Influence du contexte sédimentaire et de la diagenèse sur les propriétés pétrophysiques du dogger calcaire de l’est du bassin de Paris

Sedimentological and diagenetic influences on low permeability properties of the middle jurassic limestones (Paris Basin, France)

• Auteur / Autrice : Benjamin Brigaud
• Direction : Jean-François Deconinck, Christophe Durlet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diagenèse

Sédimentologie

Résumé

L’analyse sédimentologique d’un grand nombre de coupes et de 4 forages carottés répartis sur un profil Langres-Nancy, révèle 18 faciès attribuables à 5 environnements de dépôts caractéristiques d’un profil de rampe carbonatée. Ces 4 intervalles sont marqués par des producteurs carbonatés et par des morphologies de rampe différents. Les 18O et 13C des fragments biogènes et l’évolution des cortèges argileux suggèrent que des changements environnementaux tels que la température, l’humidité et la pCO2 ont, en partie, contrôlé l’existence de ces intervalles bio-sédimentaires. Huit phases minérales mésogénétiques comprenant 3 générations de calcite, de la pyrite, de la silice, 2 générations de dolomite et de la fluorine se sont succédées depuis le Jurassique moyen, réduisant la porosité intergranulaire. En moyenne 70 % du volume de ces ciments sont formés par 2 zones successives de sparites de blocage (Bc1 et Bc2). Leurs signatures isotopiques indiquent des circulations de fluides parents météoriques ou mixtes probablement liées aux émersions lors du Crétacé inférieur. L'étude intégrée sédimentologique et diagénétique montre que l’existence de np1 et np2 semble tributaire d’une histoire sédimento-diagénétique particulière qui peut être résumée en 3 actes : (1) lithification et stabilisation minéralogique précoce sous des surfaces d’émersion ; (2) faibles recharges météoriques au Crétacé en raison de l’écran latéral formé par les Marnes à Rhynchonelles ; (3) faibles recharges hydrothermales durant l’Oligocène.

A detailed sedimentological, geochemical and mineralogical study is carried out on the Early Bajocian to Early Callovian (Middle Jurassic) limestones of the Paris Basin. Deposits include 18 lithofacies which are stacked into 10 third-order depositional sequences. Our geochemical study including a compilation of bibliographic data allows us to refine the existing sea surface palaeotemperature pattern. A cooling from the latest Early Bajocian to the Late Bajocian and a subsequent warming from the earliest Callovian to the Early/Middle Callovian transition are described using a proxy of sea surface temperatures. Together with δ13C and mineralogical data, our new δ18O values suggest a palaeo-climatic/palaeo-environmental control of facies in this shallow carbonate ramp environment. Using petrographic and geochemical analyses (stable O and C isotopes, Sr isotopes, major elements), we identify six calcitic spar stages, two dolomite stages, and several episodes of fracturing and stylolitization ordered in paragenetic sequence, reducing significantly the porosirt during the burial diagenesis. Cement quantification shows the predominance of two blocky calcite cement stages (75% of total cementation). Lateral meteoric recharge may have occurred as a result of two separate uplift events (Late Cimmerian Unconformity and Late Aptian Unconformity) and the related exposures of carbonates to the north of the study area during the Early Cretaceous. This palaeohydrological circulation brought about a significant reduction of porosity (from 40% to 10%) through calcite cement precipitation.