Dépôts carbonatés microbiens en domaine lacustre et fluviatile : fabriques et facteurs de contrôle

Soutenue le 28 août 2020

Financement : contrat doctoral, université de Bourgogne Franche-Comté

Directrice : Emmanuelle Vennin ; codirectrice : Irina Bundeleva

Début de thèse : octobre 2016

Résumé

Dans les systèmes continentaux actuels, les dépôts carbonatés liés à une activité microbienne présentent des morphologies et des compositions variées et se développent dans des environnements très différents (lacs d’eau douce, alcalins, hyper-salés, rivières, systèmes hydrothermaux, etc.). Face à la diversité des dépôts microbiens continentaux et leur spécificité, les terminologies et les classifications sont devenues multiples et complexes, rendant leur usage difficile et contraignant pour les interprétations des environnements de dépôts. Par ailleurs, la minéralisation de ces dépôts carbonatés résulte de l’interaction de facteurs biotiques (intrinsèque) et de facteurs environnementaux (extrinsèques et externes) agissant à différentes échelles. Le premier objectif de ce travail était de caractériser les morphologies et les compositions des carbonates microbiens à travers une analyse fine de ces dépôts à l’échelle macro-, méso- et microscopique. Le deuxième objectif était d’identifier les facteurs contrôlant le développement et la préservation des carbonates microbiens. Ces objectifs ont été abordés à travers trois exemples ; deux exemples lacustres fossiles : les bioconstructions à microbes et métazoaires du bassin des Limagnes (France) ; les dépôts microbiens pléistocènes du lac asséché de Winnemucca (Nevada, États-Unis) et un exemple fluviatile actuel : les tufas-microbiens de la Vallée de la Mérantaise (France). Ces trois exemples permettent de préciser et de proposer une nouvelle classification des fabriques des dépôts microbiens, de l’échelle macroscopique à microscopique. Cette classification, basée sur des critères descriptifs, facilite la caractérisation des carbonates microbiens ouvrant sur de nouvelles interprétations des environnements de dépôts. L’étude des dépôts minéralisés de la Vallée de la Mérantaise et des minéralisations obtenues lors d’expériences de précipitations des micro-organismes extraits de ces mêmes milieux ont permis de discuter du caractère biotique des minéralisations. L’origine biotique des dépôts carbonatés des Limagnes et de Winnemucca est fortement suggérée, même s’il subsiste toujours un doute quand il s’agit d’attester de l’origine biotique dans le registre fossile. Plusieurs facteurs environnementaux contrôlent la répartition, les morphologies, le développement et la préservation des dépôts microbiens dans les trois secteurs d’étude : le climat et les variations d’accommodation influencent les géométries (à l’échelle du million et du millier d’années) et les microfabriques (échelle saisonnière), le contexte géodynamique (tectonique et volcanisme) contrôle la géométrie et la répartition des dépôts microbiens à l’échelle du bassin et les failles constituent des drains pour la circulation des fluides. Les paramètres physico-chimiques des eaux s’avèrent être un facteur prépondérant dans la minéralisation des carbonates microbiens. Ils résultent de changements du bilan ionique en lien avec les apports de surface et de sub-surface dans ces différents systèmes. Enfin, la minéralisation et la préservation des dépôts microbiens sont favorisées par la présence de substrats durs et stables, qui impactent également leur morphologie. Afin de mieux comprendre l’origine et la diversité des carbonates microbiens continentaux, les études à multi-échelle s’avèrent essentielles pour discuter de l’influence des facteurs de contrôle.

Mots-clés

microbialites, tufas, environnement lacustre, environnement fluviatile, fabriques, facteurs de contrôle

Comité de suivi de thèse

Frédéric Marin, UMR 6282 Biogéosciences, université de Bourgogne, France
Elias Samankassou, université de Genève, Suisse

Composition du jury

Frédéric Boulvain, université de Liège, Belgique – rapporteur
Rudy Swennen, Katholieke, Universiteit Leuven, Belgique – rapporteur
Benjamin Brigaud, université de Paris-Saclay – examinateur
Youri  Hamon, IFP énergies nouvelles – examinateur
Pieter Visscher, University of Connecticut, USA; UBFC – examinateur
Emmanuelle Vennin, université Bourgogne Franche-Comté – directrice de thèse
Irina Bundeleva, université Bourgogne Franche-Comté – co-directrice de thèse
Eric Gaucher, Total SA, CSTJF, Pau – invité
Aurélien Virgone, Total SA, CSTJF (Pau) – invité

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Dépôts carbonatés microbiens en domaine lacustre et fluviatile : fabriques et facteurs de contrôle

Soutenue le 28 août 2020

Financement : contrat doctoral, université de Bourgogne Franche-Comté

Directrice : Emmanuelle Vennin ; codirectrice : Irina Bundeleva

Début de thèse : octobre 2016

 

Résumé

Dans les systèmes continentaux actuels, les dépôts carbonatés liés à une activité microbienne présentent des morphologies et des compositions variées et se développent dans des environnements très différents (lacs d’eau douce, alcalins, hyper-salés, rivières, systèmes hydrothermaux, etc.). Face à la diversité des dépôts microbiens continentaux et leur spécificité, les terminologies et les classifications sont devenues multiples et complexes, rendant leur usage difficile et contraignant pour les interprétations des environnements de dépôts. Par ailleurs, la minéralisation de ces dépôts carbonatés résulte de l’interaction de facteurs biotiques (intrinsèque) et de facteurs environnementaux (extrinsèques et externes) agissant à différentes échelles. Le premier objectif de ce travail était de caractériser les morphologies et les compositions des carbonates microbiens à travers une analyse fine de ces dépôts à l’échelle macro-, méso- et microscopique. Le deuxième objectif était d’identifier les facteurs contrôlant le développement et la préservation des carbonates microbiens. Ces objectifs ont été abordés à travers trois exemples ; deux exemples lacustres fossiles : les bioconstructions à microbes et métazoaires du bassin des Limagnes (France) ; les dépôts microbiens pléistocènes du lac asséché de Winnemucca (Nevada, États-Unis) et un exemple fluviatile actuel : les tufas-microbiens de la Vallée de la Mérantaise (France). Ces trois exemples permettent de préciser et de proposer une nouvelle classification des fabriques des dépôts microbiens, de l’échelle macroscopique à microscopique. Cette classification, basée sur des critères descriptifs, facilite la caractérisation des carbonates microbiens ouvrant sur de nouvelles interprétations des environnements de dépôts. L’étude des dépôts minéralisés de la Vallée de la Mérantaise et des minéralisations obtenues lors d’expériences de précipitations des micro-organismes extraits de ces mêmes milieux ont permis de discuter du caractère biotique des minéralisations. L’origine biotique des dépôts carbonatés des Limagnes et de Winnemucca est fortement suggérée, même s’il subsiste toujours un doute quand il s’agit d’attester de l’origine biotique dans le registre fossile. Plusieurs facteurs environnementaux contrôlent la répartition, les morphologies, le développement et la préservation des dépôts microbiens dans les trois secteurs d’étude : le climat et les variations d’accommodation influencent les géométries (à l’échelle du million et du millier d’années) et les microfabriques (échelle saisonnière), le contexte géodynamique (tectonique et volcanisme) contrôle la géométrie et la répartition des dépôts microbiens à l’échelle du bassin et les failles constituent des drains pour la circulation des fluides. Les paramètres physico-chimiques des eaux s’avèrent être un facteur prépondérant dans la minéralisation des carbonates microbiens. Ils résultent de changements du bilan ionique en lien avec les apports de surface et de sub-surface dans ces différents systèmes. Enfin, la minéralisation et la préservation des dépôts microbiens sont favorisées par la présence de substrats durs et stables, qui impactent également leur morphologie. Afin de mieux comprendre l’origine et la diversité des carbonates microbiens continentaux, les études à multi-échelle s’avèrent essentielles pour discuter de l’influence des facteurs de contrôle.

Mots-clés

microbialites, tufas, environnement lacustre, environnement fluviatile, fabriques, facteurs de contrôle

Comité de suivi de thèse

Frédéric Marin, UMR 6282 Biogéosciences, université de Bourgogne, France
Elias Samankassou, université de Genève, Suisse

 

Composition du jury

Frédéric Boulvain, université de Liège, Belgique – rapporteur
Rudy Swennen, Katholieke, Universiteit Leuven, Belgique – rapporteur
Benjamin Brigaud, université de Paris-Saclay – examinateur
Youri  Hamon, IFP énergies nouvelles – examinateur
Pieter Visscher, University of Connecticut, USA; UBFC – examinateur
Emmanuelle Vennin, université Bourgogne Franche-Comté – directrice de thèse
Irina Bundeleva, université Bourgogne Franche-Comté – co-directrice de thèse
Eric Gaucher, Total SA, CSTJF, Pau – invité
Aurélien Virgone, Total SA, CSTJF (Pau) – invité

extrait:

lien_externe:

titre:

Microbialites : facteurs internes et externes de leur développement

date_de_debut:

octobre 2016

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Microbialites : facteurs internes et externes de leur développement

date_de_debut_these:

octobre 2016

nom:

Roche

date_de_soutenance_these:

28 août 2020

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20200828