Sédimentogénèse et diagénèse des carbonates continentaux du Crétacé inférieur (présel) de la marge ouest africaine : modélisation et analogies

Diagenesis of lower Cretaceous presalt continental carbonates from the West African margin : simulations and analogues

• Auteur / Autrice : Pierre-Alexandre Teboul
• Direction : Gilbert Camoin, Eric Gaucher, Christophe Durlet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 29/05/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEREGE Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Hamelin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Verrecchia, Aurélien Virgone
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jacques Pironon, Catherine Lerouge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Afrique de l'Ouest

Marges continentales

Crétacé inférieur

Carbonates

Diagenèse

Géochimie de l'environnement

Mots clés libres

Diagenèse

Diagenesis

Résumé

Les découvertes d’hydrocarbures dans les séries carbonatées très enfouies présel du Crétacé inférieur des marges brésiliennes ont relancé l’exploration dans la marge conjuguée ouest-africaine. Ces carbonates continentaux contiennent des faciès atypiques (ex. : boundstone à shrubs, grainstone à sphérulites), diversement interprétés comme hydrothermaux et/ou lacustres. Comprendre leur diagenèse et leur distribution est un enjeu crucial pour l’exploration. En tant que contribution à cet objectif, ce travail établit des liens entre la géochimie des carbonates continentaux et leur substratum. L’association de différents critères géochimiques permet de tracer l’origine lithologique des éléments chimiques incorporés dans les travertins et tufs aragonitiques et calcitiques (CATT). Le δ18O et le δ13C sont discriminants pour des CATT issus de roches ultramafiques. Les teneurs en Ba, Sr, Cr et Be permettent d’identifier les contributions volcaniques à granitiques. Des modèles numériques démontrent l’influence de la T°C et pCO2 sur l’altération d’un exemple de substrat enfoui. Cette altération produit des fluides aux pH alcalins à neutres, riches en Fe, HCO3+CO3 et en alcalins. Les concentrations en Ca, Mg, et Si, varient en fonction de la température. De tels apports peuvent favoriser des cimentations carbonatées à siliceuses. L’étude de l’habitus de tels ciments précoces de microquartz fibreux suggère une précipitation à partir (1) de fluides alcalins très évaporés, sous probable influence mantellique ou (2) de fluide neutres à acides, non à peu évaporés, sous possible influence felsique. L’ensemble des résultats démontre l’hétérogénéité spatiotemporelle des fluides diagénétiques.

The discoveries offshore Brazil of deeply buried oil-prone Early Cretaceous carbonate reservoirs revitalized the exploration of their coeval counterparts offshore West Africa. These continental carbonates exhibit atypical facies (e.g. shrubby boundstone, spherulitic grainstone), which are interpreted as lacustrine and/or hydrothermal. A predictive understanding of the distribution and diagenesis of these deposits is required for exploration. As part of this long-term project, the present thesis shows the link between the geochemical signature of continental carbonates and their substratum. The use of several geochemical tracers allows the characterization of the source of elements of calcitic and aragonitic travertine and tufa (CATT). δ18O and δ13C values are particularly discriminant when CATT originate from ultramafic rocks, whereas Ba, Sr, Cr and Be concentrations can be used to identify a contribution from volcanic rocks and granites. Numerical models show the influence of T°C and pCO2 on the alteration of an example of buried substrate. This alteration produces mid-alkaline to near-neutral pH, with high Fe, HCO3+CO3, and alkali concentrations. Ca, Mg, and Si concentrations are temperature dependant. Such input can lead to carbonate and silica cementations. The study of the habitus of such early silica cements, characterized as fibrous microquartz suggest a precipitation from (1) alkaline, highly evaporated fluids, under a mantellic influence and (2) neutral to acid, moderately to non-evaporated fluids, under the influence of felsic rocks. These conclusions highlight the heterogeneity in space and time of the diagenetic fluids influencing the presalt carbonates.