A proposal for a coordinated programme of deep seismic reflection profiles across Europe

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Résumé

Les méthodes de séismique réflexion développées à l'occasion des prospections pétrolières permettent actuellement d'obtenir des images de la croûte terrestre et du manteau supérieur. Les premiers travaux réalisés au cours des décennies 50' et 60' en Allemagne Fédérale ont été suivis aux USA, dans le cadre des explorations commanditées par le «Consortium for Continental Reflection Profiling» (COCORP) pour l'étude des structures crustales profondes d'Amérique du Nord. Dans les six dernières années des groupes européens de recherche ont réalisé de leur côté quelque 15.000 km de profils séismiques profonds, tant sur terre que sur mer. Ils ont découvert que les failles principales qui limitent les bassins sédimentaires se prolongent sous de faibles inclinaisons dans les zones profondes de la croûte; que la croûte inférieure est souvent, mais pas toujours, caractérisée par de fortes réflexions et que la limite inférieure de cette zone à réflexion intense coïncide avec la discontinuité de Moho. Les principales provinces crustales sont séparées les unes des autres par des éléments structuraux qui pénètrent au travers de l'écorce, interprétés comme des failles de chevauchement. Quelques réflexions ont été mises en valeur dans le manteau supérieur. Elles présentent les caractéristiques des réflexions liées à des failles recoupant la croûte supérieure. L'interprétation des profils de séismiques réflexion profonde, associée à d'autres données de la géophysique et de la géologie, a relancé les recherches sur le comportement rhéologique de la lithosphère soumise aux tensions, particulièrement celles découlant de déplacements latéraux et de compression. Cette approche a permis d'améliorer nos connaissances sur le développement des bassins et sur l'aspect structural de diverses situations tectoniques, ce qui permettra d'aider pratiquement l'exploration pétrolière.

Bien que divers groupes de recherche européens aient travaillé en étroite collaboration, tant pour la mise en oeuvre que pour l'interprétation des profils séismiques, il est temps aujourd'hui d'élaborer un programme coordonné visant au développement d'un réseau de profils de séismique reflexion profonde au travers du continent européen. Dans cette perspective, j'ai préparé une série de propositions pour la Commission des Communautés Européennes, avec les objectifs suivants:

1) Constituer un canevas régional de profils de grande extension traversant les éléments structuraux principaux de l'Europe de l'Ouest, dans le but d'obtenir une image tectonique cohérente et unifiée du continent;

2)  Présenter des sections de référence de la croûte et du manteau supérieur appartenant à la lithosphère qui, en relation avec les informations géologiques, géochimiques et géophysiques, apporteront de nouvelles données sur les processus de formation et d'évaluation de la croûte continentale;

3)  Examinons les bassins sédimentaires dans divers contextes tectoniques en complément aux données recueillies par l'industrie pétrolière, dans le but de définir leur histoire structurale et stratigraphique, plus spécialement dans ses étapes initiales, au cours desquelles sédimentation et développement structural sont interconnectés;

Le programme des profils proposés, représentés à la figure 1, vise donc à rencontrer des problèmes spécifiques qui concernent la structure et l'évolution de l'ensemble de la croûte continentale européenne, depuis les régions anciennes, stables, du nord jusqu'aux régions plus jeunes, actives, de la zone méditerranéenne; en outre, il vise à mieux connaître la nature et l'évolution des bassins sédimentaires dans une série de situations tectoniques différentes. Cet objectif devrait être rencontré à l'intermédiaire d'un canevas de profils de grande extension connectés à l'échelle continentale, reliés à des profils plus courts couvrant des zones critiques spécifiques. L'ouvrage des faibles coûts de mise en oeuvre de la séismique en mer, là où la chose est possible, est balancé avec les opérations sur terre suivant les nécessités dictées par la géologie.

Abstract

Seismic reflection survey methods developed by industry for oil exploration now provide a means to image the crust and upper mantle with high resolution. Early work in the 1950's and 60's in West Germany was followed in USA with the Consortium for Continental Reflection Profiling (COCORP) set up in 1973 to explore the deep structure of North America. Groups established in European countries during the past six years have produced around 15000 km of deep reflection profiles, both onshore and offshore. They have discovered that major faults controlling sedimentary basins continue at low angle deep into the crust; that the lower crust is often, but not always, highly reflective and that the base of this reflective zone mostly coincides with the Moho. Major sutures between crustal provinces are marked by dipping features through the crust, interpreted as thrust faults possibly with duplex structures. A few reflections have been found in the upper mantle. These resemble reflections from faults in the upper crust. Interpretation of deep reflection profiles together with other geophysical and geological information is giving new impetus to understanding the rheological behaviour of the lithosphere when stressed, particularly in lateral tension and compression. This has particular significance for understanding basin development and architecture in various tectonic settings which can be expected to give practical help in oil exploration.

Although European groups have been collaborating closely in acquiring and interpreting deep reflection profiles, now is the time to consider a coordinated programme to create a network of deep seismic reflection profiles across Europe to link together the various findings on a continental scale. I have recently prepared proposals for the Commission of the European Communities with the following aims :

1) To provide a regional network of long profiles across the major structural elements of western Europe, in order to give a coherent and unified tectonic framework of the continent.

2)  To provide detailed sections of the crust and upper mantle that comprise the lithosphere which in conjunction with other geological, geochemical and geophysical information will give a better understanding of the processes of continental crust formation and evolution.

3)  To examine sedimentary basins in a variety of tectonic settings as a complement to oil industry data, in order to establish their structural and stratigraphical history, especially in their early stages when sedimentation and structural development are inter-related and acting at the same time.

The programme of profiles proposed, as shown in figure 1, thus sets out to address specific problems concerning the structure and evolutionary processes of the European continental crust as a whole, from the older, stable regions of the north to the younger, active regions of the Mediterranean, and the nature and evolution of sedimentary basins in a variety of tectonic situations. It is planned to do so with a network of long profiles that link together on a continental scale, together with shorter lines to investigate specific areas of critical interest. Advantage is taken of the cost effectiveness of lines at sea where possible, but balance this with lines on land according to the dictates of the geology.

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Over : D.J. Blundell