CHARACTERISTICS OF SLOPE INSTABILITIES OF THE NILE DEEP-SEA FAN

Lies Loncke

1*

, Virginie Gaullier

2

, Sébastien Migeon

3

, Laurence Droz

4

and Jean Mascle

3

1

Université de Picardie Jules Verne, Dept. de Géologie, Amiens, France - *lies.loncke@u-picradie.fr

2

Univ. de Perpignan, France - gaullier@univ-perp.fr

3

Géosciences Azur, Villefranche-sur-Mer, France - migeon@obs-vlfr.fr, mascle@obs-vlfr.fr

4

IUM, Univ. de Bretagne Occidentale, Plouzané, France - ldroz@univ-brest.fr

Abstract

The Nile deep-sea fan, turbiditic system reaching a size of about 90 000 km

2

is the locus of multi-scale slope instabilities. Three main

types of instabilities have been defined: (1) first order instabilities, related to the generalized gravity spreading of the Plio-Quaternary deep-

sea fan on Messinian salt layers. This global spreading is accomodated by numerous localized slides, (2). Second order instabilities. These

are corresponding to giant mass movements related either to earthquakes, ?uids, eustatism or sedimentary overloading. Finally, (3) third

order instabilities, corresponding either to localized levee liquefactions or to thin-skinned slides on the steep slopes of the Eratosthenes

seamount.

Key words: Slope instabilities, salt-tectonics, eustatism, ?uids, Nile deep-sea fan

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

47

The Nile deep turbiditic system, reaching a size of about 90000km

2

,

is the most important terrigenous system of the Mediterreanen sea. It is

the place of important slope instabilities, giving rise to mass wasting

deposits differing in size and location. These deposits are interfingered

between turbiditic units and participate for an important part of the

edifice’s building. We defined three main type of instabilities, that

correspond to three main scales of events (Fig. 1):

(1). First order instabilitiesrelated to the regional gravity

spreading and gliding of the Plio-Quaternary sedimentary cover above

thick Messinian mobile evaporites. These regional movements are

accomodated by frequent readjustements of proximal extensional

faults and distal contractional folds, leading to localized slides. The

resulting mass deposits are settled at the foot of growth faults or the

?ank of folds. They are generally thin, not exceeding a few meters in

thickness, but extremely frequent. They appear as acoustically

transparent or chaotic bodies on 3-5 kHz profiles. These are frequently

interfingered between bedded deposits. These instabilities are

reccurent and their location can be roughly predicted: they appear in

all areas where salt is thick enough to allow gravity movements. 

(2). Second order instabilitiescorresponding to giant mass

movements not related to salt-tectonics. One recent instability of this

type, more than 12100 km

2

in surface, is particularly well imaged in

the central province of the Nile deep-sea fan (1). This slope area

exhibits rough and chaotic small-scale reliefs, together with linear

furrows (e.g., channels), disconnecting individual sedimentary ?ows.

On 3-5 kHz profiling, this area displays a creeping sedimentary cover

whose maximum thickness is of about 30 meters, slowly gliding on

the top of a a debris ?ow. This debris ?ow has been cored and shows

numerous mud clasts. On top of this creeping area, numerous high

re?ectivity patches, corresponding to pockmarks, have been observed

on backscatter imagery. Pockmarks and gas chimneys have also been

observed in the vicinity of the failure area. The association between

those destabilized deposits and pockmarks suggests that both

phenomena are probably related. 

Giant mass movements have also been active in the past, in the

western province of the Nile deep-sea fan. This area corresponds to

the main active turbiditic pathway and numerous slope failures are

observed in its upper slope domain near the head of the feeding

canyon (between 800 and 1000 meters depth). A detailed analysis

based on the interpretation of high resolution seismic data allowed to

define at least eight imbricated slumps that evolved downslope to

large debris ?ows. The four main basal slumps that we defined exhibit

a volume of 1900 km

3

and are covered by recent stacked channel-

levees units. Smaller scale debris-?ows are inter-fingered within these

constructional units and led to numerous channel migrations and

avulsions characterised by typical HARP’s seismic facies. The slope

failures corresponding to these giant destabilizations are localized

very nearby gas chimneys, suggesting the importance of ?uids in

these phenomenons. Also, important sediment overloads, eustatic

varaiation and the tectonic activity of the Cairo-Alexnadria trend may

be important additional factors trigerring these destabilisations. A

tentative stratigraphic correlation suggest that these imbricated slope

failures, are active at least since 250 000 years. This area clearly not

reached its equilibrium and seem to be potentially reactivated:

numerous extensional faults upslope the last incisions suggest further

retrogressive evolution of these slumps.

(3) finally, less impressive third order slope instabilitieshave

been defined. Some of them are associated with ponctual liquefactions

of channel levees in the mid-slope domain. These events sometimes

led to channel avulsion. Small slides have also been observed in

another context, on the sides of the Eratosthenes seamount, piece of

continental crust involved in the subduction near Cyprus, bounding

the northeastern part of the Nile deep-sea fan. The sides of this

seamount are very steep and “thin-skinned” slides are numerous.

Slope failures are concave and deformation toes convex. These slides

seem to be related both to the steepness of the sides of the seamount

and to extensional tectonics.

To conclude, different types of instabilities, corresponding to

different stimulations have now been defined on the Nile deep-sea fan

area. Their relative importance in terms of volume has now to be

defined more quantitatively and the potential relationship between

giant slope instabilities and ?uids has to be investigated. Also

geotechnical measures on cores will be performed. This will be the

basis of proper risk assessment studies.

References

1-Loncke, L., Gaullier, V., Bellaiche, G. and Mascle, J., 2002. Recent

depositional patterns of the Nile deep-sea fan from echo-character

mapping. AAPG bulletin, 86/7: 1165-1186.