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

Début de thèse : septembre 2020

Soutenue le 17 janvier 2024

Financement : employée du secteur privé (Modis)

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

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans une démarche de compréhension des phénomènes de dégazages naturels de CO₂ en milieu marin. Les systèmes hydrothermaux liés à l’emplacement d’intrusions sub-volcaniques représentent une fenêtre pour comprendre ces phénomènes, notamment dans l’actuel. Bien que nombreuses, les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques de ces systèmes restent peu étudiées, en particulier en domaine marin peu profond et notamment en contexte carbonaté. Une intrusion sub-volcanique correspond à l’arrêt d’une progression magmatique à quelques centaines ou dizaines de mètres sous l’interface eau-sédiment. Celle-ci reste parfois invisible sur le fond marin, ce qui explique pourquoi les études portant sur les effets de ce type d’intrusion sont rares. Dans d’autres cas, son emplacement peut générer des cellules hydrothermales majoritairement riches en CO₂ d’origine magmatique. L’un des objectifs de cette thèse est de décrypter l’impact de l’incorporation de ce CO₂ d’origine magmatique sur la genèse et la diagenèse des carbonates en domaine marin ouvert où les effets de dilution sont importants.

Le corps igné de Larrano recoupant la plateforme carbonatée urgonienne (Crétacé inférieur) de Duranguesado, située dans le domaine hyper-aminci du Bassin Basco Cantabre (Espagne) a été le point focal de la thèse. Une approche pluridisciplinaire combinant géologie structurale, sédimentologie, paléontologie, diagenèse, géochimie et datation U-Pb a été nécessaire pour déconvoluer les signatures de l’emplacement de ce corps igné. Cette méthodologie innovante a permis de requalifier ce corps magmatique en intrusion sub-volcanique. L’ensemble de ce travail a également permis d’établir une chronologie d’emplacement de cette intrusion sub-volcanique. Les résultats soulignent la possibilité d’une influence sur la production carbonatée et sur la diagenèse par l’intrusion sub-volcanique de Larrano. Trois éléments principaux permettent de discriminer cette relation :
1) D’ordre paléontologique : les spiculites décrites historiquement sur le site comportent des communautés de spongiaires hyper-silicifiantes (Demosponges, Lithistides). Leur développement ponctuel et atypique au sein de la plateforme carbonatée semble conditionné par des apports massifs en silice dissoute (dont la teneur peut atteindre jusqu’à 10 fois celle de l’eau de mer moderne). Ces afflux siliceux sont compatibles avec des exhalations de fluides riches en silice, courantes en domaine magmatique.
2) D’ordre diagenétique : l’anomalie éogenétique découverte à Larrano comprend des fractures cataclastiques, des dissolutions de calcites, des coatings d’oxyhydroxydes de fer, de la dolomie baroque ferreuse et des ciments de calcite magnésienne. Ces phases éogenétiques enregistrent essentiellement les étapes syn- et post-intrusives.
3) D’ordre structurale : les multiples déformations synsédimentaires observées dans la série pré-intrusive (structures en duplex, slumps) encadrent une zone de dômes et de plis forcés. Ces manifestations géométriques et topographiques sont cohérentes avec une remontée de magma, déformant localement la série pré-intrusive. Ces déformations sont recouvertes par des onlaps de la série post-intrusive peu déformée.
Ces signatures paléontologiques, diagenétiques et structurales témoignent de la complexité liée à l’emplacement d’une intrusion sub-volcanique en domaine marin peu profond carbonaté. Pour enrichir cette thématique, une synthèse bibliographique portant sur ces interactions complexes a été réalisée à partir d’une centaine d’exemples anciens et actuels. De celle-ci ont été identifiés 14 critères, dont la fiabilité est discutée, pour l’initiation d’un outil (vade-mecum) permettant de contraindre l’emplacement d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée.

Pour approfondir l’impact des phénomènes de dégazages naturels de CO₂ en milieu marin, cette thèse s’est intéressée à un système actuel (le lagon de Mayotte). Plusieurs similitudes avec les exemples traités dans cette synthèse y sont observées, notamment une influence locale de l’ordre du kilomètre et la présence prépondérante de communautés microbiennes et d’algues vertes au niveau des zones de suintements. Ces résultats ouvrent un domaine d’étude pluridisciplinaire pour comprendre la faculté naturelle des systèmes marins à s’adapter aux phénomènes de dégazages naturels de CO₂. Ils peuvent aussi être utilisés comme des témoins naturels d’un scénario de fuite potentielle lors d’un stockage géologique de CO₂ anthropique.

Mots-clés

paléoenvironnement ; diagenèse précoce ; plateforme carbonatée ; intrusion sub-volcanique ; système hydrothermal ; Crétacé inférieur ; bassin Basco Cantabre

Comité de suivi de thèse

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

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:

lien_externe:

titre:

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

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:

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

Début de thèse : septembre 2020

Soutenue le 17 janvier 2024

Financement : employée du secteur privé (Modis)

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

 

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans une démarche de compréhension des phénomènes de dégazages naturels de CO₂ en milieu marin. Les systèmes hydrothermaux liés à l’emplacement d’intrusions sub-volcaniques représentent une fenêtre pour comprendre ces phénomènes, notamment dans l’actuel. Bien que nombreuses, les signatures paléoenvironnementales et diagenétiques de ces systèmes restent peu étudiées, en particulier en domaine marin peu profond et notamment en contexte carbonaté. Une intrusion sub-volcanique correspond à l’arrêt d’une progression magmatique à quelques centaines ou dizaines de mètres sous l’interface eau-sédiment. Celle-ci reste parfois invisible sur le fond marin, ce qui explique pourquoi les études portant sur les effets de ce type d’intrusion sont rares. Dans d’autres cas, son emplacement peut générer des cellules hydrothermales majoritairement riches en CO₂ d’origine magmatique. L’un des objectifs de cette thèse est de décrypter l’impact de l’incorporation de ce CO₂ d’origine magmatique sur la genèse et la diagenèse des carbonates en domaine marin ouvert où les effets de dilution sont importants.

Le corps igné de Larrano recoupant la plateforme carbonatée urgonienne (Crétacé inférieur) de Duranguesado, située dans le domaine hyper-aminci du Bassin Basco Cantabre (Espagne) a été le point focal de la thèse. Une approche pluridisciplinaire combinant géologie structurale, sédimentologie, paléontologie, diagenèse, géochimie et datation U-Pb a été nécessaire pour déconvoluer les signatures de l’emplacement de ce corps igné. Cette méthodologie innovante a permis de requalifier ce corps magmatique en intrusion sub-volcanique. L’ensemble de ce travail a également permis d’établir une chronologie d’emplacement de cette intrusion sub-volcanique. Les résultats soulignent la possibilité d’une influence sur la production carbonatée et sur la diagenèse par l’intrusion sub-volcanique de Larrano. Trois éléments principaux permettent de discriminer cette relation :
1) D’ordre paléontologique : les spiculites décrites historiquement sur le site comportent des communautés de spongiaires hyper-silicifiantes (Demosponges, Lithistides). Leur développement ponctuel et atypique au sein de la plateforme carbonatée semble conditionné par des apports massifs en silice dissoute (dont la teneur peut atteindre jusqu’à 10 fois celle de l’eau de mer moderne). Ces afflux siliceux sont compatibles avec des exhalations de fluides riches en silice, courantes en domaine magmatique.
2) D’ordre diagenétique : l’anomalie éogenétique découverte à Larrano comprend des fractures cataclastiques, des dissolutions de calcites, des coatings d’oxyhydroxydes de fer, de la dolomie baroque ferreuse et des ciments de calcite magnésienne. Ces phases éogenétiques enregistrent essentiellement les étapes syn- et post-intrusives.
3) D’ordre structurale : les multiples déformations synsédimentaires observées dans la série pré-intrusive (structures en duplex, slumps) encadrent une zone de dômes et de plis forcés. Ces manifestations géométriques et topographiques sont cohérentes avec une remontée de magma, déformant localement la série pré-intrusive. Ces déformations sont recouvertes par des onlaps de la série post-intrusive peu déformée.
Ces signatures paléontologiques, diagenétiques et structurales témoignent de la complexité liée à l’emplacement d’une intrusion sub-volcanique en domaine marin peu profond carbonaté. Pour enrichir cette thématique, une synthèse bibliographique portant sur ces interactions complexes a été réalisée à partir d’une centaine d’exemples anciens et actuels. De celle-ci ont été identifiés 14 critères, dont la fiabilité est discutée, pour l’initiation d’un outil (vade-mecum) permettant de contraindre l’emplacement d’une intrusion sub-volcanique au sein d’une plateforme carbonatée.

Pour approfondir l’impact des phénomènes de dégazages naturels de CO₂ en milieu marin, cette thèse s’est intéressée à un système actuel (le lagon de Mayotte). Plusieurs similitudes avec les exemples traités dans cette synthèse y sont observées, notamment une influence locale de l’ordre du kilomètre et la présence prépondérante de communautés microbiennes et d’algues vertes au niveau des zones de suintements. Ces résultats ouvrent un domaine d’étude pluridisciplinaire pour comprendre la faculté naturelle des systèmes marins à s’adapter aux phénomènes de dégazages naturels de CO₂. Ils peuvent aussi être utilisés comme des témoins naturels d’un scénario de fuite potentielle lors d’un stockage géologique de CO₂ anthropique.

 

 

Mots-clés

paléoenvironnement ; diagenèse précoce ; plateforme carbonatée ; intrusion sub-volcanique ; système hydrothermal ; Crétacé inférieur ; bassin Basco Cantabre

 

Comité de suivi de thèse

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

 

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

date_de_soutenance_these:

17 janvier 2024

date_de_fin_these_numerique:

20240116