DEEP STRUCTURES OF THE NILE CONTINENTAL MARGIN AS DEDUCED 

FROM COMBINED MULTI-CHANEL SEISMIC REFLECTION AND GRAVIMETRY DATA

Laurent Camera

1*

, Nicolas Chamot-Rooke

2

, Françoise Sage

1

, Jean Mascle

1

and Medisis Scientific party

1

Geosciences Azur, UMR 6526, BP 48, 06235 Villefranche-sur-Mer, France

2

Laboratoire de Geologie, CNRS-UMR 8538, ENS, 24 rue Lhomond, 75231 Paris, Cedex 05, France

Abstract

The Egytian continental margin sedimentary cover include at least three main contrasted sequences. From top to bottom: a post Miocene,

2/3km thick on average, blanket which constitutes most of the Nile deep sea fan; a Messinian unit made of massive evaporites locally more

than 2km thick, and submitted to important gravity gliding, and finally, a pre-mesinian, poorly known Mesozoic to Cenozoic cover which

represents the pre, syn and most of the post-rift sequences of this segment of the african passive margin of Mesogea. Our results based on

MCS and gravity data are a preliminary attempt to investigate this deep sedimentary and crustal sections of the Egytian margin.

Key words: Eastern Mediterranean/ Nile deep margin/ seismic-gravity

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

13

Most of the Egyptian continental margin is presently covered by the

Nile deep-sea fan, a huge terrigenous construction of upper Cenozoic

age resting on various Messinian deposits, including thick evaporites,

themselves submitted to regional gravity tectonics [1]. It is generally

agreed that the Egyptian continental margin represents a segment of a

passive margin, the Mesogean margin of Africa, believed to have

initiated in Mesozoic times (Jurassic to early Cretaceous, depending

of the authors) in response to rifting processes leading to the opening

of an oceanic space, whose remnants (the deep Eastern Mediterranean

sea basins) [2, 3, 4] are now almost entirely consumed at the level of

the Hellenic/Cyprus subduction zones. Despite considerable sets of

geophysical data obtained by oil companies, but not yet available,

little is still known on the deep structures of this passive margin

which, moreover, may have been partly re-activated in Miocene times

as a consequence of the the Red Sea/Gulf of Suez rifting. For

example, the exact location of the transition zone between continental

and oceanic crusts, or the tectonic fabrics, inherited from rifting and

now deeply buried, are still pending questions. To our knowledge no

seismic refraction data are yet available within this area of the Eastern

Mediterranean, with the exception of an expanded seismic experiment

recorded more than 10 year ago across the Herodotus abyssal plain

[5]; Moreover the presence of massive, and unstable, Messinian

evaporite layers [1], locally as thick as 3 km, and characterized by

high seismic velocities, has considerably restricted sesimic imaging

from academic seismic re?ection surveys

This work is a preliminary attempt to better image, and constraint,

the deep structures ( sedimentary and crustal) of this passive margin

segment. It is based on a combination of two sets of data: (1) Recently

(2002) recorded deep penetrating (MCS) data [6]; (2) Marine gravity

data, previously (1998) recorded on the entire deep sea fan, and

themselves completed by Seasat derived data (Sandwell; 10).

In July 2002 about 1600 km of MCS data, using an array of 8 guns

and a 5km long, 360 channels, digital streamer, have been recorded

along seven regional lines, either perpendicular or parallel, to the

present slope general trend (see Fig. 1). The use of standard

processing packages (Geovecteur) has already allowed to better image

several characteristics of the deep structures of the margin [6] and has

particularly shown that, below spectacular thin-skin salt-related

shallow structures (particularly well-expressed in the Eastern margin

area), deeply sedimented basins exist. These basins contain strong and

well-layered, re?ector sequences detected up to 10 stwt (see Fig. 2)

and interpreted as indicative of Mesozoic and subsequent deposits [7].

Locally, deep re?ectors (around 11/12 stwt) may indicate transitional

zone to thin layered lower continental crust, or even to the Moho.

Below the Herodotus abyssal plain, re?ectors well correlated with

ESP data [5]. are from top to bottom identified as indicative of the

Plio-Quaternary cover, the thickened evaporites, the mesozoic to

cenozoic sediments, the top of the oceanic crust and even the Moho.

Different tests of pre-stack depth migration have been succesively

performed on one of the MCS lines (Line MD 06) to better asses the

sedimentary thickness and to better image the deep margin

architecture.

The seismic data have then been used to constrain preliminary

crustal models for the Egyptian margin based on gravimetry data.

References

1-Loncke, L., 2002. Le delta profond du Nil : structure et évolution

depuis le Messinien (Miocène terminal), Thèse de doctorat de l’Université

Pierre et Marie Curie, Observatoire Océanologique de Villefranche-sur-

Mer, Geosciences Azur, 404 p.

2-Biju-Duval, B., Letouzey, J., and Montadert, L., 1978. Variety of

margins and deep basins in the Mediterranean. AAPG bulletin: 293-317.

3-Geiss, E., 1987. A new compilation of crustal thickness data for

Mediterranean area. Annales Geophysica, 5B: 623-630.

4-Hirsch, F., Flexer, A., Rosenfield A. and Yellin-Dror, A, 1995.

Palinspatic and crustal setting of the Eastern Mediterranean. Journal of

Geology, 18: 149-170.

5-De Voogd, B., Truffert, C., Chamot-Rooke, N., Huchon, P., Lallemand,

S. and Le Pichon, X., 1992. Two-ship deep seismic sounding in the basins

of the Eastern Mediterranean Sea (Pasiphae cruise). Geophysical Journal

International,109: 536-552.

6-Mascle J., Camera L., Chamot-Rooke N, et al.2003. New constraints

on the deep structure of the eastern mediterranean sea from new mcs

seismic re?ection data. Geophysical Research Abstracts, 5/ 09172-2003.

7-Aal, A.-A., El Barkooky, A., Gerrits, M., Meyer, H.-J., Schwander, M.

and Zaki, H., 2001. Tectonic evolution of the Eastern Mediterranean basin

and its significance for the hydrocarbon prospectivity of the Nile delta

deepwater area. GeoArabia,6, 3: 363-384.

Fig. 1. Track line of Medisis survey over a Bouguer anomaly compilation.

Fig. 2. Tracing of MD O6 line from preliminary Geovector processing.

Below thin-skin salt-related tectonic features, deep sedimentary

basins, characterized by strong and well-layered re?ector packages

(interpreted as Mesozoic to early Cenozoic sediments), are detected

up to 10 stwt.