Signatures paléoenvironnementales et diagenétiques d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée

Ophélie Pascault soutiendra sa thèse mercredi 17 janvier 2024 à 14 heures dans l’amphithéâtre Ampère.

Ses travaux de thèse ont porté sur la caractérisation des signatures paléoenvironnementales et diagenétiques associées à la mise en place d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée urgonienne située dans le bassin Basco-Cantabre qui, durant le Crétacé inférieur est hyper-aminci.

Résumé

Les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques des intrusions sub-volcaniques pouvant être à l’origine de systèmes hydrothermaux sont peu connues en domaine marin peu profond, en particulier en milieu carbonaté. Une intrusion sub-volcanique correspond à l’arrêt d’une progression magmatique à quelques centaines, voire dizaines de mètres sous l’interface eau-sédiment. Celle-ci peut générer des émanations hydrothermales majoritairement riches en dioxyde de carbone (CO₂) d’origine magmatique qui peuvent à la fois être à l’origine d’une acidification locale des eaux marines, limitant ainsi la précipitation des carbonates, mais paradoxalement doper de façon efficace cette production carbonatée, en périphérie de ces émanations hydrothermales. Ces exhalations peuvent contenir d’autres types d’éléments chimiques en abondance sous forme liquide ou gazeuse tels que la silice, le fer, le magnésium, le calcium ou encore le méthane. La présente thèse s’est intéressée à étudier les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques de circulations de fluides hydrothermaux pouvant être issues d’évents (fluides chauds) ou de suintements (fluides froids à tempérés) dans un contexte de plateforme carbonatée : la plateforme carbonatée urgonienne (Crétacé inférieur) de Duranguesado, dans le Bassin Basco Cantabre (Espagne). Les signatures de l’emplacement du corps igné de Larrano requalifié en intrusion sub-volcanique grâce aux présents travaux ont été étudiées par une approche pluridisciplinaire alliant structurale, sédimentologie, paléontologie, diagenèse, géochimie et datation U-Pb. Cette thèse démontre la possibilité d’une baisse de la production carbonatée autour de l’intrusion sub-volcanique où des communautés de spongiaires hyper-silicifiantes (Demospsonges, Lithistides) dont le développement est conditionné par à des exhalations de fluides riches en silice ont été découvertes. Une anomalie diagenétique témoignant de phases éogenétiques spécifiques dont le développement est spatialement et chronologiquement lié à l’intrusion a été détaillée. Celle-ci comporte des fractures cataclastiques syn-magmatiques, dissolutions de calcites localisées autour du corps igné, des coatings d’oxyhydroxydes de fer recouvrant les ciments calcitiques précoces cataclastés et partiellement dissous, de la dolomie baroque ferreuse et des ciments de calcite magnésienne localisées exclusivement dans les fractures scellées par la série post-intrusive. De multiples déformations synsédimentaires dont des dômes, des plis forcés induits par l’ascension du magma ainsi que des glissements en périphérie sont présents dans la série pré-intrusive. Celles-ci sont recouvertes par des onlaps de la série post-intrusive témoignant du scellement de l’épisode lié à l’emplacement de l’intrusion sub-volcanique. Cette thèse constitue également un guide à la détermination d’intrusions sub-volcaniques au sein de plateformes carbonatées anciennes en caractérisant leurs signatures dont celles paléoenvironnementales et diagenétiques. Ces résultats ouvrent un domaine d’étude pluridisciplinaire pour comprendre la faculté naturelle des systèmes marins à répondre aux phénomènes de dégazages naturels de CO₂. Ils peuvent aussi être utilisés comme des témoins naturels dans le cas d’un scénario de fuite potentielle lors d’un stockage géologique de CO₂ anthropique.

Jury

Elias Samankassou, université de Genève – rapporteur
Benjamin Brigaud, université Paris-Saclay – rapporteur
Emmanuelle Vennin, université de Bourgogne – examinatrice
Arantxa Bodego, université du Pays Basque – examinatrice
Thomas Saucède, université de Bourgogne – directeur de thèse
Aurélien Virgone, TotalEnergies – codirecteur de thèse
Christophe Durlet, université de Bourgogne – invité

extrait:

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Signatures paléoenvironnementales et diagenétiques d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée

Ophélie Pascault soutiendra sa thèse mercredi 17 janvier 2024 à 14 heures dans l’amphithéâtre Ampère.

Ses travaux de thèse ont porté sur la caractérisation des signatures paléoenvironnementales et diagenétiques associées à la mise en place d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée urgonienne située dans le bassin Basco-Cantabre qui, durant le Crétacé inférieur est hyper-aminci.

 

Résumé

Les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques des intrusions sub-volcaniques pouvant être à l’origine de systèmes hydrothermaux sont peu connues en domaine marin peu profond, en particulier en milieu carbonaté. Une intrusion sub-volcanique correspond à l'arrêt d'une progression magmatique à quelques centaines, voire dizaines de mètres sous l'interface eau-sédiment. Celle-ci peut générer des émanations hydrothermales majoritairement riches en dioxyde de carbone (CO₂) d'origine magmatique qui peuvent à la fois être à l'origine d'une acidification locale des eaux marines, limitant ainsi la précipitation des carbonates, mais paradoxalement doper de façon efficace cette production carbonatée, en périphérie de ces émanations hydrothermales. Ces exhalations peuvent contenir d'autres types d'éléments chimiques en abondance sous forme liquide ou gazeuse tels que la silice, le fer, le magnésium, le calcium ou encore le méthane. La présente thèse s'est intéressée à étudier les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques de circulations de fluides hydrothermaux pouvant être issues d'évents (fluides chauds) ou de suintements (fluides froids à tempérés) dans un contexte de plateforme carbonatée : la plateforme carbonatée urgonienne (Crétacé inférieur) de Duranguesado, dans le Bassin Basco Cantabre (Espagne). Les signatures de l'emplacement du corps igné de Larrano requalifié en intrusion sub-volcanique grâce aux présents travaux ont été étudiées par une approche pluridisciplinaire alliant structurale, sédimentologie, paléontologie, diagenèse, géochimie et datation U-Pb. Cette thèse démontre la possibilité d'une baisse de la production carbonatée autour de l'intrusion sub-volcanique où des communautés de spongiaires hyper-silicifiantes (Demospsonges, Lithistides) dont le développement est conditionné par à des exhalations de fluides riches en silice ont été découvertes. Une anomalie diagenétique témoignant de phases éogenétiques spécifiques dont le développement est spatialement et chronologiquement lié à l'intrusion a été détaillée. Celle-ci comporte des fractures cataclastiques syn-magmatiques, dissolutions de calcites localisées autour du corps igné, des coatings d'oxyhydroxydes de fer recouvrant les ciments calcitiques précoces cataclastés et partiellement dissous, de la dolomie baroque ferreuse et des ciments de calcite magnésienne localisées exclusivement dans les fractures scellées par la série post-intrusive. De multiples déformations synsédimentaires dont des dômes, des plis forcés induits par l'ascension du magma ainsi que des glissements en périphérie sont présents dans la série pré-intrusive. Celles-ci sont recouvertes par des onlaps de la série post-intrusive témoignant du scellement de l'épisode lié à l'emplacement de l'intrusion sub-volcanique. Cette thèse constitue également un guide à la détermination d'intrusions sub-volcaniques au sein de plateformes carbonatées anciennes en caractérisant leurs signatures dont celles paléoenvironnementales et diagenétiques. Ces résultats ouvrent un domaine d’étude pluridisciplinaire pour comprendre la faculté naturelle des systèmes marins à répondre aux phénomènes de dégazages naturels de CO₂. Ils peuvent aussi être utilisés comme des témoins naturels dans le cas d’un scénario de fuite potentielle lors d’un stockage géologique de CO₂ anthropique.

 

Jury

Elias Samankassou, université de Genève - rapporteur
Benjamin Brigaud, université Paris-Saclay - rapporteur
Emmanuelle Vennin, université de Bourgogne - examinatrice
Arantxa Bodego, université du Pays Basque - examinatrice
Thomas Saucède, université de Bourgogne - directeur de thèse
Aurélien Virgone, TotalEnergies - codirecteur de thèse
Christophe Durlet, université de Bourgogne - invité