Bassins sédimentaires Archives de la Terre - Ressources du futur

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1 Bassins sédimentaires Archives de la Terre - Ressources du futur Michel Séranne 1- formation des bassins sédimentaires 2- déchiffrer l enregistrement sédimentaire: archives de la Terre 3- bassin sédimentaire : un réacteur à l origine des ressources naturelles 1- Formation des bassins sédimentaires: rôle de la Terre solide Le fonctionnement de la Terre interne se manifeste par la tectonique des plaques (frontières de plaques convergentes & divergentes, séismes et volcans)

2 Formation des bassins sédimentaires reliée à la tectonique des plaques Distribution des bassins sédimentaires (accumulation sédimentaire > 1km) en fonction de leur position géodynamique : marges continentales passives, zones subduction, avant-pays de chaines de montages ancienne ou actuelle, centre de cratons. Bassins en extension: du rifting intracontinental aux marges continentales passives Rift Marge jeune Marge mature NASA NASA NASA Lac Tangagyika & Victoria Golfe de Suez & Mer Rouge Marge Atlantique USA

3 Faille normale Érosion dépôt socle socle Faille normale bassin Bassin en extension imagés par sismique réflexion (procédé d imagerie des couches du sous-sol) W boum Profondeur = f(délai) E Failles normales => Extension Côte Est de l Ecosse

4 Bassins en compression: Bassins d avant-pays ou «!Foreland!» Modèle analogique de bassin d avant-pays chaîne bassin F. Graveleau

5 J. Vergès Discordances progressives = enregistrement de l activité des failles bordières Sant Llorenç AGIP, Bally S Chaîne des Apennins Bassin du Po N Quaternaire Plis + failles inverses => Compression 3 Pliocène 2 Pliocène inf. 1 Miocène Sup. Miocène Sup.

6 Chevauchement émergent Bassin versant (érosion) Cône Alluvial Anticlinal en formation Mongolie 2- Déchiffrer l enregistrement sédimentaire Flux sédiments 0 Niveau de la mer 1 2 Scouting & Co Subsidence (ou uplift) Intervalle condensé Canterbury Basin, New Zealand Architecture sédimentaire = f(subsidence, flux sédiment, niveau de la mer)

7 Compilation de l architecture des marges Progradation/rétrogradation des faciès => signal commun = eustatisme 0 Courbe eustatique m Pliocene Fluviatile & delta talus B. profond 10 Miocene 20 Modifié d après Bartek et al, Ma Oligocene Modifié d après Haq et al, Sédimentation régulière de plateforme Enregistrement de processus cycliques Lias bordure cévenole M. Séranne Évaporites Oligocène Portels/Corbières Y. Hamon Y. Hamon

8 «!Forçage!» externe sur la planète (énergie solaire, variable au cours du temps) => Contrôle sur la sédimentation des bassins Rm: énergie reçue par le Soleil = x énergie interne de la Terre! Enregistrement d événements catastrophiques : Limite Crétacé-Tertiaire (Mexique) Tertiaire Crétacé M. Séranne

9 Marge Gabon-Angola Sédimentation marine: Rôle des grands fleuves Cônes profonds => enregistrement des conditions sur le continent Epaisseur de sédiments déposés 4.5km km Rust & Summerfield 1990, Anka 2004 Cône profond du Congo 0km SW 900km NE 0km Age (Ma) 10km Taux de sédimentation Sédiments détritiques érosion continentale croissante 10km marnes Série condensée Carbonates Production in-situ

10 Icehouse Greenhouse Monde avec calottes glaciaires Monde sans calottes glaciaires Sédimentation des marges = Enregistrement des changements globaux Synthèse: bassins sédimentaire enregistre interaction des forçages internes et externes Climat «!Forçage!» externe Énergie solaire Erosion transfert Dépôt circulation océanique Eustatisme soulèvement contraintes Subsidence «!Forçage!» interne Énergie interne à la planète

11 Forçages Climat Enregistrement sédimentaire Paramètres orbitaux eustatisme climat Erosion transfert Dépôt circulation océanique hydrosphère Biosphère soulèvement Subsidence Compréhension des processus contraintes catastrophes autocyclicités Érosion & altération Tectonique des plaques Enregistrement 3- bassins sédimentaires: réacteur pour nos ressources ZaïAngo Pression (1bar/4m) & Température (1 C/30cm) + METAMORPHISME DIAGENESE 0km 1km 5km 10km eau Forte porosité Contact eau de l environnement de dépôt Eau intersticielle (interaction / sédiments) compaction et cimentation Expulsion de l eau Diminution de la porosité Deshydratation des minéraux hydratés (argiles) Recristallisation

12 Circulation des fluides dans les bassins charge sédimentaire croissante couche perméable Couche imperméable Les fluides se déplacent librement à travers la couche perméable pendant l enfouissement => équilibre. Les fluides sont piégés par une couche imperméable => la pression fluide augmente et cherche à s échapper M. Séranne Les fluides se déplacent des zones de forte pression vers les zones de pression moindre Éruption de boues en Indonésie, suite au forage à travers une couche sous-pression

13 Circulation de fluides dans les bassins: Géothermie (exemple du Bassin de Paris) Forage géothermique 60 C 100 C 60 C 100 C BRGM L eau circule dans le bassin et se réchauffe dans les aquifères profonds Réacteur = formation des minéralisations Érosion & altération ions métalliques en solution Sédiments Dépôt sédiments & piégeage des ions Érosion & altération subsidence Minéralisations P.J.Combes

14 Réacteur = formation des hydrocarbures Biosphère (Carbone) sol Piégeage matière organique (lac anoxique) Biosphère sol migration M. Séranne pétrole enfouissement Maturation f(température, pression, temps): Matière organique -> kérogène -> Pétrole -> gaz -> plus rien! Consommation ressources naturelles /an/personne (Europe, 2005) Ressources minérales

15 Consommation ressources naturelles /an/personne (Europe, 2005) Ressources minérales eau Consommation ressources naturelles /an/personne (Europe, 2005) Ressources minérales eau Énergie fossile La vaste majorité des ressources naturelles provient des bassins sédimentaires

16 Conclusion : un dilemme pour les géologues Population croissante => besoins croissants -> Approvisionner l humanité en ressources naturelles Mais une Terre finie => ressources limitées -> Optimiser l exploitation des ressources naturelles en développant les connaissances.