modèle prédictif des roches mères potentielles (riches en matière organique) dans le domaine arctique

Dans un bassin sédimentaire, la localisation et la nature de la matière organique est une connaissance majeure pour déterminer le potentiel pétrolier dudit bassin. C’est le premier élément de la compréhension du système pétrolier.
Depuis plus de 30 ans (Bib), différents modèles de production et de préservation de la matière organique ont été développés, qui expliquent la formation de milieux réducteurs (ou anoxiques) permettant, en l’absence d’apports sédimentaire terrigènes trop importants, de préserver la matière organique produite qui par les algues planctoniques en domaine marin qui par les végétaux des marais péri-littoraux.
Parmi les modèles les plus fameux, citons en domaine marin, le long de la pente continentale, celui des panaches ascendants d’eaux froides (« upwelling », Bib) qui explique la création d’un milieu réducteur par un excès de biomasse marine du à une abondante nourriture du fait du panache froid, conduisant à une surconsommation de l’oxygène du milieu sous-aquatique.
Ces dernières années, période de reprise de l’exploration pétrolière de l’ensemble des bassins mondiaux, ont été marquées par une remise en cause de l’exclusivité de ces modèles, non qu’ils soient inexacts, mais comme insuffisants à rendre compte de la diversité des systèmes pétroliers analysés.
La principale rupture fut de comprendre (Bib) que la matière organique (et principalement la matière organique d’origine continentale) pouvait être transportée, devenant une particule sédimentaire terrigène comme les autres. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un modèle prédictif couplant, en amont du système sédimentaire, la production continentale de la matière organique avec le triptyque érosion continentale, transport et sédimentation en domaine sous-aquatique, connaissant les deux paramètres clés que sont la variation du niveau de base (variation du niveau marin ou lacustre relatif) et le flux sédimentaire (sédiments terrigènes et sédiments produits in situ). Il s’agit, en bref, de coupler la sédimentologie de la matière organique avec la stratigraphie séquentielle.

Le domaine étudié est le domaine arctique, avec une comparaison entre la Mer de Laptev (Russie) et le delta de la McKenzie (Canada-USA) durant le Cénozoïque (65-0 Ma). L’intérêt de ce domaine est de présenter une grande diversité de roches mères, depuis des roches mères continentales in situ (charbons, Mer de Laptev) jusqu'à des roches mères continentales détritiques resédimentées en domaine marin (delta de la McKenzie, Mer de Laptev ?), en passant par une roche mère d’origine marine (delta de la McKenzie).

Les données utilisées seront pour la caractérisation de la matière organique et les milieux de dépôts, des puits pétroliers, et pour les géométries sédimentaires et structurales, de la sismique réflexion, disponibles chez TOTAL.

Les cibles privilégiées seraient le delta de la McKenzie et la mer de Laptev.

Plusieurs types de roches mères potentielles, matures ou non, peuvent être identifiés sur des deux bassins.
(1) des dépôts de marais palustres à lacustres, en contexte de rift (mer de Laptev) ou d’avant-pays – « marges » passives (delta de la McKenzie),
(2) des dépôts marins de matière organique continentale resédimentée (delta de la Mc Kenzie, mer de Laptev),
(3) des dépôts marins de matière organique alguaire planctonique (delta de la McKenzie).

Une des questions majeures de ce projet sera la production organique primaire continentale – cause et nature ?
Les marais, dans lesquels se développent les végétaux à l’origine des charbons, dépendent de deux facteurs principaux (i) la topographie du domaine continental et (ii) le régime climatique, et plus particulièrement, les précipitations.
L’intérêt de la région et de l’intervalle de temps étudié est de présenter des variations climatiques majeures aux hautes latitudes, avec un bassin versant (le delta de la McKenzie) s’étendant aux moyennes latitudes, le tout dans deux contextes géodynamiques différents, extensifs et compressifs.
Notre objectif est de caractériser à partir de reconstitutions paléogéographiques, l’évolution des zones de marais (localisation, position sur les profils longitudinaux des rivières) et leur composition au travers de l’analyse palynologique et paléobotanique des sédiments afin d’en déduire le type de climat.
Nous souhaitons caractériser pour les périodes de non glaciation et de glaciation plus ou moins froides du Cénozoïque, et à des latitudes différentes, les biomes producteurs, c’est-à-dire les associations de végétaux, leur densité, leur stratification, leurs types de systèmes racinaires, informations primordiales pour prédire leur érodabilité et la nature des éléments organiques resédimentés.

Cécile Robin
Geosciences Rennes
Equipe Dynamique des Bassins
tel : 33-(0)2- 23-23-57-27
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