• Français
  • English

thèse d’Ophélie Pascault

Etiquette(s) : thèse géologie thèse paléontologie

Field on the Basque Cantabrian Contry - Urgonian carbonate platforme intruded by magmatic volcanism Rôle des fluides hypogéens dans l’implantation et la croissance de vastes corps carbonatés sous-marins. Cas de la marge en hyper-extension de l’Aptien-Albien du bassin basco-cantabre

 

Début de thèse : septembre 2020

Financement : Employé du secteur privé (Modis)

Directeur : Thomas Sacède (Enseignant-chercheur / Biogéosciences)
Co-directeur : Aurélien Virgone (Chef projet carbonate, R&D TOTAL S.A)
Encadrant : Christophe Durlet (Enseignant-chercheur / Biogéosciences)

 

Résumé

Les zones profondément fracturées des croûtes océaniques sont propices à des circulations ascendantes de fluides hypogéens (eaux et gaz) pouvant arriver jusqu’à l’interface eau-sédiment. Sur le fond de l’océan, ces remontées sont alors susceptibles d’influencer des minéralisations, des dissolutions et des écosystèmes particuliers. Parmi ces fluides, ceux riches en CH4, en H2S, en Ca++ ou en Mg++ sont connus pour alimenter des précipitations carbonatées (Peckmann et al., 1999 ; Campbell, 2006), souvent en étroite alliance avec des communautés biologiques qui contrôlent en partie les faciès obtenus, notamment leur porosité.

Dans le domaine marin, ces remontées hypogènes sont elles aussi connues pour générer des chimiohermes, c’est à dire des bioconstructions dont une partie des communautés biologiques a une activité chimiotrophique participant à la bio-précipitation de carbonates. Ces chimiohermes ont une taille décimétrique (Franchi et al., 2014) à hectométrique (Berndt et al., 2016) et sont documentés aussi bien dans l’actuel que dans l’ancien. Dans une large majorité ils sont liés à des remontées d’hydrocarbures (méthane, pétrole …), et se développent en milieu marin relativement profond, dans l’offshore inférieur ou supérieur.

Les remontées hypogènes sont rarement prises en compte dans les facteurs pouvant contrôler l’implantation et la croissance de réservoirs carbonatés marins (Hovland, 2008). Concernant les remontées sous-marines de CO2, elles sont surtout connues (essentiellement dans l’actuel) pour favoriser la production de matière organique et pour générer des dissolutions de carbonates à l’interface eau-sédiment, via une diminution locale du Ph (Agostini et al., 2018 ; Pichler et al., 2019) et non pour promouvoir leur précipitation.

Pour autant, en s’éloignant des évents à CO2, il n’est pas impossible que des phénomènes de dégazage ou de consommation photosynthétique du CO2 entrainent à l’inverse une précipitation/re-précipitation des carbonates. Cette possibilité d’un partitionnement entre zones sous-marines de dissolution (bien démontré dans l’actuel) et de précipitation (plus rare, Pishler & Dix, 1996) est assez peu documentée dans l’actuel et reste non prouvée dans l’ancien.

Le présent travail de thèse s’attachera à évaluer si en milieu marin peu profond des remontées hypogènes ont pu participer à l’implantation, puis à la croissance de corps carbonatés volumineux et poreux, susceptibles de former des réservoirs à hydrocarbures. Outre l’influence de remontées de méthane et de pétrole déjà connues pour former des chimiohermes, il devra être examiné la possibilité que des remontées de CO2 ou d’eaux riches en Ca++ ou Mg++, voir en fer, en silice ou en soufre, soient également impliquées.

L’approche scientifique sera (i) structurale et géodynamique (pour sélectionner des cibles implantées sur des zones de fractures synsédimentaires susceptibles d’avoir délivré des fluides hypogènes), (ii) sédimentologique (faciès et architectures des réservoirs potentiels), (iii) paléontologique (pour étudier les éventuelles faunes spécifiques), (iv) géochimiques (pour rechercher les traceurs des remontées hypogènes) et (v) diagénétique (pour caractériser le timing des remontées hypogènes et appréhender l’évolution temporelle de la trame poreuse).

Afin de répondre à cette problématique, le Bassin Basco-Cantabre (BCB), au nord de l’Espagne, sera l’objet d’étude. Ce bassin offre un exemple relativement bien exposé et étudié de marge ayant enregistré une phase d’hyper-extension au cours de l’Aptien-Albien (Garcia-Senz et al., 2019). En relation avec l’ouverture de l’Atlantique, il expose notamment les plateformes carbonatées dites « Urgoniennes » présentant des faciès variés, dont de vastes bioconstructions de type mudmounds (Pascal, 1985). Il expose aussi plusieurs cas de volcanisme synsédimentaire avec des épanchements sous-marins, des dykes ou des pyroclastiques qui peuvent s’intercaler aussi bien dans des séries de plateformes que dans des séries de bassin (Robador & Garcia de Cortazar, 1986 ; Fernandez-Mendiola & Garcia-Mondéjar, 2003).

Silicite facies located in the post volcanism event interval - hydrothermalism paroxysm? Spiculites on field / in thin section located in the post volcanism event interval - hydrothermalism activity? Lumachella of bivalves located in the post volcanism event interval - hydrothermalism activity?

Bibliographie

Agostini, S., Harvey, B. P., Wada, S., Kon, K., Milazzo, M., Inaba, K., & Hall-Spencer, J. M. (2018). Ocean acidification drives community shifts towards simplified non-calcified habitats in a subtropical− temperate transition zone. Scientific reports, 8(1), 11354.

Berndt, C., Hensen, C., Mortera-Gutierrez, C., Sarkar, S., Geilert, S., Schmidt, M., … & Muff, S. (2016). Rifting under steam—How rift magmatism triggers methane venting from sedimentary basins. Geology, 44(9), 767-770.

Campbell, K.A. (2006). Hydrocarbon seep and hydrothermal vent palaeoenvironments and paleontology: past developments and future research directions. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 232, 362–407

Fernández‐Mendiola, P. A., & Garcia‐Mondéjar, J. (2003). Carbonate platform growth influenced by contemporaneous basaltic intrusion (Albian of Larrano, Spain). Sedimentology, 50(5), 961-978.

Franchi, F., Cavalazzi, B., Pierre, C., Barbieri, R. (2014). New evidences of hydrothermal fluids circulation at the Devonian Kess Kess mounds, Hamar Laghdad (eastern Anti- Atlas, Morocco). Geological Journal 50, 634–650.

Garcia-Senz, J., Parias, A. P., Galán, C. A., Ruiz-Constán, A., Moreno, A. R., & Rodríguez-Fernández, L. R. (2019). Inversion of the North-Iberian hyperextended margin: the role of exhumed mantle indentation during continental collision. Geological Society, London, Special Publications, 490, SP490-2019.

Hovland, M. (2008). Deep-Water Coral Reefs. Unique Biodiversity Hot-Spots. Publié en Janvier 2008, par Springer.

Pascal, A. (1985). Les systèmes biosédimentaires urgoniens (Aptien-Albien) sur la marge nord-ibérique (Doctoral dissertation). Université de Dijon.

Peckmann, J., Walliser, O.H., Riegel, W., Reitner, J,. (1999). Signatures of hydrocarbon venting in a Middle Devonian car-bonate mound (Hollard Mound) at the Hamar Laghdad (Antiatlas, Morocco). Facies 40:281–296.

Pichler, T., & Dix, G. R. (1996). Hydrothermal venting within a coral reef ecosystem, Ambitle Island, Papua New Guinea. Geology, 24(5), 435-438.

Pichler, T., Biscéré, T., Kinch, J., Zampighi, M., Houlbrèque, F., & Rodolfo-Metalpa, R. (2019). Suitability of the shallow water hydrothermal system at Ambitle Island (Papua New Guinea) to study the effect of high pCO2 on coral reefs. Marine pollution bulletin, 138, 148-158.

Robador, A., & Garcia de Cortazar, A. (1986). Depositos vulcanosedimentarios en el Aptiense-Albiense de la Cuenca Vasco-Cantabriaca y su relacion con fracturas de actuacion sinsedimentaria. Abstract, 11th Spanish Sedimentological Congress, Barcelona, P. 149.

 

Mots-clés

carbonates marins, hydrothermalisme, récifs, mounds, volcanisme, Crétacé inférieur, Espagne

 

Comité de suivi de thèse

Thomas Saucède – directeur
Aurélien Virgone – codirecteur
Christophe Durlet – encadrant
Arnaud Brayard – interne, Biogéoscience
Stephan Jorry – externe, Ifremer

extrait:
lien_externe:
titre:
Rôle des fluides hypogéens dans l’implantation et la croissance de vastes corps carbonatés sous-marins. Cas de la marge en hyper-extension de l’Aptien-Albien du bassin basco-cantabre
date_de_debut_these:
septembre 2020
nom:
Pascault
date_de_debut_these_numerique:
202010
kc_data:
a:8:{i:0;s:0:"";s:4:"mode";s:0:"";s:3:"css";s:0:"";s:9:"max_width";s:0:"";s:7:"classes";s:0:"";s:9:"thumbnail";s:0:"";s:9:"collapsed";s:0:"";s:9:"optimized";s:0:"";}
kc_raw_content:

Field on the Basque Cantabrian Contry - Urgonian carbonate platforme intruded by magmatic volcanism Rôle des fluides hypogéens dans l’implantation et la croissance de vastes corps carbonatés sous-marins. Cas de la marge en hyper-extension de l’Aptien-Albien du bassin basco-cantabre

 

Début de thèse : septembre 2020

Financement : Employé du secteur privé (Modis)

Directeur : Thomas Sacède (Enseignant-chercheur / Biogéosciences)
Co-directeur : Aurélien Virgone (Chef projet carbonate, R&D TOTAL S.A)
Encadrant : Christophe Durlet (Enseignant-chercheur / Biogéosciences)

 

Résumé

Les zones profondément fracturées des croûtes océaniques sont propices à des circulations ascendantes de fluides hypogéens (eaux et gaz) pouvant arriver jusqu’à l’interface eau-sédiment. Sur le fond de l’océan, ces remontées sont alors susceptibles d’influencer des minéralisations, des dissolutions et des écosystèmes particuliers. Parmi ces fluides, ceux riches en CH4, en H2S, en Ca++ ou en Mg++ sont connus pour alimenter des précipitations carbonatées (Peckmann et al., 1999 ; Campbell, 2006), souvent en étroite alliance avec des communautés biologiques qui contrôlent en partie les faciès obtenus, notamment leur porosité.

Dans le domaine marin, ces remontées hypogènes sont elles aussi connues pour générer des chimiohermes, c’est à dire des bioconstructions dont une partie des communautés biologiques a une activité chimiotrophique participant à la bio-précipitation de carbonates. Ces chimiohermes ont une taille décimétrique (Franchi et al., 2014) à hectométrique (Berndt et al., 2016) et sont documentés aussi bien dans l’actuel que dans l’ancien. Dans une large majorité ils sont liés à des remontées d’hydrocarbures (méthane, pétrole …), et se développent en milieu marin relativement profond, dans l’offshore inférieur ou supérieur.

Les remontées hypogènes sont rarement prises en compte dans les facteurs pouvant contrôler l’implantation et la croissance de réservoirs carbonatés marins (Hovland, 2008). Concernant les remontées sous-marines de CO2, elles sont surtout connues (essentiellement dans l’actuel) pour favoriser la production de matière organique et pour générer des dissolutions de carbonates à l’interface eau-sédiment, via une diminution locale du Ph (Agostini et al., 2018 ; Pichler et al., 2019) et non pour promouvoir leur précipitation.

Pour autant, en s’éloignant des évents à CO2, il n’est pas impossible que des phénomènes de dégazage ou de consommation photosynthétique du CO2 entrainent à l’inverse une précipitation/re-précipitation des carbonates. Cette possibilité d’un partitionnement entre zones sous-marines de dissolution (bien démontré dans l’actuel) et de précipitation (plus rare, Pishler & Dix, 1996) est assez peu documentée dans l’actuel et reste non prouvée dans l’ancien.

Le présent travail de thèse s’attachera à évaluer si en milieu marin peu profond des remontées hypogènes ont pu participer à l’implantation, puis à la croissance de corps carbonatés volumineux et poreux, susceptibles de former des réservoirs à hydrocarbures. Outre l’influence de remontées de méthane et de pétrole déjà connues pour former des chimiohermes, il devra être examiné la possibilité que des remontées de CO2 ou d’eaux riches en Ca++ ou Mg++, voir en fer, en silice ou en soufre, soient également impliquées.

L’approche scientifique sera (i) structurale et géodynamique (pour sélectionner des cibles implantées sur des zones de fractures synsédimentaires susceptibles d’avoir délivré des fluides hypogènes), (ii) sédimentologique (faciès et architectures des réservoirs potentiels), (iii) paléontologique (pour étudier les éventuelles faunes spécifiques), (iv) géochimiques (pour rechercher les traceurs des remontées hypogènes) et (v) diagénétique (pour caractériser le timing des remontées hypogènes et appréhender l’évolution temporelle de la trame poreuse).

Afin de répondre à cette problématique, le Bassin Basco-Cantabre (BCB), au nord de l’Espagne, sera l’objet d’étude. Ce bassin offre un exemple relativement bien exposé et étudié de marge ayant enregistré une phase d’hyper-extension au cours de l’Aptien-Albien (Garcia-Senz et al., 2019). En relation avec l’ouverture de l’Atlantique, il expose notamment les plateformes carbonatées dites « Urgoniennes » présentant des faciès variés, dont de vastes bioconstructions de type mudmounds (Pascal, 1985). Il expose aussi plusieurs cas de volcanisme synsédimentaire avec des épanchements sous-marins, des dykes ou des pyroclastiques qui peuvent s’intercaler aussi bien dans des séries de plateformes que dans des séries de bassin (Robador & Garcia de Cortazar, 1986 ; Fernandez-Mendiola & Garcia-Mondéjar, 2003).

Silicite facies located in the post volcanism event interval - hydrothermalism paroxysm? Spiculites on field / in thin section located in the post volcanism event interval - hydrothermalism activity? Lumachella of bivalves located in the post volcanism event interval - hydrothermalism activity?

Bibliographie

Agostini, S., Harvey, B. P., Wada, S., Kon, K., Milazzo, M., Inaba, K., & Hall-Spencer, J. M. (2018). Ocean acidification drives community shifts towards simplified non-calcified habitats in a subtropical− temperate transition zone. Scientific reports, 8(1), 11354.

Berndt, C., Hensen, C., Mortera-Gutierrez, C., Sarkar, S., Geilert, S., Schmidt, M., ... & Muff, S. (2016). Rifting under steam—How rift magmatism triggers methane venting from sedimentary basins. Geology, 44(9), 767-770.

Campbell, K.A. (2006). Hydrocarbon seep and hydrothermal vent palaeoenvironments and paleontology: past developments and future research directions. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 232, 362–407

Fernández‐Mendiola, P. A., & Garcia‐Mondéjar, J. (2003). Carbonate platform growth influenced by contemporaneous basaltic intrusion (Albian of Larrano, Spain). Sedimentology, 50(5), 961-978.

Franchi, F., Cavalazzi, B., Pierre, C., Barbieri, R. (2014). New evidences of hydrothermal fluids circulation at the Devonian Kess Kess mounds, Hamar Laghdad (eastern Anti- Atlas, Morocco). Geological Journal 50, 634–650.

Garcia-Senz, J., Parias, A. P., Galán, C. A., Ruiz-Constán, A., Moreno, A. R., & Rodríguez-Fernández, L. R. (2019). Inversion of the North-Iberian hyperextended margin: the role of exhumed mantle indentation during continental collision. Geological Society, London, Special Publications, 490, SP490-2019.

Hovland, M. (2008). Deep-Water Coral Reefs. Unique Biodiversity Hot-Spots. Publié en Janvier 2008, par Springer.

Pascal, A. (1985). Les systèmes biosédimentaires urgoniens (Aptien-Albien) sur la marge nord-ibérique (Doctoral dissertation). Université de Dijon.

Peckmann, J., Walliser, O.H., Riegel, W., Reitner, J,. (1999). Signatures of hydrocarbon venting in a Middle Devonian car-bonate mound (Hollard Mound) at the Hamar Laghdad (Antiatlas, Morocco). Facies 40:281–296.

Pichler, T., & Dix, G. R. (1996). Hydrothermal venting within a coral reef ecosystem, Ambitle Island, Papua New Guinea. Geology, 24(5), 435-438.

Pichler, T., Biscéré, T., Kinch, J., Zampighi, M., Houlbrèque, F., & Rodolfo-Metalpa, R. (2019). Suitability of the shallow water hydrothermal system at Ambitle Island (Papua New Guinea) to study the effect of high pCO2 on coral reefs. Marine pollution bulletin, 138, 148-158.

Robador, A., & Garcia de Cortazar, A. (1986). Depositos vulcanosedimentarios en el Aptiense-Albiense de la Cuenca Vasco-Cantabriaca y su relacion con fracturas de actuacion sinsedimentaria. Abstract, 11th Spanish Sedimentological Congress, Barcelona, P. 149.

 

Mots-clés

carbonates marins, hydrothermalisme, récifs, mounds, volcanisme, Crétacé inférieur, Espagne

 

Comité de suivi de thèse

Thomas Saucède - directeur
Aurélien Virgone - codirecteur
Christophe Durlet - encadrant
Arnaud Brayard - interne, Biogéoscience
Stephan Jorry - externe, Ifremer

Log In

Create an account