sédimentologue

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atlas_reptile2L’étude suivante « Les Reptiles et Synapsides fossiles de Bourgogne » vient d’être publiée dans le Hors-Série n°12-2012 de la Revue Scientifique Bourgogne-Nature intitulé ATLAS DES REPTILES DE BOURGOGNE. Cet ouvrage, coordonné par Daniel SIRUGUE et Nicolas VARANGUIN, se veut être une référence pour améliorer ses connaissances sur les Reptiles de Bourgogne. Notre étude sur les fossiles constitue un chapitre de cet Atlas. Ce chapitre vient compléter l’inventaire publié en 2013 sur les Amphibiens fossiles de Bourgogne.  De la même manière que le chapitre sur les amphibiens, il fait donc suite à deux stages universitaires de L3, réalisés en 2004, respectivement sur la « Faune et la Flore du Morvan, du Dévonien au Jurassique » (B. Brigaud) et sur l’«Inventaire, Histoire et Evolution des Reptiles et des Amphibiens fossiles en Bourgogne » (R. Bourillot). Ces deux études, comprenant deux rapports détaillés, ont servi de données de base à Georges Gand, qui les a largement complétées et adaptés à partir de ses données personnelles, de recherches bibliographiques et de plusieurs visites au Muséum d’Histoire naturelle Jacques de La Comble d’Autun. Le texte actuel correspond à un inventaire concernant les Amniotes (Synapsida et Reptiles) fossiles réalisé à partir des collections bourguignonnes. Les fossiles sont présentés dans ce chapitre dans l’ordre stratigraphique. Il montre que les Synapsida (Reptiles Mammaliens) sont représentés au Carbonifère et au Permien inférieur par quelques squelettes. Dans le reste du Permien (moyen ou moyen à supérieur) ) puis au Trias, c’est la palichnofaune qui prend le relai avec quelques empreintes de pas permiennes attribuées à des Capthorinomorpha et avec celles beaucoup plus nombreuses du Trias laissées par une faune très variée. Celle-ci comportait le groupe souche des Crurotarsi d’où sont issus les Crocodylomorpha et les Dinosauria via les Dinosauriformes qui ont laissé des petites traces de pied tridactyles, fréquentes dans le Trias moyen. A partir du Trias supérieur (Rhétien), apparaissent des restes osseux d’Ichthyosaures et de Plésiosaures qui vont être rencontrés jusqu’à la base du Crétacé supérieur. Ces Reptiles marins carnivores ont donc évolué pendant près de 100 millions d’années dans la mer bourguignonne en compagnie de Crocodiliens dont on perd la trace à la fi n du Jurassique dans notre région. La mer du Crétacé supérieur dite de la craie est riche en restes osseux de Mosasaures, grands lézards prédateurs qui semblent avoir pris le relai des Ichthyosaures et des Plésiosaures qui n’ont pas été trouvés dans le reste du Crétacé supérieur bourguignon. Quelques Dinosaures herbivores ont été recueillis dans l’Yonne. Les données paléogéographiques de cette période suggèrent la possibilité d’en trouver d’autres dans ce département. Tous les groupes de Reptiles évoqués précédemment disparaissent au cours du Crétacé supérieur et, peut-être, de manière brutale pour les Dinosaures à la limite du Crétacé et du Tertiaire (crise K-T).
Mais les Reptiles n’ont pas tous disparu car nombreuses sont les familles de Chelonia, Crocodilia, Lacertilia, , Ophidia qui vont survivre à cette crise et continuer leur évolution pendant le Tertiaire. Par suite de modifi cations paléogéographiques et climatiques, en France et en Bourgogne en particulier, hormis celles de Crocodilia, les autres vont devenir résiduelles. L’herpétofaune moderne est globalement mise en place, il y a une centaine de millénaires (Pléistocène). En Bourgogne, il y a actuellement 5 espèces de couleuvres, 1 de vipère (peut-être 2), 5 de lézards et 1 de tortue dont le suivi est assuré par des spécialistes. Face à certaines activités humaines destructrices, quelques unes de ces espèces sont menacées mais depuis une dizaine d’années plusieurs associations et organismes publiques bourguignons, français et européens ont uni leurs efforts pour que cette herpétofaune soit protégée.Amphibiens de type moderne ou Lissamphibiens puis de leurs ancêtres les Stégocéphales bien représentés dans notre région dans les terrains du Carbonifère supérieur et de l’Autunien (Permien inférieur).

Les 7 et 8 juillet, Jean-François Deconinck, Johan Schynder et Jean-Noël Proust ont organisé une sortie de terrain pour nous présenter l’origine des dépôts du Kimmeridgien et Tithonien du Boulonnais. Les différents faciès avec notamment de très belles figures sédimentaires ont permis de discuter de l’environnement de dépôt. Un niveau particulier produit très probablement par un

tsunami a été présenté. Après avoir reconstruit les environnements de dépôts, le modèle de stratigraphie séquentielle présenté a permis de discuter les facteurs contrôlant le dépôt des sédiments à la fin du Jurassique.

Le 4 juillet, la réunion thématique de l’Association des Sédimentologistes Français organisée par le laboratoire Géosciences Paris-Sud (GEOPS) sur le thème de la « Diagenèse : avancées récentes et perspectives » a réuni 110 personnes à Orsay. Cette réunion a été organisée en l’honneur de Maurice Pagel (Professeur émérite à l’Université Paris-Sud) qui s’est attaché une grande partie de sa carrière à comprendre les processus diagénétiques « i.e. transformations physiques, chimiques ou biologiques qui se produisent dans les sédiments, débutant immédiatement après leur dépôt pour se prolonger jusqu’à aujourd’hui » dans les bassins sédimentaires.

L’objectif a été de rassembler des spécialistes couvrant un domaine allant des approches académiques aux applications industrielles afin de faire le point sur notre compréhension des processus diagénétiques dans les séries sédimentaires carbonatées, silicoclastiques ou argileuses et leur intégration dans la prédiction des qualités des réservoirs pétroliers, de stockage (de déchets radioactifs par exemple) ou d’accumulation d’hydrocarbures et de métaux stratégiques.

L’intérêt majeur a été de réunir des chercheurs du monde universitaire et des ingénieurs du monde industriel issus soit d’établissements publics à caractère industriel et commercial comme le Brgm, l’Andra, l’IFPEN ou des grands groupes de l’énergie comme Total ou Gdf-Suez. La vingtaine de présentations, dont deux réalisées par des chercheurs invités de l’University of Liverpool et de la KU Leuven, a permis de faire un état des lieux sur les avancées nouvelles du domaine notamment concernant les méthodes de reconstruction de l’histoire thermique des bassins sédimentaires, de datation des minéraux authigènes ou de modélisation mettant en lien la qualité des réservoirs pétroliers avec la diagenèse. La réunion aura permis de discuter les perspectives nouvelles et d’identifier les défis à relever dans le domaine de la diagenèse afin de faire émerger des collaborations.

Les études ci-dessous, réalisées dans le cadre de thèses, travaux de Master en collaboration avec Gdf-suez ou Rocamat ou d’un projet de collaboration avec l’IPGP et l’Andra, ont été présentées lors de la journée thématique de l’ASF sur la diagenèse le 4 juillet 2014.

Programme de la journée

Bonifacie, M., Calmels, D., Pisapia, C., Deschamps, P., Hamelin, B., Brigaud, B., Pagel, M., Katz, A., Gautheron, C., Saint Bezar, B., Landrein, P. 2014. Une détermination originale de la température et de l’âge des cristaux de calcite dans des brèches et des filons en bordure du fossé de Gondrecourt par thermométrie Δ47 et datation U-Pb sur des cristaux de calcite. Journée thématique ASF. Diagenèse: avancées récentes et prespectives. Orsay, 4 juillet 2014, Publication ASF n°75, 20-21

Durlet, C., Deville de Periere, M., Brigaud, B., Lambert, L., Champagne, J., Caline, B. 2014. Réservoirs carbonatés microporeux : impacts des diagenèses précoces et tardives. Journée thématique ASF. Diagenèse: avancées récentes et prespectives. Orsay, 4 juillet 2014, Publication ASF n°75, 34-35

Gigoux, M., Brigaud, B., Delpech, G., Pagel, M., Guerrot, C., Augé, T., Négrel, P. 2014. Origine et âge des mineralisations de fluorine de la bordure sud-est du Bassin de Paris (Morvan, France). Journée thématique ASF. Diagenèse: avancées récentes et prespectives. Orsay, 4 juillet 2014, Publication ASF n°75, 40-43

Rabourg, T., Brigaud, B. Andrieu, S. 2014. Origine et timing des processus diagénétiques des carbonates du Cénomanien moyen (Nord du Bassin aquitain): Impact sur les propriétés pétrographiques et de porosité. Journée thématique ASF. Diagenèse: avancées récentes et prespectives. Orsay, 4 juillet 2014, Publication ASF n°75, 88-101

Saiag, J., Brigaud, B., Portier, E., Pagel, M., Desaubliaux, G., Bucherie, A. 2014. Sedimentological control of diagenetic processes of the tidal sandstones of the Upper Cape Hay Formation (Permian, Bonaparte Basin, Australia): Impact on reservoir properties. Journée thématique ASF. Diagenèse: avancées récentes et prespectives. Orsay, 4 juillet 2014, Publication ASF n°75, 102-105

Il y a environ 200 Ma, des dinosaures ont laissé leurs empreintes dans des sédiments du Jurassique inférieur des Causses. Après avoir été enfouies des millions d’années, ces empreintes ont été exhumées lors des récentes surrections tectoniques. Aujourd’hui, ces empreintes fossiles peuvent être observées dans des carrières, formant ainsi des sites exceptionnels d’un point de vue paléontologique. Dans le but d’étudier les processus de fossilisation des empreintes, une mission de terrain a été organisée avec Georges Gand et une stagiaire de Master. Les pistes ont principalement été fossilisées dans des sédiments carbonatés déposés dans une vaste lagune, très plane, parfois légèrement immergée et plus ou moins sur-salée. Les voiles microbiens présents alors sur le sol de cette lagune ont joués un rôle majeur dans la préservation des empreintes laissées dans cette lagune par divers dinosaures.

Justine Négrel. 2014. Modalités de conservation d’empreintes de dinosaures dans les Grands Causses : Environnements de dépôts et voiles microbiens. TER de Master 1ème année, Université Paris-Sud, 29p.

L’article intitulé « Quoi de neuf au Jurassique en France ? » par Pierre Pellenard, Benjamin Brigaud, Guillaume Dera et Pascal Neige vient de paraître dans le numéro 180 de la revue Géologues consacré aux nouveautés sur la Géologie de la France.

Vous trouverez dans ce numéro un point sur les nouveautés concernant le Jurassique mais également un état des connaissances sur la géologie en France métropolitaine, en outre-mer, sur les socles, les bassins sédimentaires, les chaînes de montagnes ou sur le régolithe.

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Une campagne de mesures géophysiques rassemblant des membres de GEOPS, Albanne Saintenoy (MCF), Hermann Zeyen (Prof.), Marc Pessel (MCF), Benjamin Brigaud (MCF), Ya Xu (Post-doctorat) et un stagiaire de Master, a été organisée fin avril 2014 au laboratoire Souterrain à Bas Bruit. Cette campagne a combiné l’emploi de techniques Radar, sismique et électrique afin de contraindre l’anisotropie dans les carbonates de l’Urgonien. D’un point de vue sédimentologique, les affleurements présents à proximité de Rustrel ont été étudiés.

Une mission de terrain d’une quinzaine de jours a été organisée dans les séries carbonatées du Jurassique moyen et supérieur de la Sarthe par Simon Andrieu. L’objectif a été de réaliser des levés sédimentologiques sur une trentaine de coupes sédimentaires afin de décrire les différents faciès et de contraindre l’évolution des systèmes de dépôts. Ce terrain rentre dans le travail de thèse de Simon Andrieu sur la caractérisation des carbonates de l’ouest de la France. Comme pour le terrain en Normandie, les échantillons prélevés seront étudiés au microscope afin de définir les microfaciès et d’étudier les processus diagénétiques (cathodoluminescence et isotopes stables).

Communications à venir :

Simon Andrieu, Benjamin Brigaud, Jocelyn Barbarand, Eric Lasseur. 2014. Facteurs contrôlant l’évolution des paléoenvironnements et de l’architecture des carbonates du Jurassique moyen et supérieur de l’ouest du bassin de Paris.

lors de la 24e Réunion des Sciences de la Terre, Pau, 31 octobre 2014
et lors du colloque « Géologie du Bassin parisien, Le Cinquantenaire de l’AGBP », Paris, 12-13 novembre 2014

 

Dans le cadre d’une collaboration entre l’Université Paris-Sud et la société pétrolière Lundin petroleum, 4 forages ont été étudiés à la carothèque de Boussens fin février 2014. Des lames minces ont été fabriquées à partir des échantillons collectés afin de préciser les microfaciès et les ciments diagénétiques dans ce champ pétrolier localisé dans des formations carbonatées du Callovien inférieur. Cette étude s’intègre dans le travail de Master 2ème année d’Emilie Plottu, qui a étudié les échantillons. Cette étude a pour objectif de comprendre l’hétérogénéité des qualités du réservoir due aux faciès sédimentaires et surtout au développement des ciments diagénétiques altérant plus ou moins l’espace poral.

 Référence: Emilie Plottu. 2014. Etude de la diagenèse des carbonates du champ pétrolier de Villeperdue (Callovien inférieur, Marne). Master 2ème année, Université Paris-Sud, 47p.

 

 

Dans le cadre d’une sortie pour l’Association des Géologues de l’Université Paris-Sud (AGUPS), j’ai conduit les membres de l’association dans l’Yonne sur les affleurements du Jurassique supérieur de la vallée de l’Yonne et sur l’affleurement du gisement de fluorine de Pierre-Perthuis.

Le Jurassique est connu comme étant une période très favorable pour le développement de plateformes carbonatées dans les bassins ouest-téthysiens. De nombreuses études ont été menées dans divers bassins intracratoniques en France, Espagne, Angleterre, Allemagne, Pologne, Suisse ou encore Egypte, permettant d’avoir un cadre biostratigraphique bien contraint. Néanmoins, la part relative des différents facteurs de contrôle (eustatisme, tectonique, chimie de l’océan ou climat) sur le développement des systèmes carbonatés dans ces bassins demeure compliquée à mettre en évidence. Dans le contexte actuel de changements environnementaux liés aux activités anthropiques (relargage de CO2, déforestation, pollution…), il convient de mieux comprendre l’évolution et le fonctionnement de certains écosystèmes très riches comme les lagons et récifs coralliens des mers subtropicales. En effet, ces écosystèmes de lagons et plus largement ceux des plateformes carbonatées peu profondes peuvent être particulièrement sensibles aux effets directs de ces activités anthropiques comme le réchauffement climatique, la hausse du niveau marin, l’acidification des eaux de surface, l’augmentation du relargage de particules fines (boue). Les carbonates du Jurassique supérieur sont un très bon exemple pour étudier et discuter les facteurs contrôlant la formation d’une plateforme carbonatée car ils permettent d’observer les faciès depuis sa partie distale jusqu’au lagon, en passant par les faciès bioconstruits.
Par ailleurs, les formations carbonatées présentent un intérêt économique et sociétal non négligeable dans le monde car ces formations portent d’importantes réserves de pétrole au Moyen-Orient, ou ailleurs dans le monde, ce qui suscite beaucoup d’études d’explorations.
Dans le Bassin de Paris, les carbonates du Jurassique forment les encaissants d’une couche argileuse dans laquelle l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) projette la réalisation d’un stockage de déchets radioactifs à l’horizon 2025. En région parisienne, dans l’Aube ou dans la Marne, les carbonates du Jurassique sont actuellement étudiés pour leur potentiel géothermique ou comme cible possible pour la séquestration de CO2, et constituent donc un réservoir pétrolier. Les affleurements du Jurassique supérieur de l’Yonne constitue ainsi un analogue de réservoir pétrolier, très pédagogique à étudier aussi bien d’un point de vue académique qu’appliqué.

Le gisement de fluorine de Pierre-Perthuis dans l’Yonne forme une des plus importantes réserves de CaF2 au monde, avec une réserve estimée à 1,4 Million de tonnes. Comme la fluorine est le principal minéral contenant du Fluor, et que le Fluor se trouve parmi la vingtaine de substances chimiques classées comme étant stratégique* par l’union européenne, ce gisement se trouve être un objet intéressant à présenter aux étudiants. Il est à noter que d’un point de vue académique, une collaboration entre l’Université Paris-Sud et le brgm est en cours afin de contraindre la période de mise en place de ces sédiments d’âge triasique. D’une manière pédagogique, la présence de plusieurs générations de baryte, quartz, carbonate de cuivre ou de fluorine permet d’initier les étudiants à l’élaboration d’une paragenèse minérale sur le terrain.

*La fluorine est une substance de base pour la fabrication de l’acide fluorhydrique, utilisé couramment dans l’industrie comme réactif de purification de l’aluminium et de l’uranium, pour éliminer des impuretés oxydées de l’acier inoxydable ou les oxydes à la surface du silicium dans l’industrie des semi-conducteurs, pour attaquer le verre ou comme catalyseur de certaines réactions dans le raffinage du pétrole. Il est également utilisé pour la fabrication de composés organiques contenant du fluor, comme le téflon ou les gaz utilisés en réfrigération comme le fréon.

 

 

Ces vingt dernières années, les travaux sur la diagenèse des grès montrent que la présence de tapissages argileux (ou grain coatings), notamment de chlorite, enrobant les grains de quartz contrôle l’existence de fortes perméabilités dans les réservoirs (Ehrenberg, 1993, Bloch et al., 2002, Worden and Morad, 2003, Dowey, 2012). Ces tapissages inhibent la précipitation de ciment de quartz au cours de la diagenèse d’enfouissement, et préservent les fortes perméabilités même à des profondeurs très importantes (>3500 m). Ces grain coatings se mettent en place préférentiellement dans les grès se déposant dans des environnements d’estuaires soumis à une dynamique tidale.

L’objectif de cette journée de terrain a été de prélever des échantillons de sables déposés dans un estuaire, qui était alors en place dans la région de Reims au Thanétien (il y a environ 55 million d’années). Les échantillons seront étudiés par un stagiaire de M2 engagé par Gdf-suez. En effet, un programme de collaboration avec Gdf-suez est en cours sur la compréhension du développement des grain coatings dans les sables. A plus grande échelle et avec l’étude d’autres échantillons de sables actuels ou très anciens, les objectifs de cette collaboration seront (1) d’améliorer nos connaissances sur la localisation spatiale des argiles ou des grains coatings dans un cadre séquentiel et environnemental défini (environnement d’estuaire et présence de barres tidales sableuses), (2) mieux comprendre les facteurs influençant leur formation et leur répartition. Les premiers résultats montrent que des tapissages argileux peuvent être présents dans ces sables dans les faciès sédimentaires de mégarides tidales présentant des rides subordonnées, typiques du foreshore. Ces tapissages se présentent sous deux formes, buissonnantes en kaolinite et encroûtantes en chlorite, et pourraient constituer des précurseurs argileux à partir desquels des tapissages argileux plus conséquents se mettraient en place au cours de la diagenèse d’enfouissement.

 Référence:

Frank Perochon. 2014. Les tapissages argileux dans les grès et sables d’environnements d’estuaire et fluviatile de réservoirs pétroliers profonds et d’un analogue de terrain (Qatar et Bassin de Paris) : Impact sur les qualités réservoirs. Master 2ème année, Université Paris-Sud, 56p.

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