Influence de la déformation évaporitique sur l’architecture sédimentaire : approche couplée terrain – modélisation stratigraphique (exemples du nord et du sud-est de l’Espagne)

Soutenue le 5 décembre 2013

Financement : bourse CIFRE

Directeurs : Emmanuelle Vennin et Guy Desaubliaux (GDF-Suez)

Début de la thèse : mars 2010

Résumé

La déformation des évaporites a toujours suscité l’intérêt de nombreux géologues notamment pour ses structures emblématiques que sont les diapirs de sels. Leur formation résulte de l’interaction entre différents facteurs tels que la tectonique et la surcharge sédimentaire mais également des propriétés particulières des minéraux évaporitiques (comportement mécanique visqueux). La déformation évaporitique perturbe l’enregistrement sédimentaire ce qui permet d’en étudier la cinématique et l’origine. L’étude pluridisciplinaire couplant une approche de terrain et de modélisation stratigraphique entreprise dans ce travail explore les interactions entre la déformation évaporitique et la sédimentation. Pour cela, deux chantiers ont été sélectionnés afin d’illustrer différents aspects de la déformation des évaporites et de son enregistrement par la sédimentation.

Le premier cas d’étude correspond à la modélisation stratigraphique du remplissage du bassin de Sorbas (SE Espagne) au cours du Messinien terminal pendant la crise de salinité en Méditerranée. Cette période enregistre le développement de plates-formes mixtes carbonatées-silicoclastiques dont l’évolution est en partie contrôlée par la déformation évaporitiques et dont les structures reconnues rappellent, à une échelle inférieure, celles observées en contexte de marge passive (rollovers et antiformes en carapace de tortue). Une approche quantitative a montré que la déformation évaporitique perturbait localement l’espace d’accommodation en modifiant la distribution des dépocentres. Elle permet de confirmer l’importance de changement de production carbonatée par le passage d’une sédimentation dominée par des ooïdes vers un système caractérisé par une prolifération des communautés microbialithiques.

Le second chantier porte sur le diapir de Poza de la Sal (N Espagne), qui montre une activité polyphasée et résulte de la mise en mouvement d’évaporites triasiques. L’évolution de cette structure est intimement liée à la structuration régionale. Ce diapir montre une première phase de croissance entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur en lien avec une phase de rifting enregistrée sur l’ensemble de la marge Nord-Ibérique, avant d’être réactivée au cours d’une phase compressive cénozoïque associée à l’orogenèse pyrénéenne. Une étude détaillée de la série sédimentaire syn-orogénique a permis de différencier un contrôle local relatif à la croissance du diapir, d’un contrôle régional lié à la structuration de la marge.

Ce travail a de nombreuses implications dans la compréhension de l’influence de la déformation évaporitique sur la sédimentation et notamment dans la prédiction de l’architecture sédimentaire. Ces cas d’études sont comparés à d’autres exemples en contexte de marge passive ou orogénique, offrant de nouveaux modèles reproductibles dans l’exploration d’hydrocarbures.

Mots-clés

déformation évaporitique ; relations sédimentation / déformation évaporitique ; diapirisme ; instabilités gravitaires ; modélisation stratigraphique ; plates-formes carbonatées ; cônes alluviaux

Membres du jury

Cécile Robin, université de Rennes 1 – rapporteur
Frédéric Boulvain, université de Liège – rapporteur
Jean-Paul Callot, université de Pau et des Pays de l’Adour – examinateur
Marc Floquiet, Aix-Marseille université – examinateur
Philippe Razin, ENSEGID – examinateur
Guy Desaubliaux, GDF SUEZ EPI – invité
Didier Granjeon, Ingénieur, IFP Energies Nouvelles – invité
Raphael Bourillot, ENSEGID – coencadrant
Emmanuelle Vennin, université de Bourgogne – directrice

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mars 2010

date_de_soutenance:

5 décembre 2013

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Influence de la déformation évaporitique sur l'architecture sédimentaire : approche couplée terrain - modélisation stratigraphique (exemples du nord et du sud-est de l'Espagne)

Soutenue le 5 décembre 2013

Financement : bourse CIFRE

Directeurs : Emmanuelle Vennin et Guy Desaubliaux (GDF-Suez)

Début de la thèse : mars 2010

 

Résumé

La déformation des évaporites a toujours suscité l’intérêt de nombreux géologues notamment pour ses structures emblématiques que sont les diapirs de sels. Leur formation résulte de l’interaction entre différents facteurs tels que la tectonique et la surcharge sédimentaire mais également des propriétés particulières des minéraux évaporitiques (comportement mécanique visqueux). La déformation évaporitique perturbe l’enregistrement sédimentaire ce qui permet d’en étudier la cinématique et l’origine. L’étude pluridisciplinaire couplant une approche de terrain et de modélisation stratigraphique entreprise dans ce travail explore les interactions entre la déformation évaporitique et la sédimentation. Pour cela, deux chantiers ont été sélectionnés afin d’illustrer différents aspects de la déformation des évaporites et de son enregistrement par la sédimentation.

Le premier cas d’étude correspond à la modélisation stratigraphique du remplissage du bassin de Sorbas (SE Espagne) au cours du Messinien terminal pendant la crise de salinité en Méditerranée. Cette période enregistre le développement de plates-formes mixtes carbonatées-silicoclastiques dont l’évolution est en partie contrôlée par la déformation évaporitiques et dont les structures reconnues rappellent, à une échelle inférieure, celles observées en contexte de marge passive (rollovers et antiformes en carapace de tortue). Une approche quantitative a montré que la déformation évaporitique perturbait localement l’espace d’accommodation en modifiant la distribution des dépocentres. Elle permet de confirmer l’importance de changement de production carbonatée par le passage d’une sédimentation dominée par des ooïdes vers un système caractérisé par une prolifération des communautés microbialithiques.

Le second chantier porte sur le diapir de Poza de la Sal (N Espagne), qui montre une activité polyphasée et résulte de la mise en mouvement d’évaporites triasiques. L’évolution de cette structure est intimement liée à la structuration régionale. Ce diapir montre une première phase de croissance entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur en lien avec une phase de rifting enregistrée sur l’ensemble de la marge Nord-Ibérique, avant d’être réactivée au cours d’une phase compressive cénozoïque associée à l’orogenèse pyrénéenne. Une étude détaillée de la série sédimentaire syn-orogénique a permis de différencier un contrôle local relatif à la croissance du diapir, d’un contrôle régional lié à la structuration de la marge.

Ce travail a de nombreuses implications dans la compréhension de l’influence de la déformation évaporitique sur la sédimentation et notamment dans la prédiction de l’architecture sédimentaire. Ces cas d’études sont comparés à d’autres exemples en contexte de marge passive ou orogénique, offrant de nouveaux modèles reproductibles dans l’exploration d’hydrocarbures.

Mots-clés

déformation évaporitique ; relations sédimentation / déformation évaporitique ; diapirisme ; instabilités gravitaires ; modélisation stratigraphique ; plates-formes carbonatées ; cônes alluviaux

Membres du jury

Cécile Robin, université de Rennes 1 – rapporteur
Frédéric Boulvain, université de Liège – rapporteur
Jean-Paul Callot, université de Pau et des Pays de l'Adour – examinateur
Marc Floquiet, Aix-Marseille université – examinateur
Philippe Razin, ENSEGID – examinateur
Guy Desaubliaux, GDF SUEZ EPI – invité
Didier Granjeon, Ingénieur, IFP Energies Nouvelles – invité
Raphael Bourillot, ENSEGID – coencadrant
Emmanuelle Vennin, université de Bourgogne – directrice

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Influence de la déformation évaporitique sur l'architecture sédimentaire : approche couplée terrain - modélisation stratigraphique (exemples du nord et du sud-est de l'Espagne)

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5 décembre 2013

extrait:

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20131205

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Kolodka

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Influence de la déformation évaporitique sur l'architecture sédimentaire : approche couplée terrain - modélisation stratigraphique (exemples du nord et du sud-est de l'Espagne)