Evolution tectono-sédimentaire du système carbonaté "Plateforme Apulienne - Bassin Ionien" au Crétacé supérieur dans le sud de l'Albanie : faciès, géométries, diagénèse et propriétés réservoirs associées

Tectono-sedimentary evolution of the carbonate system 'Apulian Platform - Ionian Basin' during the Late Cretaceous in South Albania : facies, geometries, diagenesis and associated reservoir properties

• Auteur / Autrice : Johan Le Goff
• Direction : Adrian Cerepi, Rudy Swennen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et technologie (sciences de la terre, sciences de l'eau, sciences de l'image)
• Date : Soutenance le 07/07/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux 3 en cotutelle avec KU Leuven (1970-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Montaigne-Humanités (Pessac, Gironde ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géoressources et Environnement (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Jean Borgomano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adrian Cerepi, Rudy Swennen, Corinne Loisy, Gert Jan Weltje, Philippe Joseph, Kristaq Muska
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Borgomano, John J.G. Reijmer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Crétacé supérieur

Sédimentation (géologie)

Albanie

Plates-formes carbonatées

Mots clés libres

Plateforme Apulienne

Bassin Ionien

Rudistes

Écoulements gravitaires

Slump

Tectonique

Apulian Platform

Ionian Basin

Rudists

Gravity flows

Slump

Tectonic

Résumé

L’intérêt scientifique porté depuis plusieurs décennies au développement des plateformes carbonatées tropicales s’explique par la complexité des facteurs de contrôle de la sédimentation, qui montre une influence de la tectonique, du climat, de l’eustatisme, de l’hydrodynamisme etc… Les plateformes carbonatées ne sont pas seulement des environnements enclins à accumuler des sédiments, mais sont aussi de prolifiques « usines » à carbonates qui produisent davantage que ce qu’elles peuvent stocker. Les sédiments en excès sont transférés vers le bassin profond. Ainsi, les transitions plateforme – bassin illustrent les interactions entre production carbonatée in-situ, transfert, et accumulation sédimentaire issue de la re-sédimentation. Dans le sud-ouest de l’Albanie, la série carbonatée du Crétacé Supérieur est composée de dépôts sédimentaire de plateforme et de bassin. Ces successions sont à présent intégrées dans le système chevauchant de la chaîne Dinarides - Hellénides, dont la mise en place est contemporaine d’une phase de déformation orogénique Plio-Holocène. La paléogéographie de la région péri-Adriatique au Crétacé Supérieur révèle une juxtaposition de méga-plateformes et de bassins adjacents dont le remplissage est en partie conditionné par la remobilisation gravitaire des sédiments de la bordure de plateforme. Les investigations sont menées sur cinq zones d’étude. Elles intègrent des descriptions faciologiques macro- et microscopiques pour chacune des huit successions étudiées. Les unités définies font l’objet d’une cartographie à l’échelle de la zone d’étude qui précise l’architecture stratigraphique du système. La datation des dépôts repose sur une étude biostratigraphique, elle est renforcée par les données chronostratigraphiques des isotopes du strontium. Sur la plateforme, les descriptions faciologiques sont appuyées par des méthodes complémentaires de pétrographie (cathodoluminescence, épifluorescence, microscopie électronique à balayage), de pétrophysique (porosimétrie à injection mercure) et de géochimie (isotopes stables du carbone et de l’oxygène) visant à révéler la dynamique de sédimentation et les propriétés réservoir de la succession.Les conditions de sédimentation sont précisées, i) sur la plateforme, dix faciès spécifiques sont identifiés, représentatifs de contidions de dépôt supra-, inter-, et subtidales. Ils s’intègrent dans des motifs d’empilement distinctifs (small-scale sequences) qui attestent le caractère cyclique de la sédimentation, contrôlé par des fluctuations haute-fréquence et basse amplitude du niveau marin relatif; ii) dans le bassin, quatorze faciès sont classés suivant le mécanisme de transport sédimentaire dominant. La répartition spatiale des dépôts permet d’identifier la provenance et les sources préférentielles du matériel calci-clastique. L’évolution tectono-sédimentaire plateforme – bassin au Crétacé Supérieur est déterminée par deux séquences: i) du Cénomanien au Turonien, la sédimentation de plateforme est caractérisée par l’aggradation plus de 700 mètres de faciès intertidaux organisés en séquences (small-scale sequences) émersives ou sub-émersives. Aucun transfert significatif n’est attesté dans le bassin adjacent, témoignant d’une relative stabilité du système évoluant dans un contexte subsident ; ii) l’intervalle Coniacien – Santonien marque l’installation d’une plateforme à rudistes favorable au transfert sédimentaire. Ce dernier se traduit par une progradation marquée des dépôts gravitaires dans le bassin pendant le Campanien. Cette dynamique de transfert est accentuée par la mise en place de slumps résultants du démantèlement tectonique de la bordure de plateforme au Campanien Supérieur et Maastrichtien.

The evolution of tropical carbonate platforms depends on complex interacting factors influencing the sedimentation, such as tectonism, climate, eustacy, hydrodynamism etc… Due to this complexity, it has been of scientific interest for decades. Carbonate platforms are not only prone to accumulate sediments, but also represent prolific carbonates “factories” producing more than they can store on their tops. Excess sediments are shed basinward. Platform-to-basin transitions exemplify interactions between in-situ carbonate production, transfer and sedimentary accumulations resulting from re-sedimentation. In south-west Albania, the Upper Cretaceous carbonate series are made up of platform and basinal deposits. Sedimentary successions are presently integrated in the Dinarides-Hellenides fold-and thrust belt that originate from a Plio-Holocene phase of the Alpine Orogeny. The paleogeographic setting during the Late Cretaceous reveals a juxtaposition of mega-platforms and adjacent basins, partly filled with sediments derived from the shelf edge. Our scientific investigations focused on five study areas. Macro- and microfacies descriptions are provided for eight platform and basin successions. Sedimentary units are defined and mapped on each study area, supporting the stratigraphic reconstruction of the system. Dating is based on biostratigraphy and supported by strontium-isotope data. Regarding platform deposits, facies descriptions are seconded by complementary methods of petrography (cathodoluminescence, epifluorescence, scanning electron microscopy), petrophysics (mercury intrusion porosimetry), and geochemistry (stable carbon and oxygen isotopes), aiming to precise the sedimentation dynamics and reservoir properties of the succession. The sedimentation conditions are specified: i) within the platform, ten specific facies are identified, precising the depositional setting that comprise supra-, inter- and subtidal environments. These facies are integrated in distinctive stacking patterns (small-scale-sequences) pointing to a cyclic sedimentary dynamic controlled by high-frequency and low-amplitude sea level changes; ii) the basinal deposits comprise fourteen facies classified according to the dominant grain-support mechanism. Spatial distribution of the deposits allowed identifying the provenance and preferential sources of calciclatic sediments. The tectono-sedimentary evolution of the platform-to-basin system during the Late Cretaceous can be subdivided into two sequences: i) from the Cenomanian to the Turonian, the platform sedimentation is characterized by a substantial aggradation (700 meters) of intertidal small-scale sequences. No significant transfer was evidenced in the adjacent Ionian Basin, pointing to stable conditions in a subsiding context; ii) the Coniacian-Santonian interval evidences the establishment of a rudist platform massively shedding sediments basinward during the Campanian. A clear progradation of gravity-flow deposits is attested during this period. During the Upper Campanian and Maastrichtian, this transfer is accentuated by the setting of tectonically-triggered slumps resulting from the dismantling of the platform edge.