Facteurs de contrôle sur le développement d'une plateforme carbonatée et son évolution diagénétique : impact sur les porosités matricielle et karstique. Cas du Jurassique moyen et de l'Oxfordien du Bassin Nord-Aquitain

Controlling factors on the development of a carbonate platform and its diagenetic evolution : impact on porosity from thin section to karst scales. Example of the Middle Jurassic and Oxfordian of the northern Aquitaine Basin

• Auteur / Autrice : Quentin Deloume-Carpentras
• Direction : Benjamin Brigaud, Simon Andrieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Jocelyn Barbarand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carine Lézin, Cédric Carpentier, Delphine Bosch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carine Lézin, Cédric Carpentier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Karst

Porosité

Diagenèse

Faciès (géologie)

Roches carbonatées

Mots clés libres

Carbonate

Faciès

Diagenèse

Porosité

Karst

Carbonate

Facies

Diagenesis

Porosity

Karst

Résumé

Dans un contexte de changement climatique et de pression croissante sur la ressource en eau des aquifères carbonatés, une meilleure compréhension du fonctionnement et de la recharge des réservoirs est nécessaire afin d'optimiser leur exploitation. Une caractérisation sédimentaire et diagénétique des calcaires s'avère indispensable. Ce travail pluridisciplinaire se concentre sur les roches carbonatées du Jurassique moyen et de l'Oxfordien de la bordure nord-est du Bassin Aquitain. Le premier objectif est de quantifier l'influence couplée des fluctuations climatiques à long terme et de la création d'accommodation sur les producteurs carbonatés et l'accumulation de carbonates. Le second objectif est de reconstruire l'histoire diagénétique et paléohydrologique du bassin et de proposer une méthode pour dater les phases de dissolution et les périodes de création de porosité dans les calcaires. Les études menées dans le Bassin Aquitain et l'ouest de la France montrent que l'augmentation du taux de création d'accommodation provoque (1) l'augmentation du taux d'accumulation de carbonates et (2) des changements de producteurs carbonatés, quel que soit le climat. En période de climat aride, la création d'espace disponible est comblée par une production micritique-microbienne. En climat humide, les taux d'accumulation de carbonate diminuent drastiquement et provoque le déclin des producteurs oolithiques, photozoan et micrite-microbien. La combinaison d'observation pétrographique et de la méthode géochronologique U-Pb permet de dater les phases de dissolution et de création de pores, mais également d'établir une paragenèse à grande échelle. Les processus de néomorphisme et dolomitisation sont datés au cours de la période Jurassique supérieur à Crétacé inférieur. Les processus de dissolution postérieure affectent préférentiellement les corps dolomitiques bajociens. Les âges U-Pb mettent en évidences une succession de phases de dissolution-recristallisation au Paléocène-Éocène. Les phases de cimentation calcitique sont synchrones des processus de dissolution lors de périodes de karstification et peuvent se produire en profondeur formant et comblant des pores vacuolaires de taille millimétriques à métriques.

In a context of climate change and increasing pressure on the water resources in carbonate aquifers, a better understanding of the dynamics and recharge of reservoirs is necessary to optimize their exploitation. A sedimentary and diagenetic characterization of carbonate rocks is therefore essential. This multidisciplinary work focuses on the Middle Jurassic and Oxfordian limestones of the north-eastern edge of the Aquitaine Basin. The first objective is to quantify the coupled influence of long-term climatic fluctuations and accommodation creation on carbonate producers and carbonate accumulation. The second objective is to reconstruct the diagenetic and paleohydrological history of the basin and to propose a method for dating dissolution phases and porosity creation periods in limestones. Studies carried out in the Aquitaine Basin and in western France show that the increase of accommodation rate creation leads to (1) the increase of carbonate accumulation rate and (2) changes of carbonate producers, whatever the climate. During arid climate periods, the creation of accommodation space is filled by micrite-microbial producers. During humid climate periods, carbonate accumulation rates decrease drastically and cause the shutdown of oolitic, photozoan and micrite-microbial producers. The combination of petrographic observation and U-Pb geochronological method allows to date the dissolution and porosity creation phases, but also to establish a large-scale paragenetic sequence. Neomorphism and dolomitization processes are dated from the Upper Jurassic to Lower Cretaceous. Later dissolution processes preferentially affect Bajocian dolomitic bodies. The U-Pb ages show a succession of dissolution-recrystallization stages during the Paleocene to Eocene. Calcitic cements precipitation is synchronous with dissolution during periods of karstification and may occur at depth forming and filling millimeter to metric size vacuolar pores.