Faculté des sciences

Tectonics of the central Jura and the molasse basin. New insights from the interpretation of seismic reflection data = Tectonique du Jura Central et du Bassin Molassique. Nouveaux aspects basés sur l'interprétation de données de sismique réflexion

Sommaruga, Anna

In: Bulletin de la Société Neuchâteloise des Sciences Naturelles, 1995, vol. 118, no. 9, p. 95-108

More than 1500km of seismic reflection lines from the petroleum industry have been interpreted in the Central Jura mountains and Molasse basin. They allowed to constrain and correlate the surface geology with subsurface data and thus helped shed new light on the relations between the sedimentary cover and the basement in the Jura mountains. The unit 2 of the Triassic series, composed of... More

Add to personal list
    Résumé
    Quelques 1500km de lignes sismiques pétrolières du Jura neuchâtelois, du Plateau Molassique, du Jura vaudois ainsi que des régions de la France voisine ont été étudiées et interprétées (fig. 1, 2). Ce réseau a permis d'obtenir une image de la géométrie des structures du Jura central depuis le Bassin Molassique jusqu'à la zone des Plateaux du Jura externe. L'interprétation de lignes sismiques pétrolières confirme la vieille théorie souvent contestée du «Femschub» pour la formation du Jura. Cette théorie propose que la couverture Mésozoïque et Cénozoïque du Jura plissé (Haute Chaîne) est déplacée de plusieurs kilomètres, en direction NW, à la faveur d'un décollement basai dans les couches évaporitiques du Trias.
    Les interprétations de ces lignes sismiques soulignent une succession de réflecteurs majeurs qui représentent le toit de certaines unités lithostratigraphiques (toit du Malm, toit du Dogger, Lias, Trias et toit du socle). Ce réseau est calé par rapport aux données de forages. La vérification en boucle de toutes les intersections de lignes parallèles et perpendiculaires aux structures, confirme la cohérence interne de l'interprétation.
    Deux résultats importants pour la tectonique du Jura et du Plateau Molassique ressortent de ces analyses. Le premier consiste en la reconnaissance d'importants coussins de sels présents dans la deuxième unité des couches du Trias (fig. 5). Les plis de faible amplitude et de grand rayon de courbure du Bassin Molassique sont essentiellement dus à la présence de tels coussins, résultant d'un empilement de roches évaporitiques et argileuses entre un toit de socle plat et une couverture raccourcie par le plissement. Le second résultat montre que les plis de la Haute Chaîne jurassienne sont de grande amplitude et sont systématiquement associés à des rampes de chevauchements dans la couverture (fig. 4). La série Mésozoïque est ainsi redoublée sous la plupart des anticlinaux de la Haute Chaîne du Jura.
    Les interprétations des lignes sismiques ont été converties en profondeur réelle en utilisant des vitesses sismiques appropriées pour les différentes formations. Les vitesses sont calées sur des puits pétroliers. Les profondeurs ainsi obtenues ont permis de dresser une carte d'isohypses pour le toit du socle, ainsi qu'une carte d'isopaches pour l'intervalle sismique appelle unité 2 des séries du Trias. Ainsi la carte du toit du socle, voire de la base du Trias évaporitique (fig. 6) montre une structure régulière plongeant faiblement avec un angle de 1 ° à 3° vers le S ou le SE. Des irrégularités sont cependant présentes dans le toit du socle, par exemple, dans la région d'Yverdon. Des changements dans la direction générale sont visibles entre le Jura de la région du Mt Risoux orienté SW-NE et le Jura neuchâtelois de direction sensiblement E-W. La carte d'isopaches de l'unité 2 des couches du Trias (fig. 5) montre des variations considérables, de 200m à plus de 1000m, dans ces niveaux riches en évaporites et argilites. Le maximum d'épaisseur correspond à la Haute Chaîne du Jura, alors que vers le NW et le SE, les épaisseurs diminuent fortement. Les coussins d'évaporites sous le Bassin Molassique sont donc responsables du développement des plis à faible amplitude qu'on observe en surface.
    Summary
    More than 1500km of seismic reflection lines from the petroleum industry have been interpreted in the Central Jura mountains and Molasse basin. They allowed to constrain and correlate the surface geology with subsurface data and thus helped shed new light on the relations between the sedimentary cover and the basement in the Jura mountains.
    The unit 2 of the Triassic series, composed of evaporites, clays and pure salt, has a variable thickness ranging from 50m (in the S) to 1200m (Laveron drill hole in the N). In the Molasse basin, these interval changes form "salt pillow" structures. An isopach map of this layer shows clearly that these pillows, oriented NE-SW, control the anticline formation in the cover. These folds are of low amplitude. In the Central Jura mountains (Haute Chaine) anticlines are formed above NNW vergent thrusts of at least kilometric throw and have a high amplitude. These thrust surfaces root in the basal decollement horizon located at the base of the Triassic evaporites. Both, the "salt pillows" and the ramp anticlines show that the interval of unit 2 is clearly involved in the development of fold and thrust structures in the cover of the Jura Mountains.
    A depth to the basement map of the studied area highlights a smooth flat basement dipping 1° to 3° to the S-SE. No significant change in depth and trend of the basement top can be seen below major tear faults (Pontarlier, La Sarraz) in cover rocks. Comparing the isopach map of the unit 2 of the Triassic series and the contour map of the basement top, no structural relation can be detected. We thus conclude, that the basement is not involved in the formation of folds, thrusts and tear faults in the central Jura mountains and the Molasse basin. The cover has been deformed over a main decol- lement level, located at the base of the Triassic evaporites.