Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

17

The Ligurian domain has received much less attention than other

Mediterranean basins since the studies of the 80's which have provided the

evolutionary scheme for Neogene basins [1, 2, 3]. This domain has under-

gone extension from Late Oligocene to lower Miocene within heteroge-

neous lithosphere, behind the Apulian subduction zone and at least partly

within the Alpine orogen. Rifting occurred between -30 et -20 Ma and drift-

ing until -15 Ma. The relative importance of tectonic forces acting during

the evolution of the Liguria basin is unclear, since they depend on poorly

controlled and complex, deep processes [4, 5, 6, 7, 8], as well as tectonic

inheritance within the heterogeneous upper plate [9]. Furthermore, the age,

nature and distribution of Neogene volcanic rocks, which have accompa-

nied and postdated back-arc extension, are poorly constrained, and are not

easily related to the various phases of back-arc evolution [10, 6, 11, 12]. In

order to better identify the deep structures of this basin, its assymmetry, and

the origin and importance of plutonism and volcanism which occurred

before, during and after rifting, we have led a cruise (MALIS, 1995, N/O

NADIR, IFREMER) which allowed us to collect a new set of 3300 km mul-

tichannel (96) seismic re?ection lines and wide angle data recorded by land

seismographs. After data processing, we have been able to recover acoustic

e 

n 

e 

rgy from re?ectors as deep 20 km below margins and 15 km in the deep

basin [4]. Furthermore, dredging (MARCO cruise, 1995) et diving data

(CYLICE cruise, 1997) have brought important constraints on the nature

and age of rocks on the margins and the basin. We combine these data

together with a new map of magnetic anomalies reduced to the pole, com-

plementing another map recently published westwards [13]. To minimize

problems arising from the salt layer and long-period multiple energ 

y, we

h 

ave used a tuned air-gun array ( "single bubble" pulse method), and we

h 

ave taken particular care during the processing phases with Geove 

c 

t 

e 

u 

r

s 

o 

f 

t 

wa 

r 

e

T 

M

(C 

o 

m 

p 

agnie Générale de Géophysique, Fra 

n 

c 

e). 

We propose an updated map of the acoustic basement by using all pro-

files available in the region. Offshore, we identify the Hercynian basement

and its sedimentary cover located in the Maures-Esterel Massif and in the

western part of the Corsican margin, and the Alpine nappes on the NE parts

of the Ligurian and Corsican margins. The correlation between the changes

in syn-rift structural trends of the pre-rift acoustic basement with the

change in the geology of the outcrops observed along the coast suggests

that the pre-existing structures have in?uenced the mode of deformation of

the acoustic basement during rifting. The morphology of the top of the

acoustic basement and the deeper re?ectors give insights on the width of

the margins after rifting and on their detailed structure: we observe that the

Ligurian margin is about 40-50 km wide from northeast to southwest,

whereas the Corsican margin is generally wider (about 70-80 km width on

NW and SW Corsica margins). No clear axial ridge is present near the cen-

tre of the basin.

We also propose new boundaries for the three domains recognised in the

acoustic basement in the Ligurian basin: (1) the continental thinned mar-

gins: they are limited oceanwards by the slope break of the basement

acoustic facies, and is structured in grabens and several half-grabens; (2)

the transitional domain:along the Provençal-Ligurian margin, it is char-

acterized by strong re?ectors at the top of the acoustic basement gently

deepening towards the continent; on the Corsican margin, it depicts typical

facies of volcanic ?ows associated with large, circular magnetic anomalies;

and (3) the central domain:although it was never drilled, the basin is

assumed to be an oceanic type domain by most authors [14, 1, 10, 2, 3, 4],

but with varying characteristics and shapes, since the crust is abnormaly

thin [15] and magnetic anomalies are ambiguous [16, 4]: we base our inter-

pretation of the atypical oceanic domain on the presence of a particular

acoustic facies similar to the one identified in the Tyrrhenian sea [17].

Compared to previous studies [1, 10, 14], we therefore propose a slightly

narrower oceanic domain in the northeastern half of the Ligurian Basin,

with a wider NW Corsican margin. 

The crustal structure imaged on MCS lines depicts strong changes

between conjugate margins, in good agreement with the morphological

segmentation. On the Ligurian margin, offshore the Maures Massif, the top

of the acoustic basement is underlined by a strong re?ector which forms a

nearly E-W trending fault sub-parallel to the structural pattern observed

onshore in the Maures Massif, therefore suggesting that both onshore and

offshore fault networks were inherited from the same tectonic history and

would have been reactivated during the Oligocene opening of the Ligurian

basin. This geometry is comparable to the one observed in the Gulf of

Lions [10, 17] where it is interpreted as a décollement associated with the

reactivated Pyrenean thrusts. On the Corsican margin, near the NW Cap

Corse, the top of the acoustic basement is underlined by strong re?ectors

gently dipping towards the continent and sole into a group of strong re?ec-

tors, sub-horizontal and sub-parallel, between 6-7 s TWT. By analogy with

onland features [18, 19], we interpret shallow re?ectors as thrusted units

related to the Alpine orogenesis and deeper re?ectors as a shear zone with-

in the Alpine nappes, reactivated as normal faults during Oligocene time. 

Finally, we have performed a systematic identification of volcanic or

volcanoclastic bodies in the basin and the margins. In the Gulf of Genova,

we note high seismic velocities at the base of the crust, located under and

around the Monte Doria volcano, and also along the Ligurian margin from

the Gulf of Lions to the Gulf of Genova, and only locally on the Corsican

margin. This layer 2-3 km is of controversial origin [14, 10, 20], and we

have no way to answer.A new map of magnetic anomalies reduced to the

pole shows that volcanism identified on seismic profiles correlates well

with the largest positive magnetic anomalies. The two types of magnetic

signatures are thought to represent : (1) volcanic ?ows sourced from near-

by lava centers located in the deep basin, trending parallel to the basin axis:

we can hypothesize that this volcanism has a tholeitic affinity and overlies

mantle rocks, since both types of rocks have been identified in the

Tyrrhenian sea [21]; and (2) magmatic fields on the margins and in the

transitional domain, striking NW-SE or NE-SW, for which recent datings

suggest different volcanic phases of 21-18 Ma, 16-15 Ma and 12-11 Ma

which migrated from the the Ligurian margin to the Corsican margin. We

propose that this space-time migration is driven by the roll-back of the

Apulian subduction zone towards the E-SE [2, 3], in a way similar to what

is described in the Tyrrhenian Sea [2, 5, 22], and that part of the Alpine

(Apenninic) frontal wedge has collapsed during this process. Magmatic

fields on the margins and in the transitional domains are therefore likely to

be related to the subduction setting, whereas the spread volcanic signature

in the deep basin is probably related to drifting. 

References

1 - Réhault J.P., Boillot G. and Mauffret A., 1984. The western Mediterranean

bassin geological evolution.Marine Geology, 55: 447-477.

2 - Gueguen E., Doglioni C., and Fernandez M., 1998. On the post-25 Ma

geodynamic evolution of the western Mediterranean. Tectonophysics, 298:

259-269.

3 - Gueguen E., Doglioni C. and Fernandez M., 1997. Lithospheric boudinage

in the Western Mediterranean back-arc basin. Terra Nova, 9: 184-187.

4 - Rollet N., 1999. Structures profondes et dynamique du Bassin ligure et de

ses marges. Ph.D. Thesis, Université Pierre et Marie Curie, Paris, 340 pp.

5 - Carmignani L., Decandia F.A., Disperati L., Fantozzi P.L., Lazzarotto A.,

Liotta D., and Oggiano G., 1995. Relationships between the Tertiary structural

evolution of the Sardinia-Corsica-Provençal Domain and the Northern

Apennines.Terra Nova, 7: 128-137.

6 - Lonergan L., and White N., 1997. Origin of the Betic-Rif mountain belt.

Tectonics,16(3): 504-522.

7 - Carminati E., Wortel M.J.R., W. Spakman and R. Sabadini, 1998. The role

of slab detachment processes in the opening of the western-central

Mediterranean basins: some geological and geophysical evidence. Earth

Planet. Sci. Lett., 160: 651-665.

8 - Carminati E., M.J.R. Wortel, P.T. Meijer and R. Sabadini, 1998. The two-

stage opening of the western-central Mediterranean basins : A forward model-

ing test to a new evolutionary mode. Earth Planet. Sci. Lett., 160: 667-679.

9 - Becker T.W., C. Faccenna, R.J. O'Connell and D. Giardini, 1999. The

development of slabs in the upper mantle: Insights from numerical and labora-

tory experiments. J. Geophys. Res., 104: 15,207-15,224.

NEW INSIGHTS ON THE LIGURIAN SEA STRUCTURE AND EVOLUTION 

FROM A SYNTHESIS OF GEOPHYSICAL DATA

Jacques Déverchère*, Marie-Odile Beslier, Nadège Rollet

Géosciences Azur UMR 6526, UPMC/CNRS, Observatoire Océanologique, Villefranche-sur-Mer, France

Abstract

Using new multichannel seismic data (MALIS cruise, 1995), sampling and magnetic anomalies, we analyze the deep structures of the

Oligocene-Miocene Ligurian basin and conjugate margins and describe the tectonic style of opening. We map the acoustic basement and

propose new extents for the oceanic, transitional and continental domains. We find from seismic facies analysis that the previous Alpine

crustal thickening likely contributed to spread the extension across NW Corsica, whereas farther south strain is localized at the foot of both

margins.We identify probable tholeitic volcanics in the ocean and calc-alkaline volcanism becoming younger eastwards. Therefore,

Apulian slab roll-back and inherited lithospheric inhomogeneities have strongly controlled the Ligurian basin evolution.

Key-words : Tectonics, Passive margins, Ligurian sea, Western Mediterranean