benjamin brigaud

sédimentologue

Étiquette : carbonates (Page 1 of 2)

Parution du PDF de la Thèse de doctorat de Simon Andrieu

10 août 2017 /

Le PDF de la thèse de Simon Andrien, intitulée « Lien entre diagenèse des discontinuités, faciès sédimentaire et stratigraphie séquentielle : exemple de la plateforme carbonatée de l’Ouest de la France (Aalénien-Oxfordien)« , est maintenant disponible. Cette thèse est le fruit de la collaboration n°P04990 entre le Brgm et l’Université Paris-Sud intitulée « Microfaciès, stratigraphie séquentielle et diagenèse des carbonates du Jurassique de l’Ouest du Bassin de Paris : Influence sur la distribution des propriétés pétrophysiques » qui a permis le bon déroulement du projet avec le financement d’une partie des analyses et du terrain effectué dans les sédiments d’âge jurassique de la partie Ouest de la France (de la Normandie aux Charentes). Cette thèse présente la particularité de consacrer une large partie aux descriptions et analyses de terrain sur une centaine d’affleurements (1ère année) tout en couplant les analyses fines d’échantillons aux (2) microscopes (2ème année) et (3) aux microsondes électronique (Electron probe micro analyser) et ionique (Ion Microprobe Spectrometer IMS). Les objectifs (1) de définir les facteurs contrôlant le développement à grande échelle des plateformes carbonatées intracratoniques et (2) de relier la diagenèse précoce des discontinuités avec les paléoenvironnements et les modèles de stratigraphie séquentielle ont été pleinement atteints. La topographie du socle contrôle la répartition latérale des bathymétries de l’Aalénien jusqu’au Bathonien moyen. La tectonique régionale favorise ou empêche localement la production carbonatée. Les phases de disparition et de croissance de la plateforme observées à l’Ouest de la France sont en fait généralisées à l’échelle des bassins ouest-téthysiens et concomitants d’un cycle climatique d’une période de 9 millions d’années, ce qui suggère l’importance du changement climatique sur la production carbonatée. La production carbonatée est faible pendant les périodes humides et importante au cours des périodes sèches perturbées par de courtes moussons. Des analyses isotopiques (δ18O et δ13C) à haute résolution ont été réalisées sur des ciments précoces variés localisés sous des discontinuités, permettant de reconstituer l’histoire paléoenvironnementale aboutissant à leur formation. Les ciments en dents de chien ainsi que les ménisques et enveloppes micritiques analysées ont précipité directement en calcite faiblement magnésienne dans l’eau de mer. Un nouveau modèle reliant architecture, stratigraphie séquentielle, faciès et diagenèse précoce est proposé pour une bordure de plateforme oolithique. Sur la plateforme interne, les discontinuités passent latéralement de surfaces subaériennes à des hardgrounds marins, dont l’érosion aboutit au dépôt de niveaux à intraclastes sur la bordure de plateforme. La cimentation précoce est uniquement localisée sous les discontinuités et est absente dans la bordure de plateforme où la sédimentation est continue.

Après un post-doc au 1er semestre 2017 à GEOPS, Simon est maintenant ingénieur géologue au BRGM.

PUBLICATIONS

Andrieu S., Brigaud B., Barbarand J., Lasseur E., 2017. The complex diagenetic history of discontinuities in shallow-marine carbonate rocks : New insights from high-resolution ion microprobe investigation of δ18O and δ13C of early cements. Sedimentology.

Andrieu S., Brigaud B., Barbarand J., Lasseur E., 2017. Linking early diagenesis and sedimentary facies to sequence stratigraphy on a prograding oolitic wedge : the Bathonian of western France (Aquitaine Basin). Marine and Petroleum Geology. 81, 169-195 news GEOPS

Andrieu, S., Brigaud, B., Barbarand J., Lasseur, E., Saucède T., 2016. Disentangling the control of tectonics, eustasy, trophic conditions and climate on shallow-marine carbonate production during the Aalenian-Oxfordian interval : from the western France platform to the western Tethyan domain. Sedimentary Geology. 345, 54-84 news GEOPS

MANUSCRIT DE THESE

Andrieu, S., 2016. Lien entre diagenèse des discontinuités, faciès sédimentaire et stratigraphie séquentielle : exemple de la plateforme carbonatée de l’Ouest de la France (Aalénien-Oxfordien). Thèse de doctorat, Université Paris Saclay, 445 pages

Retrouvez les résumés des travaux présentés lors du dernier congrès RST

4 janvier 2017 /

Andrieu, S., Brigaud, B., Barbarand, J., Lasseur, E., 2016. Linking diagenesis to sequence stratigraphy on a prograding oolitic wedge: the Bathonian of western France (Aquitaine Basin). 25ème Réunion des Sciences de la Terre, Caen, 24-28 octobre 2016, p. 10 Téléchargement

Andrieu S., Brigaud B., Barbarand J., Lasseur E., Saucède T. 2016. Disentangling the control of tectonics, basement structure, eustasy, and environment on shallow-marine carbonates: the Aalenian–Oxfordian platform of western France. 25ème Réunion des Sciences de la Terre, Caen, 24-28 octobre 2016, p. 11 Téléchargement

Brigaud, B., Virolle, M., Bourillot, R., Feniès, H., Patrier, P., Beaufort, D., Saiag, J., Pagel, M., Portier, E., 2016. Les tapissages argileux dans les dépôts silicoclastiques des milieux marins peu profonds : implication pour une meilleure prédiction des qualités réservoirs. 25ème Réunion des Sciences de la Terre, Caen, 24-28 octobre 2016, p. 66 Téléchargement

Virolle, M., Brigaud,B., Portier,E., Feniès,H., Bourillot,R., Patrier,P., 2016. Origin and spatio-temporal distribution of clay coatings in shallow marine clastic deposits : Insights from a modern estuarine reservoir analogue (Gironde estuary, France). 25ème Réunion des sciences de la Terre, Caen, 24-28 Octobre 2016, p. 330 Téléchargement

Le développement des plateformes carbonatées jurassiques contrôlé par un cycle orbital

9 novembre 2016 /

Comme l’annonce la revue Sedimentary Geology dans le volume 345 à paraître en novembre 2016, les phases de croissance et de déliquescence des plateformes carbonatées dans l’océan téthysien au cours du Jurassique étaient contrôlées par des changements climatiques à long terme, eux-mêmes déterminés par un cycle orbital de 9 millions d’années.

Les plateformes carbonatées sont des écosystèmes marins à la biodiversité très riche et sensible qui se retrouvent aujourd’hui à des latitudes tropicales tout autour du globe. Pour mieux comprendre comment ces environnements sont impactés par les changements climatiques et environnementaux à long terme, les roches qui constituaient une ancienne plateforme carbonatée dans l’ouest de la France au cours du Jurassique, il y a environ 160 millions d’années, ont été étudiées. La France constituait alors la partie ouest d’un grand océan appelé océan téthysien.

L’équipe dirigée par Simon Andrieu et composée de chercheurs de l’Université Paris-Sud, de l’Université de Bourgogne-Franche-Comté et du Brgm, a ainsi reconstitué l’évolution de cette plateforme carbonatée au cours des 18 millions d’années de son histoire. Les sédiments carbonatés sont très dépendants de l’existence d’organismes précipitants leur coquille ou squelette en carbonate de calcium (CaCO3), comme les huîtres, les coraux, les algues vertes ou les échinodermes (crinoïdes, oursins). Après leur mort, l’action des vagues sur le fond de la mer fractionne ces squelettes ou coquilles en débris souvent inférieurs à 2 mm. L’accumulation des différents types de débris squelettiques, avec d’autres éléments non-coquillers comme les oolites (petites concrétions de CaCO3 précipitants dans des eaux chaudes) forme un dépôt sédimentaire ; la composition de ce dépôt va permettre au sédimentologue de caractériser un « faciès sédimentaire ». Au jurassique, deux grands types de faciès sédimentaires se sont déposés dans les eaux peu profondes de l’océan téthysien : (1) un faciès photozoan, riches en coraux et oolites, typiques d’eaux oligotrophiques, c’est-à-dire pauvres en nutriments (plancton) ; et (2) un faciès hétérozoans, riches en échinodermes, bryozoaires et bivalves, typiques d’eaux mésotrophiques à eutrophiques (riches en nutriments).

En comparant l’évolution de la production carbonatée dans l’ouest de la France avec une compilation des données de faciès composants d’autres plateformes de la partie ouest de l’océan téthysien, il a été mis en évidence deux phases de croissance généralisées des plateformes carbonatées alternant avec deux phases de déliquescence. Les phases de forte croissance sont constituées essentiellement par des faciès photozoans, les coraux et les oolites favorisant une accumulation rapide de sédiments carbonatés.

La production carbonatée a ensuite été comparée avec la fluctuation cyclique (cycle de 9 Ma) de la composition en carbone de l’eau de l’océan téthysien. Les deux phases de forte croissance des plateformes carbonatées correspondent à des périodes caractérisées par un faible δ13C de l’océan, marquant un climat très sec perturbé par de courtes moussons, défavorables à la présence de nutriments dans l’océan. Les eaux pauvres en nutriments sont très favorables à la prolifération des coraux ou à la genèse des oolites, édifiant ainsi rapidement d’imposantes plateformes.

Au contraire, les phases de faible production carbonatée, alors principalement limitée à la sédimentation de faciès heterozoans, correspondent à des périodes de fort δ13C dans l’océan, caractérisant un climat humide qui favorise le transfert de nutriments des continents vers l’océan. Les périodes où l’océan est riche en nutriments ont été très défavorables à la sédimentation carbonatée, car les producteurs importants de CaCO3 comme les coraux, les algues vertes ou les oolites se sont montrés plus rares dans la partie ouest de l’océan téthysien.

Le développement des plateformes carbonatées a donc été directement relié aux changements climatiques à long-terme, dont l’évolution a été grandement déterminée par un cycle orbital à 9 millions d’années.

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Figure : Reconstruction de la plateforme carbonatée de l’ouest de la Téthys au cours de deux périodes (1) Aalénien (172 Ma) et (2) Limite Callovien/Oxfordien (163 Ma)

Andrieu, S., Brigaud, B., Barbarand J., Lasseur, E., Saucède T., 2016. Disentangling the control of tectonics, eustasy, trophic conditions and climate on shallow-marine carbonate production during the Aalenian-Oxfordian interval : from the western France platform to the western Tethyan domain. Sedimentary Geology. 345, 54-84

Voir en ligne : Lien vers l’article Science direct

Lien en le cycle du carbone et les faciès carbonatés d'eaux peu profondes

Article à Cretaceous Research

6 septembre 2015 /

Les activités anthropiques aboutissent à un relargage important de CO2 qui entraine un enrichissement en carbone de l’atmosphère, contribuant ainsi au réchauffement actuel de la planète. Il est important de comprendre l’influence des changements du climat et du cycle du carbone sur la vie, et notamment sur des écosystèmes à la biodiversité très riche et sensible comme le sont les plateformes carbonatées (Bahamas, Grande barrière de corail, Maldives, Nouvelle-Calédonie…).
Pour cela, nous avons étudié des roches qui formaient une ancienne plateforme carbonatée en France (Nord du Bassin Aquitain) il y a environ 100 millions d’années (Crétacé). Le niveau des océans était alors bien plus élevé qu’aujourd’hui et la température de l’eau de mer en France était comparable avec celle des mers tropicales actuelles.
Nous avons reconstitué l’évolution de cette plateforme carbonatée pendant plus d’un million d’années en nous intéressant par exemple à sa morphologie et à la vie qui s’y développait.
Le δ13C est proportionnel au rapport entre deux isotopes du carbone : 13C/12C, le 12C étant enrichi dans la matière organique constituant le plancton marin. Une augmentation de ce rapport dans l’océan est associée à un stockage de carbone organique dans les sédiments, lors d’anoxie de l’océan. L’absence d’oxygène dans la colonne d’eau est provoquée par des blooms de production organique, consommant l’oxygène, et favorisés entre autres par l’augmentation du transfert de nutriments lors de périodes chaudes, marquées par l’augmentation du CO2 atmosphérique. Ces anoxies empêchent la matière organique de se dégrader. Le signal isotopique du carbone enregistré dans les sédiments marins est donc un bon marqueur du cycle du carbone.
Dans notre travail, l’étude des microfaciès carbonatés d’eaux peu profondes a permis d’en reconstituer deux types. Le premier est un faciès photozoan, riches en coraux, peloïdes et oolites, typique d’eaux oligotrophiques, c’est-à-dire pauvre en nutriments organiques (plancton). Le deuxième est un faciès heterozoan, riches en échinodermes, rudistes, bryozoaires et brachiopodes, typique d’eaux mésotrophiques à eutrophiques (riches en nutriments). L’analyse du δ13C a permis de reconstituer ses variations dans l’océan de manière très fine pendant la période géologique du Cénomanien (environ 95 Ma). Notre travail montre que l’augmentation du δ13C (>2,5‰) de l’océan Atlantique et Téthys est corrélé à un bouleversement de l’écosystème de la plateforme carbonatée : les coraux disparaissent au profit des bivalves, échinodermes et bryozoaires. L’augmentation du δ13C indique probablement une hausse de la productivité primaire de l’océan, impactant les plates-formes carbonatées d’eaux très peu profondes. Ce changement en termes de biodiversité est associé avec un changement de morphologie de la plate-forme marquée par l’apparition de cordons sableux (à débris bioclastiques d’échinodermes) et de bioconstructions à rudistes. Lorsque le δ13C augmente encore davantage (>3‰), les roches carbonatées disparaissent au profit de sédiments argileux et la vie devient beaucoup plus rare.
Cette étude tend à montrer que le cycle du carbone a une influence importante sur des écosystèmes très riches tels que les lagons ou les récifs coralliens.

Andrieu, S., Brigaud, B., Rabourg, T., Noret, A., 2015. The Mid-Cenomanian Event in shallow marine environments : Influence on carbonate producers and depositional sequences (northern Aquitaine Basin, France). Cretaceous Research. 56, 587-607

15 novembre 2014 /

Du 13 au 17 octobre 2014 a eu lieu le stage de terrain de Master 2 « Environnements sédimentaires » de l’Université Paris-Sud. Ce stage a permis aux étudiants de décrire environ 400 mètres de coupes dans les séries argilo-carbonatées du Jurassique moyen et supérieur de l’Est de la France. Ces descriptions ont été réalisées dans des carrières dont certaines peuvent présenter une centaine de mètres, en hauteur, de roches, mais également à partir de carottes stockées dans la carothèque de l’Andra à Bure (55). Les étudiants ont ainsi pu s’exercer aux levés sédimentologiques sur carottes et constater les différences d’aspect entre les mêmes roches à l’affleurement et en carottes (jusqu’à 700 m de profondeur).

A partir de ces données sédimentologiques, les descriptions de faciès (clasts, liant, structure sédimentaires, bioturbations, perforations…) ont permis aux étudiants de discuter et proposer (1) une séquence stratigraphique synthétique, (2) un log synthétique, (3) un schéma de corrélation stratigraphique et (4) une interprétation du dépôt des différents cortèges stratigraphiques de la région.

9 mai 2014 /

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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30 avril 2014 /

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

 

15 mars 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.

 

 

25 février 2014 /

Fin février 2014, avec Simon Andrieu, un terrain d’une dizaine de jours a été organisé pour étudier une vingtaine de coupes sédimentaires dans les séries carbonatées du Jurassique moyen et supérieur de Normandie. L’objectif a été de réaliser des levés sédimentologiques précis le long de la côte normande ou dans des carrières, afin de décrire les différents faciès et de contraindre l’évolution des systèmes de dépôts. Ce terrain s’intègre dans le travail de thèse de Simon Andrieu sur la caractérisation des carbonates de l’ouest de la France. Les échantillons prélevés seront étudiés en microscopie afin de définir les microfaciès et d’étudier les processus diagénétiques par microscopie en cathodoluminescence ou par l’analyse des 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

14 décembre 2013 /

Les études ci-dessous, réalisées dans le cadre de thèses, travaux de Master ou d’un projet de recherche Andra/CNRS ont été présentées lors du 14ème Congrès de Sédimentologie à Paris (5-7 novembre 2013).

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Sédimentologie et diagenèse des carbonates du Cénomanien moyen

-Andrieu S., Brigaud B., Rabourg T. 2013. Origine de l’évolution des systèmes sédimentaires carbonatés et de l’architecture stratigraphique au Cénomanien moyen (nord du Bassin Aquitain, France). 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF, n°73, p. 3.

-Rabourg T., Brigaud B., Andrieu S. 2013. Origine et timing des processus diagénétiques des carbonates du Cénomanien moyen : impact sur les propriétés pétrographiques et de porosité (nord du Bassin Aquitain). 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 344

Simon Andrieu et Thomas Rabourg ont étudié dans le cadre de leur M2 des carrières et carottes de carbonates du Cénomanien moyen appartenant à la Société Rocamat. Pour cette société, le but a été (1) de reconstruire la géométrie du gisement de calcaire (épaisseur, largeur, longueur et type de faciès) et de (2) comprendre l’origine de sa couleur jaune; cette couleur étant une qualité très recherchée par Rocamat. Une carte 3D de la distribution des faciès calcaires du gisement a été établie. L’installation de ces faciès est contrôlée par un cycle transgressif et des conditions de l’eau de mer de type hétérotrophique. Des oxydes de fer précipitant sur les microcristaux de calcite sont responsables de la couleur jaune du calcaire. L’origine du Fer est probablement à rechercher dans la dissolution des glauconies, présentent dans ces calcaires.

Projet Andra/CNRS

Brigaud B., Zeyen H., Pessel M., Saintenoy A., Saïag J., Vincent B., Hayet M. 2013. Origine de la structuration de la plate-forme carbonatée bajocienne de l’est du bassin de paris : apport du couplage sédimentologie/géophysique de surface. 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 60.

L’objectif de cette étude a été de mieux comprendre l’architecture stratigraphique assez complexe du Bajocien de l’Est du Bassin de Paris à l’aide d’une étude de terrain et géophysique.

Projet Fluorine

Gigoux M., Brigaud B., Delpech G., Pagel M., Augé T., Guerrot C., Rad S. 2013. Les gisements stratiformes de fluorine de la bordure Sud-est du Bassin de Paris (Morvan) : Paragenese, élements traces et isotopes Sr-Nd. 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 168.

Dans le cadre de la thèse de Morgane Gigoux, l’origine de la mise en place des gisements en F de taille mondiale est recherchée à travers des études pétrographiques et géochimiques.

Diagenèse des grès

Saïag J. , Brigaud B., Portier E., Pagel M., Désaubliaux G., Bucherie A. 2013. Contrôle sédimentologique sur les procesus diagénétiques des grès tidaux de la Formation Cape Hay : Impact sur les propriétés réservoirs (Permien, Bassin de Bonaparte, Nord de l’Australie). 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 370.

Dans cette étude réalisée dans le cadre d’une collaboration avec Gdf-Suez, l’origine des fortes perméabilités et porosités des grès enfouis à plus de 3500 m de profondeur est recherchée. Un facteur de contrôle très important est la présence de grain coatings de chlorite, qui favorise la préservation des qualités réservoirs à grandes profondeurs.

Paléoclimat et argiles

Pellenard P., Brigaud B., Deconinck J-F., Dera G., Gigoux M., Hermoso M., Pucéat E., Bruneau L. 2013. Apport des minéraux argileux aux reconstitutions paléoclimatiques du Jurassique. 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 323.

Dans cette présentation, Pierre Pellenard a réalisé une synthèse des données d’argiles à l’échelle du Jurassique en Europe. Il en ressort un potentiel signal paléoclimatique: les périodes avec beaucoup de kaolinite correspondraient à des périodes plutôt chaudes et humides.

Carbonate et Vp

Régnet J-B., Robion, P., Brigaud B., David C., Yven B. 2013. Faciès et propriétés pétrophysiques des carbonates néritiques : exemple du jurassique supérieur de l’Est du Bassin de Paris. 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 350.

Ce travail a été présenté dans le cadre de la thèse de Jean-Baptiste Régnet et d’un projet Andra/CNRS.

Diagraphie et Modélisation

Vincent B., Brigaud B., Jobard E., Fleury M., Yven B., Landrein P., Trouiller A. 2013. Coupled NMR log /lab investigation of carbonates : an application for hydrogeological purpose to the Jurassic limestone of the Paris Basin (France). 14ème Congrès Français de Sédimentologie, Paris – Livre des résumés, Publ. ASF n°73, p. 407.

Benoît Vincent a présenté l’intérêt d’utiliser les diagraphies RMN afin de mieux modéliser en 3D les propriétés des réservoirs carbonatés (faciès, porosité, perméabilité).

 

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