benjamin brigaud

sédimentologue

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Nouvel ouvrage : Pétrographie et environnements sédimentaires, avec Benjamin Brigaud

9 novembre 2016 /

J’ai le plaisir de vous présenter le nouvel ouvrage de la collection Sciences Sup de chez Dunod, intitulé Pétrographie et environnements sédimentaires, qui vient de paraître. Ce livre, que je co-signe, présente un large spectre de roches sédimentaires.

9782100740017-001-tCet ouvrage s’adresse aux étudiants en licence et master des Sciences de la Terre, en licence de Biologie et Géologie, à ceux qui préparent les concours du CAPES ou de l’agrégation SV/STU, aux enseignants et aux curieux de géologie.
Les roches sédimentaires couvrent plus de soixante-dix pour cent de la surface terrestre, ce qui leur donne une importance de premier plan dans les domaines de l’environnement, de l’aménagement et des ressources géologiques.
Cet ouvrage est consacré à la description des sédiments et à leurs environnements de dépôt ainsi qu’aux processus qui vont peu à peu les transformer en roches sédimentaires.
L’accent est mis sur les aspects pétrographiques à diverses échelles, macroscopiques et microscopiques, avec de nombreuses photographies, en couleur pour certaines, de terrain, d’objets sédimentaires et de lames minces.
Des exercices avec leurs corrigés complètent ce livre.

Sommaire
- 1. Sédiments et roches détritiques, dépôts volcanoclastiques.

  • Altération. Constitution et classification des sédiments et roches détritiques. Diagenèse des roches détritiques. Les roches volcanoclastiques.

- 2. Sédiments et roches d’origine biologique, chimique ou biochimique.

  • Sédiments et roches carbonatés. Matière organique, sédiments et roches carbonés Autres roches d’origine chimique ou biochimique.

- 3. Environnements sédimentaires.

  • Mise en place des sédiments. Exemples de milieux sédimentaires.

Biographie des auteurs
Jean-François Deconinck – Professeur en Sciences de la Terre au laboratoire Biogéosciences de l’université de Bourgogne.
Benjamin Brigaud – Maître de conférences en Sciences de la Terre au laboratoire Géosciences Paris Sud (GEOPS) de l’université Paris-Sud.
Pierre Pellenard – Maître de conférences en Sciences de la Terre au laboratoire Biogéosciences de l’université de Bourgogne.

Publics

Etudiants en Licence (2/3) Sciences de la Vie, de la Terre et de l’Environnement, étudiants en Master 1 Sciences de la Terre, élèves des classes préparatoires BCPST, candidats aux concours de l’enseignement (CAPES, Agrégation)

Mots-clés

Géologie, Pétrologie, Sciences de la Terre

Voir en ligne : Lien vers Dunod

Lien vers l’Université Paris-Sud

Info INSU: Pourquoi trouve-t-on des roches très poreuses à plus de 3,5 km de profondeur ?

9 novembre 2016 /

Pourquoi des réservoirs d’hydrocarbures sont-ils présents à de grandes profondeurs alors que les lois d’enfouissement prédisent une réduction drastique de la porosité ? C’est la question à laquelle des chercheurs de Géosciences Paris Sud (GEOPS, CNRS / Université PARIS-SUD) et de la société ENGIE ont répondu, au moins en partie, en réalisant une étude pétrographique et minéralogique de roches prélevées au large de la côte nord-ouest de l’Australie lors de compagnes de forages profonds. Ils ont également ainsi montré que les formations sableuses déposées dans des estuaires, et maintenant très enfouies, sont des cibles de choix pour la prospection pétrolière.
@INSU-CNRS

Retrouvez l’intégralité de l’article sur le site de l’INSU

Notre consommation importante d’hydrocarbures pousse l’exploration pétrolière à les rechercher dans des roches très poreuses situées de plus en plus loin dans les profondeurs du sous-sol, alors même que la probabilité d’y parvenir semble très faible dans la mesure où les lois d’enfouissement prédisent une diminution drastique de la porosité avec la profondeur (jusqu’à une porosité inférieure à 5 %). Pourtant, des découvertes récentes montrent que des réserves d’hydrocarbures sont exceptionnellement présentes à plus de 3,5 km de profondeur, dans des roches réservoirs très poreuses (> 20 %) et perméables (> 100 mD).

Afin d’améliorer notre capacité à prédire la localisation d’une zone poreuse et ainsi d’augmenter le taux de succès des forages en orientant l’exploration vers les zones à forts potentiels, il convient d’améliorer la compréhension des processus à l’origine des bonnes qualités (fortes porosité et perméabilité) de certains réservoirs très profonds.

Pour aller dans ce sens, des chercheurs du GEOPS et de ENGIE ont réalisé une étude pétrographique et minéralogique (visuellement et à l’aide d’un microscope et d’un diffractomètre de rayons X) de roches gréseuses récoltées à plus de 3,5 km de profondeur au cours de plusieurs campagnes d’exploration dont la dernière a été réalisée en 2010 par ENGIE. Ces forages ont été effectués au large de la côte nord-ouest de l’Australie, à environ 250 km à l’ouest de la ville de Darwin, dans une zone du plateau continental où la hauteur d’eau n’excède pas 100 m.

Les chercheurs ont obtenu les résultats suivants.

Déposée au Permien (il y a environ 270 Ma), la formation sédimentaire étudiée est localement très poreuse (> 20 %). Les grès qu’elle contient sont composés de grains de quartz et de feldspaths de la taille des grains de sable (63 microns à 2 mm). La présence de figures sédimentaires assimilables à des dunes sableuses, de rides façonnées par les courants de marée ou encore d’échinodermes et de traces laissées par des vers et des crustacés indique que ce sédiment a été déposé dans un immense estuaire. Des barres sableuses d’environ 2 à 5 mètres d’épaisseur, de plusieurs dizaines de mètres de largeur et de plusieurs centaines de mètres de longueur sont présentes, probablement similaires à celles observées actuellement dans l’estuaire de la Gironde.

À l’échelle microscopique, de petits amas de minéraux argileux (taille de quelques microns) ont été identifiés autour des grains de quartz situés au sommet de ces grandes barres sableuses. Ces minéraux argileux se sont positionnés ainsi au moment du dépôt des sables puis ont été transformés en chlorite ferreuse au cours de la diagenèse d’enfouissement, probablement sous un enfouissement de 100 à 500 m. Cette chlorite ferreuse a alors formé un tapissage très fin (environ 10 ?m), recouvrant la totalité de la surface des grains de quartz. Aucune surcroissance de quartz obturant la porosité n’étant observée en présence de ces tapissages d’argile, il semble que ceux-ci inhibent le développement de telles surcroissances lors de la diagenèse. Au contraire, de larges surcroissances de quartz comblent totalement la porosité quand les tapissages sont absents. Ces surcroissances se sont développées lors de la diagenèse d’enfouissement, bien après le dépôt, lorsque l’enfouissement était supérieur à 1,5 km.

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A – Reconstruction de l’estuaire permien (il y a 270 Ma), localisé alors à 200 km au large de l’Australie. B – Observation au microscope électronique à balayage des agrégats de précurseurs argileux et des tapissages de chlorite ferreuse.

Source :

Saïag, J., Brigaud, B., Portier, E., Desaubliaux, G., Bucherie, A., Miska, S., Pagel, M., 2016. Sedimentological control on the diagenesis and reservoir quality of tidal sandstones of the Upper Cape Hay Formation (Permian, Bonaparte Basin, Australia). Marine and Petroleum Geology. 77, 597-624

Voir en ligne : site web INSU

7 février 2015 /

Les 8 et 22 novembre 2014, deux sorties sédimentologiques dans l’estuaire de la Gironde ont permis de réaliser un échantillonnage de huit bancs de sable accessibles à marée base par bateau . Ces sorties ont été réalisées par Maxime Virolle, Raphaël Bourillot et Hugue Feniès  (Université de Bordeaux) et Benjamin Brigaud (Université Paris-Sud). Cet échantillonnage est la première mission de terrain entrant dans le cadre du projet scientifique CLAYCOAT « CLAY COATing in shallow marine clastic deposits to improve reservoir quality prediction » (collaboration entre les Universités de Paris-Sud, Poitiers, de l’Institut Polytechnique de Bordeaux et Gdf-Suez). Ce projet de recherche et développement (R&D) en géologie sédimentaire vient de démarrer et s’entendra jusqu’en 2018. L’objectif de ce projet R&D est d’essayer d’améliorer notre compréhension sur le dépôt d’argile dans les séries sableuses estuariennes, formant de minuscules (10 micromètres) tapissages argileux autour des grains de quartz. Même minuscules, ces tapissages favorisent la conservation des bonnes porosités et perméabilités des sédiments lors de leur enfouissement, même à très grandes profondeurs (>3500m) et contribuent ainsi à former des réservoirs d’eau ou d’hydrocarbures. En revanche, les conditions de formation de ces argiles restent très peu connues (lieu dans l’estuaire, chimie de l’eau, timing…). Par analogie, trouver le lieu exact de formation de ces tapissages dans des estuaires actuels (Gironde et Bassin d’Arcachon)  va permettre d’améliorer considérablement la connaissance des estuaires ayant des millions d’années et d’améliorer l’exploration pétrolière et les prédictions de l’architecture des réservoirs gréseux.

 

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.

30 juillet 2014 /

Du 11 au 26 juillet, une mission de terrain a été organisée sur les carbonates du Jurassique des Charentes (d’Angoulême à La Rochelle) et du Nord de la Dordogne (Nontron) par Simon Andrieu. Une trentaine de coupes dans des carrières et le long de la côte charentaise ont été levées afin de bien caractériser les faciès sédimentaires. Cette mission forme la dernière partie d’étude de terrain, après la Normandie, la Sarthe et le Poitou, de la thèse de Simon Andrieu, qui vise à étudier l’évolution de la plateforme jurassique sur la partie ouest de la France du Bassin de Paris au Bassin Aquitain.

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

10 juillet 2014 /

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.

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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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.

 

 

10 mars 2014 /

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.

 

 

7 mars 2014 /

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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