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Deloume-Carpentras Quentin

Fonction : Doctorant
Rattachement administratif Brgm et Univ. Paris-Sud
Direction des Geo-ressources du Brgm, Orléans
Géosciences Paris-Sud, Université Paris-Sud, orsay, Équipe Relief, Bassins et Ressources
Émail : xxxx

Présentation :

Spécialité du doctorat : Terre solide : Géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère

Ecole doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux, Géosciences (SMEMaG)

Thématique : Sédimentologie/Bassin

Domaine : Géosciences

Sujet du doctorat :

Faciès sédimentaires, architecture et évolution diagénétique du Jurassique moyen et supérieur de la bordure nord-est du Bassin Aquitain (Dordogne, Lot, Lot-et-Garonne) : influence sur le développement des réseaux karstiques

Projet / Cadre

Convention de collaboration Brgm/Université Paris-Sud n°P 2789 0 intitulée "Faciès sédimentaires, architecture et évolution diagénétique du Jurassique moyen et supérieur de la bordure nord-est du Bassin Aquitain (Dordogne, Lot, Lot-et-Garonne) : influence sur le développement des réseaux karstiques"

Directeur : Benjamin Brigaud, co-encadrant : Simon Andrieu,
Intervenants : Jocelyn Barbarand, Thomas Blaise (GEOPS), Eglantine Husson, Éric Lasseur (BRGM)

Descriptif du sujet

Les aquifères karstiques représentent une ressource en eau importante mais particulièrement vulnérable. La compréhension de leur distribution et géométrie est un enjeu majeur pour une meilleure gestion quantitative et qualitative des ressources en eau.
Cet objectif nécessite de mieux caractériser la formation des systèmes karstiques, par une approche intégratrice depuis l’architecture sédimentaire des formations carbonatées à l’origine d’une pré-structuration des réservoirs jusqu’à l’histoire post-dépôt où les propriétés réservoirs vont être modifiées par la diagenèse et les circulations de fluides.
La première étape sera de caractériser l’architecture et les faciès des systèmes carbonatés anciens, qui sont déterminées par des processus de dépôt.
La seconde étape se focalisera sur l’histoire post-dépôt en étudiant :
- (i) les transformations diagénétiques qu’a subi le sédiment. Des études récentes ont montré qu’il existait une relation forte entre les paramètres sédimentaires et la diagenèse dans les formations détritiques (e.g. Morad et al., 2012 ; Fernando De Ros & Scherer, 2012), mais cette relation est moins bien comprise dans les roches carbonatées bien qu’elle contrôle la répartition des propriétés réservoir (Caron et al., 2012 ; Ritter & Goldstein, 2012 ; Andrieu et al., 2017).
- (ii) la chronologie des circulations et le type de fluides (température, chimie…) à l’origine de l’organisation des systèmes karstiques. Pour cela, des méthodes de quantification pointues seront utilisées : étude des inclusions fluides (salinité, température et deltaO18/deltaD), de la matière organique, datations U-Pb sur calcite, Δ47…. (iii) Elles seront couplées à une analyse structurale et à l’étude des relations entre fracturation et mise en place des fluides plus ou moins polyphasée si une contribution de fluides profonds est identifiée.
L’étude se concentrera sur le Jurassique moyen et supérieur des Causses du Quercy (bordure nord-est du Bassin Aquitaine), qui se compose de dépôts carbonatés dans lesquels se développe un réseau karstique particulièrement important et profond (Husson et al., 2015, Husson et al., 2016). Le but sera d’aboutir à la conception d’un modèle de karstification novateur couplant sédimentologie, diagenèse, fracturation et hydrogéologie.

De nombreuses études se sont intéressées à la sédimentologie et parfois la diagenèse du Jurassique moyen et supérieur du Quercy dans les années 80 et 90 (Renault, 1978 ; Boichard, 1982 ; Pélissié, 1982 ; Gabilly et al., 1985 ; Bouilhac, 1987 ; Faugéras, 1988 ; Rey et al., 1988 ; Lézin et al., 1997 ; Poitevin, 1979 ; Kafa, 1998). Des études biostratigraphiques abondantes (Faugeras et Bassoulet, 1988 ; Hantzpergue et Lafaurie, 1993 ; Cubaynes et al., 2004 ; Hantzpergue et al., 2004 ; Alméras et al., 2013 ; Mazin et al., 2013), fournissent un calage temporel robuste et précis. Néanmoins, les études plus récentes (Lézin, 2000 ; Lézin et al., 2007) sont beaucoup plus rares. De plus, ces travaux restent souvent focalisés sur une zone géographique ou une période temporelle réduite. Il manque donc une étude globale intégrant les concepts de sédimentologie de faciès et de stratigraphie séquentielle, et les méthodes d’analyse géochimiques pour reconstituer l’architecture des dépôts et proposer un modèle sédimentaire et diagénétique détaillé du Jurassique moyen et supérieur de la bordure nord-est du Bassin Aquitain. Des karsts bien développés, correspondant à des aquifères importants, sont depuis longtemps identifiés dans les ensembles carbonatés du Jurassique de la bordure nord-est aquitaine (Cavaille, 1961 ; Billaud, 1982 ; Marchet,1991). Cette plateforme a subi au moins trois phases majeures de karstification épigène (liées à une dissolution par des eaux météoriques) au Crétacé inférieur, au Paléogène et du Miocène terminal à l’actuel (Philippe et al., 1980 ; Astruc, 1988 ; Legendre et al., 1997 ; Astruc et al., 2008 ; Dandurand et al., 2014 ; Husson et al, 2015). Plus récemment, des travaux ont montrés des indices de karstification liée à une dissolution par des fluides profonds qui complexifie l’histoire de la karstification de ce bassin (Bruxelles & Camus, 2014 ; Husson et al., 2016). Cette karstification dite « hypogène » pourrait être à l’origine des réseaux karstiques profonds sous couverture et responsable de la connexion hydraulique entre aquifères étagés, créant ainsi des systèmes karstiques de très grande taille. Préciser l’âge, la chimie, la température des fluides et les conditions de mise en place (associées ou non à une fracturation importante et le contexte de son développement) ayant circulés dans le bassin permettrait de mieux appréhender l’histoire de mise en place du système karstique et de mieux comprendre les interactions entre karstification hypogène et épigène à l’origine de l’organisation des réseaux karstiques.

Trois objectifs correspondant à trois pistes de publications potentielles peuvent être identifiés :
1) caractériser la relation entre faciès, architectures sédimentaires et diagenèse pour comprendre l’influence sur la répartition spatiale des propriétés réservoir
2) reconstruire l’histoire des circulations de fluides en caractérisant
leur nature (température, provenance) ; relier ces circulations avec l’évolution du bassin
3) proposer un modèle illustrant l’influence sédimentaire et diagénétique sur la formation du réseau karstique’

L’alimentation en eau de la région Nouvelle Aquitaine est controlée par un aquifère partiellement karstique développé au sein des roches du Jurassique moyen et du Jurassique supérieur. Afin de mieux définir la recharge, il apparaît indispensable de mieux définir ces formations d’un point de vue sédimentaire (environnements de dépôt, variabilité spatiale, rôle des grandes discontinuités sédimentaires) et d’un point de vue pétrophysique (dissolution, cimentation, évolution du sédiment au cours de la diagenèse)