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SYMPOSIUM 1 : APPROCHE INTEGREE DES BASSINS SEDIMENTAIRES

Renaud Toullec (UniLaSalle), Sébastien Potel (UniLaSalle), Frank Chanier (Univ. Lille)

L’évolution spatio-temporelle des bassins sédimentaires est contrôlée par différents facteurs : géodynamiques, paléo-climatiques et les différents fluides ayant circulé dans les piles sédimentaires pendant des milliers, voire des millions d’années. Dans ce contexte, les bassins sédimentaires sont des lieux d’accumulation de substances minérales et énergétiques variées, souvent stratégiques, mais également des lieux de stockage géologique possibles.  L’exploration et l’exploitation efficace de ces ressources implique une connaissance de plus en plus fine des processus mis en jeu dans leur genèse, en lien avec l’évolution des bassins sédimentaires qu’il est également indispensable de connaître pour évaluer la capacité de stockage de matériels variés en sub-surface (déchets radioactifs, CO₂ …)

Ce symposium vise à regrouper des sessions sur des méthodologies et des thèmes variés, à différentes échelles, permettant une meilleure compréhension du fonctionnement des bassins sédimentaires dans leur ensemble. Ces approches concernent notamment les domaines de l’intégration source to sink, de l’architecture stratigraphique, des relations tectonique-sédimentation, de l’exploration géophysique des bassins, de la géochimie organique comme inorganique, de la diagenèse, des ressources associées aux bassins, etc.

La communauté large des sédimentologistes, géochimistes organiciens et inorganiciens, tectoniciens (…) est invitée à développer leur thématique de recherche au sein de ce symposium interdisciplinaire.

Mots-clés : stratigraphie, diagenèse, tectonique, matière organique, géochimie, géophysique, ressources naturelles, stockage géologique, (…).

SESSION 1.1 : Erosion, transfert et sédimentation des particules : la démarche Source - to  - Sink à l’échelle des bassins sédimentaires.

C. Robin (Géosciences Rennes), C. Fillon (TOTAL), E. Lasseur (BRGM), F. Guillocheau (Géosciences Rennes)

L’objectif de cette session est de solliciter des contributions multidisciplinaires sur un thème sensible et actuel des Sciences de la Terre, les bilans érosion – sédimentation de l’échelle du continent à celle du bassin versant, à l’échelle des temps géologiques, du millier à la centaine de millions d’années. Ces variations de bilan d’érosion – sédimentation sur de telles échelles temps ont l’intérêt majeur d’enregistrer la déformation terrestre (lithosphère et manteau) ainsi que le climat. Nous invitons les contributions abordant cette thématique par toute méthodologie : traçage des sources, synthèse stratigraphique, géomorphologie, proxys géochimiques, modèles numériques et analogiques...

SESSION 1.2 : Du rift à la marge passive : dynamique des bassins et systèmes sédimentaires associés.

S. Leroy (ISTEP, Sorbonne Université), C. Robin (Géosciences Rennes), D. Rouby (GET, Univ. Toulouse)

Cette session se propose de regrouper les différents aspects de l’étude des processus tectoniques et sédimentaires associés aux bassins en contexte de divergence, des rifts aux marges passives, grâce à l'ensemble des méthodes utilisées pour en comprendre les mécanismes à toutes les échelles de temps et d'espace (sédimentologie, géomorphologie, géologie structurale, méthodes géophysiques…).

SESSION 21.3 :Modélisation des processus dans les bassins sédimentaires : production, transport et dépôts - Commune au Symposium 2.

D. Rouby (GET, Univ. Toulouse), D. Granjeon (IFPEN), J.L. Grimaud (Mines-ParisTech)

Cette session vise à regrouper les travaux s’adressant aux différents processus sédimentaires (érosion, transport, sédimentation), leurs interactions avec la déformation des bassins et les architectures stratigraphiques résultantes en s'appuyant tout ou partie sur l'expérimentation analogique ou numérique. Elle se focalisera notamment sur la quantification de l'impact des forçages extérieurs (climat, déformation, flux sédimentaires, ...) sur la géométrie des corps sédimentaires et leur préservation dans les archives - depuis l'échelle régionale à celle du réservoir.

SESSION 1.4 : Bassins sédimentaires et interactions tectonique-sédimentation dans les zones de convergence

F. Chanier (LOG, Univ. Lille), J. Bailleul (B2R, UniLaSalle), F. Graveleau (LOG, Univ. Lille)

Les bassins sédimentaires qui se développent dans les zones orogéniques sont naturellement des sites privilégiés pour comprendre et quantifier les interactions entre processus tectoniques (mouvements verticaux et horizontaux) et la sédimentation, incluant les variations de la nature des sédiments, des architectures sédimentaires et jusqu’aux modifications de la géométrie des bassins sédimentaires dans leur ensemble.

Cette session est ouverte à toute contribution sur ces thèmes, depuis l’échelle des structures tectoniques individuelles et des séquences de dépôts, jusqu’à l’échelle des bassins et des orogènes (collisions, subductions, bassins associés, …). Les contributions attendues peuvent présenter des caractérisations d’exemples naturels à différentes échelles d’analyse, la quantification des processus tectoniques et sédimentaires ainsi que des résultats de modélisations expérimentales/numériques de ces interactions.

SESSION 1.5 : Dynamique des bassins et des plateformes évaporitiques.

A. Pichat (E2S, Univ. Pau), L. Gindre-Chanu (Geosciences Consultant)

Cette session a pour objectif de regrouper les études sédimentologiques, stratigraphiques, tectoniques et géochimiques permettant d’appréhender la dynamique des bassins évaporitiques actuels ou anciens. L’étude des évaporites regroupe le spectre des sels (chlorures, sulfates, potasses) qui se déposent généralement par confinement paléogéographique au sein de dépressions ou de plateformes lorsque le budget hydrique est gouverné par une évaporation ou saturation dominante, que ce soit en milieu lacustre, marin ou mixte. Les sels ayant une grande solubilité et capacité à fluer, les phénomènes de recyclage et de déformations sont nombreux au sein des grands bassins salifères, que ce soit juste après la précipitation, à travers les phases d’enfouissement où lors de leur exhumation. Comprendre l’évolution spatio-temporelle des systèmes de dépôts évaporitiques nécessite une intégration multidisciplinaire des géosciences permettant à terme d’appréhender :

-    Une meilleure interprétation des facies primaires et secondaires (diagénétiques),

-    Les modalités de préservation de la matière organique,

-    L’hydrologie et la composition originelle des eaux parentes au moment du dépôt, potentiellement influencée par les processus de recyclage en rapport ou non à l’halocinèse,

-    Le contrôle des variations du niveau de base ou eustatiques, du climat et de la paléogéographie sur l’architecture séquentielle des dépôts,

-    La mise en place de systèmes hypersalins pérennes en rapport avec la cinématique des plaques tectoniques et l’influence de l’hydrothermalisme.

Nous sollicitons tous les travaux couplant différentes approches pour comprendre l’origine et l’évolution des anciens grands bassins salifères et leur remplissage. Les contributions attendues permettront de mieux expliquer les processus géodynamiques, sédimentaires et chimiques s’opérant lors des accumulations majeures d’évaporites, apportant ainsi des éléments de réponse à des problématiques aussi diverses que la paléogéographie, la cyclostratigraphie, la bathymétrie ou la diagénèse des facies évaporitiques.

SESSION 1.6 : Les figures d’expulsion de fluides, indicateurs des circulations en sub-surface dans les bassins sédimentaires.

J.P. Blouet (Univ. Fribourg), R. Toullec (B2R, UniLaSalle)

Cold seeps, volcans de boues, pockmarks … sont autant de manifestations superficielles de l’activité en sub-surface d’un système fluide impliquant éventuellement des hydrocarbures biogéniques ou thermogéniques. Ces structures diverses sont souvent les seuls témoins du fugace phénomène d’expulsion de fluides dans le registre fossile. Leur étude, couplée à l’analyse du contexte tectono-sédimentaire propre à chaque bassin, peut permettre de tracer l’origine des fluides jusqu’à leur source.

SESSION 1.7 : Processus diagénétiques.

S. Andrieu (BRGM), B. Brigaud (GEOPS, Univ. Paris Sud), J.P. Girard (TOTAL)

Cette session vise à examiner comment les processus diagénétiques contrôlent les propriétés des roches carbonatées et détritiques en passant en revue les méthodes analytiques récentes, les nouvelles/futures perspectives et les défis futurs dans le domaine de la diagenèse. Les questions et les sujets clés suivants pourront être abordés :

-    Diagenèse précoce (éogenèse), souvent sous-estimée, mais ayant toujours un impact sur les propriétés des roches.

• • • Quelles sont les relations entre la stratigraphie séquentielle, l'environnement de dépôt et les processus diagénétiques précoces ?
    • Quels sont les processus diagénétiques et les propriétés chimiques (type d'eau interstitielle, conditions redox, alcalinité, pH) qui contrôlent le développement des discontinuités dans les roches carbonatées ?
    • Comment les processus diagénétiques précoces peuvent-ils influencer les propriétés pétrophysiques et leur évolution ultérieure dans le temps ?
    • Quels sont les conditions initiales d'un sédiment détritique pouvant favoriser/induire le développement de tapissage (chlorite, illite, microquartz, Fe-oxides...) lors de l'enfouissement ?

-    Nature et extension spatio-temporelle des processus contrôlant les transformations physiques et chimiques des sédiments/roches depuis leur dépôt jusqu'à nos jours : impact sur les propriétés pétrophysiques et/ou la répartition des ressources minérales

-    Progrès méthodologiques récents applicables à la diagenèse (datations U-Pb, (U/Th)/He, clumped isotopes, spectrométrie de masse ionique secondaire, analyses infra-rouges, spectométrie à cavité optique, ablation laser couplé à des spectromètres de masse à plasma induit...).

L'objectif de cette session est de réunir des spécialistes issus du monde académique et de l'industrie, en favorisant les échanges ainsi que les travaux intégratifs. L'objectif est également de faire le point sur notre compréhension des processus diagénétiques dans les roches carbonatées et détritiques, leur intégration dans la prévision des propriétés pétrophysiques des roches (propriétés des réservoirs, teneur en minéraux,...). Toutes ces questions sont essentielles pour comprendre l'origine et la prévision des ressources économiques dans les bassins sédimentaires (pétrole et gaz, gisement de minéraux, énergie géothermique, CO2 et stockage des déchets).

SESSION 1.8 : Ressources énergétiques des bassins sédimentaires.

O. Parize (ORANO), J. Barbarand (Géosciences Paris Sud), E. H. Chellai (Univ. Marrakesh), V. Delhaye-Prat (TOTAL)

Les bassins sédimentaires constituent des réceptacles de première importance pour les ressources énergétiques, comme la chaleur, le CO2, le gaz, le pétrole, l’uranium… Les accumulations naturelles de ces ressources ou le dépôt des couches hôtes pour leur stockage sont souvent l’aboutissement d’une longue histoire, complexe et polyphasée, à laquelle peut contribuer également le magmatisme.

Nous vous proposons donc de présenter les résultats de votre expérience et vos recherches sur ces ressources énergétiques, et par extension minières, en abordant (i) le contrôle sédimentaire et/ou stratigraphique de ces gisements, et également des réservoirs de stockage, et (ii) les processus (hydro)chimiques, physiques, à l’origine de ces accumulations au sein des bassins sédimentaires.

Les sujets de cette session sont déclinés à l’échelle du bassin ou du thème (« play »), et peuvent discuter des contrôles géométriques et faciologiques des couches hôtes, de l’origine et la persistance des propriétés réservoir de ces même couches hôtes (milieux poreux et/ou fracturés), de l’âge des accumulations à l’origine de ces ressources et leur(s) relation(s) avec l’âge du dépôt et, enfin, du calendrier de son évolution diagénétique au sein du bassin sédimentaire en discutant la nature et l’origine des fluides impliqués.

Nous espérons que regrouper ces domaines d’intérêt et des approches techniques permette de fructueux échanges et retours d’expériences entre collègues d’horizons variés.

SESSION 1.9 : Les métaux critiques dans la zone critique : contrôle, ressource et prospection future dans les bassins sédimentaires.

J. Bonhoure (AGHYLE, UniLaSalle), O. Pourret (AGHYLE, UniLaSalle)

La Zone Critique, lieu d’interactions entre les différentes enveloppes du système terrestre (hydrosphère, atmosphère, roches, écosystèmes, ...), est par excellence une zone de circulation et de concentration de matière et d’énergie. C’est là que des interactions fortes entre les fluides et les roches se produisent et agissent sur les cycles biogéochimiques. Les bassins sédimentaires, de par leur structure et leur genèse, font partie intégrante de cette zone limite, les conditions sont réunies pour créer des zones privilégiées pour les concentrations métallifères et notamment les métaux critiques (Co, V, platinoïdes, terres rares…).

Cette session a pour objectif (i) de décrire des dépôts d’intérêt en contexte de bassin sédimentaire, notamment le rôle (source/piège) des couches hôtes (milieux poreux, fracturés), (ii) de décrire les processus biogéochimiques à l’origine des concentrations métallifères (nature et origine des fluides minéralisateurs, ...), et (iii) de replacer ces gîtes dans un cadre géodynamique plus large (âge de la minéralisation et de l’encaissant, ...).