation du domaine caraïbéen qui s’initie avec le rifting de la Pangée et la mise en place de la grande province des Bahamas, et se poursuit avec l’ouverture et la fermeture de l’ancien domaine océanique de la Proto-Caraïbe, aboutissant à la collision du bloc cubain avec la plateforme des Bahamas. Cette collision a engendré la création d’une succession de systèmes de failles décrochantes, permettant la migration vers l’est de la plaque Caraïbe malgré le butoir de la province carbonatée des Bahamas. Ces sauts de décrochements vers le sud ont transféré peu à peu le bloc Cubain vers la Plaque Nord-Américaine. Ceci jusqu’à la formation de l’actuelle limite de plaque représentée par la mise en place du Système de failles décrochantes sénestres Septentrionale-Oriente (SOFZ).

La dynamique récente et les relations entre les évènements tectoniques et sédimentaires ont été mis en évidence au nord de la côte d’Haïti. Des dépôts d'instabilité Pliocène inférieur semble influencer la déformation des unités sédimentaires récentes, engendrant une morphologie de fond marin irrégulière. Les dépôts de transport en masse anciens interagissent avec les courants de fond, générant des dépôts et des structures contouritiques. Ces processus cumulés à un étalement gravitaire en raison de la forte accumulation sédimentaire sur un niveau de décollement donnent forme à l’actuelle morphologie du fond marin au Nord d’Haïti. De plus, les chenaux des canyons sous-marins sont perturbés latéralement par l'activité des failles, montrant que les éléments géomorphologiques sont également impactés par la tectonique décrochante de la région.

Cette étude offre une analyse intégrative des relations entre les processus tectoniques et sédimentaires à la frontière nord de la plaque Caraïbe, mettant en lumière des aspects cruciaux de l'évolution géodynamique et des dynamiques sédimentaires contemporaines en contexte de convergence oblique.

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Alana OLIVEIRA DE SA will defend her doctoral thesis in Geology entitled :

Relationships between tectonic and sedimentary systems at the Northern boundary of the Caribbean Plate (Cuba-Hispaniola). Geodynamic implications

The defense will be conducted in french and will take place on Tuesday, November 21th at 2 PM at Sorbonne Université, on the Pierre and Marie Curie campus (4 Place Jussieu, 75005, Paris) in the Conference Room of the UFR TEB (Tower 46-56, 2nd floor). The jury that will evaluate this thesis is composed of :     

•  Serge Lallemand, Reviewer 
• Aurélien GAY, Reviewer 
• Mélody PHILLIPON, Examiner
• Rémy DESCHAMPS, Examiner
• Claudio ROSENBERG, Examiner
• Elia d’ACREMONT, Director
• Sylvie LEROY, Director
• Sara LAFUERZA, Director

For those who wish, you can attend remotely by videoconference using the link below:

https://zoom.us/j/93983702943?pwd=bEx4WmVvdGlab1lXTFpaVGR4MDJRQT09

ID: 939 8370 2943

Code: 494387

The defense will be followed by a refreshment to which you are cordially invited. It will take place in room 407, Tower 46-00, on the 4th floor.

Abstract

Excerpt from : Oliveira de Sá, A., d’Acremont, E., Leroy, S., & Lafuerza, S. (2021). Polyphase deformation and strain migration on the Septentrional-Oriente Fault Zone in the Windward Passage, northern Caribbean plate boundary. Tectonics, 40, e2021TC006802.The boundary between the North American tectonic and Caribbean plates represents a complex plate boundary, mainly located at sea. This boundary is characterized by a sinistral strike-slip fault system, known as the Septentrional-Oriente Fault Zone (SOFZ), which allows the Caribbean plate to move at a speed of approximately 20 mm/year towards the east in an oblique manner relative to the North American plate. At the North American plate, the Bahamian carbonate platform is located, which acts as a kind of buttress to the eastward escape of the Caribbean plate. Based on this configuration, the northern boundary of the Caribbean plate is thus described as an oblique collision boundary. Consequently, the deformation occurring along this boundary splits into two types: on one hand, strike-slip deformations, and on the other, compressive deformations, which notably impact the islands of Hispaniola and Cuba. Therefore, the partitioning of deformation in this region forms a wide variety of tectonic structures. The structural heritage of these deformations also greatly influences sedimentary filling and the evolution of morphological features in these tectonically active areas.
The geological history of the current northern boundary of the Caribbean plate has been extensively studied on land, especially in Cuba and Hispaniola. However, while key aspects of this history are well-documented, much of this history is recorded in the marine sedimentary sequences and remains unexplored. Numerous questions persist about the position, configuration, and chronology of the various fault segments at sea, as well as the relationship between the functioning of these faults and the distribution of the marine seabed's morphological elements. The main objective of this work is to study past and present deformations of the strike-slip fault system that marks the boundary between the Caribbean and North American plates. By examining marine sedimentary sequence deformations, we aim to detail the evolution of this boundary, defining the major phases of deformation and their influence on the regional context. Additionally, this study explores the relationship between sedimentary dynamics and tectonics, integrating the history of deformation and current sedimentary processes.
To achieve these goals, this study combines geological data and terrestrial observations from the literature concerning Cuba, northern Haiti, and the Dominican Republic with geophysical data and superficial sedimentary cores collected during various oceanographic campaigns. Reflection seismic data is used to perform the stratigraphic and structural analysis of the marine sedimentary cover. Multibeam bathymetry data has been used to develop bathymetric maps of the study area, highlighting the morphological features of the seabed. Bathymetric and reflection seismic data were combined to determine activity on the mapped fault segments. Sedimentary cores underwent detailed description and sampling, followed by a series of analyses such as granulometry, X-ray radiography and X-ray fluorescence spectrometry (XRF) . These analyses were integrated with the aim of decrypting and understanding the dominant sedimentary processes affecting the surface sedimentary units.
The results of this study reveal that the major phases of deformation identified on land have tectonic and stratigraphic correspondences in the marine sedimentary units, extending from the northeast coast of Cuba to the north coast of Haiti. The geological history present in these marine series is not limited to the recent period of the northern boundary of the Caribbean plate. It unveils a much more distant geological history, dating back to the formation of the Caribbean domain, which began with the rifting of Pangea and the establishment of the great province of the Bahamas and continued with the opening and closing of the ancient oceanic domain of the Proto-Caribbean, leading to the collision of the Cuban block with the Bahamas platform. This collision created several strike-slip fault systems, allowing the eastward migration of the Caribbean plate and gradually transferring the Cuban block to the North American Plate. This continued until the formation of the current plate boundary marked by the establishment of the Septentrional-Oriente Fault Zone (SOFZ).
The recent dynamics between tectonic and sedimentary phenomena have been highlighted north of the Haitian coast. Lower Pliocene mass transport deposits seem to influence the deformation of recent sedimentary units, generating an irregular seabed morphology which interacts with bottom currents, producing deposits and contouritic structures shaping the current seabed morphology in the region. Furthermore, submarine canyons are laterally displaced by fault activity, showing that geomorphological elements are also impacted by the region's strike-slip tectonics.
This study offers an integrative analysis of the relationships between tectonic and sedimentary processes within the northern Caribbean area, highlighting crucial aspects of geodynamic evolution and contemporary sedimentary dynamics at the northern boundary of the Caribbean plate.