Migrating sediment waves in the Ionian sea revealed from high resolution multichannel seismic reflection profiles

Abstract

A análise e reprocessamento de perfis 2D de reflexão sísmica de alta resolução, adquiridos no âmbito do cruzeiro CIRCEE-HR, permitiu a identificação da presença de ondas de sedimentos actuais e fósseis no Mar Jónico. A ocorrência de ondas migrantes de sedimentos atuais nesta área foi relatada anteriormente, com base na batimetria multifeixe, mas aqui relatamos pela primeira vez, a nosso conhecimento, a ocorrência de ondas migrantes fósseis nessa região, reveladas pelos perfis de reflexão sísmica. Ondas migrantes de sedimentos foram observadas nos perfis sísmicos CIRCEE-HR complementados por batimetria multifeixe. 3 campos principais de ondas de sedimentos, tanto fósseis como ativos foram identificados com várias gerações de ondas de sedimentos com diferentes comprimentos de onda e amplitudes. Na ausência de idades bem constrangidas para calibrar os perfis sísmicos na área de estudo, e de forma a atribuir idades tentativas aos vários episódios de formação de ondas de sedimentos, foi realizada uma interpretação geral dos principais refletores sísmicos e de eventos bem datados, que foram correlacionados entre os vários perfis sísmicos. Dois modelos principais de formação foram propostos para a formação das ondas de sedimentos nesta área. Para o Campo de Ondas de Sedimentos C, mais setentrional, embora não se possa descartar uma possível origem relacionada ao spillover de canal turbidítico, parece que as ondas internas solitárias geradas no Estreito de Messina podem ser o mecanismo responsável mais provável. No entanto, no que diz respeito aos dois campos a sul, A e B, embora não seja possível excluir o possível papel das ondas internas ou a interacção dos canais turbiditos com as correntes de fundo, não existem observações da presença de nenhum deles nesta área. Portanto, propomos que as ondas de sedimentos fósseis foram formadas por spillover dos canais turbidíticos, produzindo ondas de sedimento aproximadamente perpendiculares ou oblíquas ao canal principal. O canal turbidítico principal, que agora segue aproximadamente a frente de deformação, parece ter sido antes localizado mais ao norte. Isto pode ser uma indicação de que a migração para o sul do prisma acrecionário associado ao roll-back da subdução parou a formação das ondas de sedimento, que são atualmente formadas muito mais ao sul. No campo B, a formação das ondas de sedimento parece ter parado completamente em algum momento há cerca de 400kyr, embora este processo tenha começado localmente há cerca de 700kyr. Interpretamos isso como ligado à migração para sul do canal turbiditico principal que segue aproximadamente a frente de deformação, causada pelo roll-back da subducção.

Analysis and reprocessing of 2D high-resolution seismic reflection profiles acquired in the scope of the CIRCEE-HR cruise has allowed the identification of the presence of both present-day active and fossil migrating sediment waves in the Ionian Sea. The occurrence of presently active migrating sediment waves in this area was previously reported, based on multibeam bathymetry, but here we report for the first time to our knowledge, the occurrence of fossil migrating waves in this region, imaged by seismic reflection profiles. Migrating sediment waves were identified on the CIRCEE-HR seismic profiles complemented by multibeam bathymetry. 3 main fields of sediment waves, both fossil and active were identified with several generations of sediment waves with different wavelengths and amplitudes. In the absence of borehole constrained age interpretations of seismic profiles in the study area, and in order to assign tentative dates to the various episodes of sediment wave formation, an overall interpretation of the main seismic reflectors and of well dated events was carried out and correlated between the various seismic profiles. Two main models of formation were proposed for the formation of the sediment waves in this area. For the northernmost Sediment Wave Field C, although a possible origin related to turbidite channel spillover cannot be ruled out, it appears that solitary internal waves generated at the Messina Strait may be the more likely responsible mechanism. As concerns the two southern fields A and B, however, although the possible role of internal waves or the interaction of turbidite channels with bottom currents cannot be ruled out, there are no reported observations of their presence of neither of them in this area. Therefore, we propose that the fossil sediment waves have been formed by turbidite channel spillover, producing sediment waves approximately perpendicular or oblique to the main turbidite channel. The turbidite channel that now approximately follows the deformation front appears to have been before located further north, this may be an indication that the migration to the south of the accretionary wedge associated with the subduction rollback has stopped the formation of the sediment waves, which are at present formed much further south. In field B, the formation of the sediment waves appears to have completely stopped sometime at about 400kyr, although this process started locally at about 700mMyr. We interpret this as linked to the migration to the south of the turbidite channel that approximately follows the edge of the deformation front, caused by the subduction rollback.