Archives de l’étiquette : ressources

Mai 03

Nouvel article: ressources minérales (fluorine)

L’article intitulé Evidence for an Early Cretaceous mineralizing event above the basement/sediment unconformity in the intracratonic Paris Basin: paragenetic sequence and Sm-Nd dating of the world-class Pierre-Perthuis stratabound fluorite deposit par Morgane Gigoux, Guillaume Delpech, Catherine Guerrot, Maurice Pagel, Thierry Augé, Philippe Négrel et Benjamin Brigaud est prêt pour publication dans la revue Mineralium Deposita.

Le sous-sol français renferme l’une des plus importantes réserves de fluor du monde. En effet, la fluorine est l’un des seuls minéraux contenant assez de fluor pour être exploité : près de 5,5 Millions de tonnes de ce minéral sont présents dans des gisements localisés en Bourgogne, ce qui place la France au sixième rang mondial des pays ayant des réserves connues. Le fluor est un élément hautement important pour l’économie française car beaucoup d’industries en dépende. Le fluor est indispensable à la fabrication de nombreux composants permettant à la France d’être en bonne position dans le domaine de l’énergie ou de l’automobile. C’est un élément de base utilisé pour séparer les isotopes de l’U dans la fabrication des combustibles nucléaires, ou pour la fabrication de l’acide fluorhydrique (HF) qui permet d’éliminer tous les oxydes inorganiques dans l’industrie du verre, des aciers inoxydables (automobile, éolienne, hydrolienne…) ou du silicium des semi-conducteurs (électronique, photovoltaïque, voiture électrique), ou encore dans son utilisation comme catalyseur des réactions du butène dans le raffinage du pétrole. Son utilisation s’invite même dans notre vie quotidienne en composant nos dentifrices, les mousses synthétiques de nos matelas, les gaz réfrigérants de nos réfrigérateurs ou nos casseroles au téflon. A ce titre, le fluor est classé par l’Union Européenne comme un élément critique du fait de son importance économique et de notre quasi totale dépendance des importations venant de Chine.
Des chercheurs de l’Université Paris-Sud, en collaboration avec le brgm ont examiné de très près les réserves françaises en essayant d’en caractériser leur origine. L’objectif final est simple : mieux comprendre leur formation permettra de mieux orienter les futures prospections. Les gisements observés de l’échelle de l’affleurement jusqu’à l’échelle microscopique par différentes méthodes les ont conduit à déterminer très précisément l’âge de formation de ces gisements afin de pouvoir les intégrer dans une histoire géodynamique globale. Ces travaux sont publiés dans la revue Mineralium Deposita.

Afin de reconstruire une origine de mise en place dans un cadre géodynamique bien contraint, l’information la plus importante à obtenir est l’âge de la minéralisation. L’étude a porté sur un des gisements bourguignons, celui de Pierre-Perthuis (1,4 Mt de fluorine). Le niveau minéralisé se localise dans les premiers niveaux sédimentaires ici dolomitiques, remplissant la base du bassin de Paris dans sa partie sud-ouest, et déposés à la fin du Trias (vers 210 Ma). Les échantillons collectés sur le terrain ont été minutieusement observés à l’aide de plusieurs microscopes : photonique, à cathodoluminescence et électronique. Le gisement renferme environ une trentaine de pourcent de fluorine, le reste étant principalement du quartz et de la barytine. Cette phase d’observation a permis d’identifier et individualiser une même génération de cristaux de fluorine bien homogène sur six échantillons. Les fluorines contiennent une infime quantité d’élément de Terres rares (quelques dizaine de ppm ou 0,001%) dont du Samarium (147Sm ) et Néodyme (143Nd/144Nd). Même en infime quantité, les isotopes du Samarium et Néodyme ont été analysés au spectromètre de masse. Cette méthode géochronologique permet d’obtenir un âge de minéralisation et donc de mise en place du volume de fluorine qui est ici daté du Crétacé inférieur (130 Ma), soit 80 Ma d’année après le dépôt sédimentaire carbonaté. Cette période est marquée par des mouvements géodynamiques importants avec le début de l’ouverture de l’Atlantique centrale, le Rifting du Golfe de Gascogne et des Pyrénées. Ces mouvements se font ressentir jusque dans la moitié nord de la France, où les bordures du bassin de Paris se sont surélevées. Cette surélévation a engendré un gradient hydraulique, qui a pu mettre en mouvement des fluides circulant à la base du bassin. Cette circulation est à l’origine de la mise en place de ces importants gisements en France. Du point de vue de l’exploration, ces minéralisations reconnues sur la bordure affleurante sud-ouest du bassin, pourraient être présentes également dans le même niveau mais à l’intérieur du bassin.

gigoux2015

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Avr 26

Nouvel Article « Ressources minérales »

L’article intitulé Detailed mineralogy and petrology of manganese oxyhydroxide deposits of the Imini district (Morocco) par Dekoninck, A., Bernard, A., Barbarand, J., Saint-Bezar, B., Missenard, Y., Lepretre, R., Saddiqi, O., Yans, J. est prêt pour publication dans la revue Mineralium Deposita.

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Avr 04

Nouvelle Mention de Master STePE – Université Paris-Saclay

Diapositive1Retrouver en ligne le nouveau parcours de Master de la nouvelle Mention STePE de l’Université Paris-Saclay. Notre équipe est fortement impliquée dans le parcours , « Bassins Sédimentaires, Ressources et Paléoclimats (BSRP) ».

Master 1
M1 Bassins Sédimentaires, Ressources et Paléoclimats
Détail des enseignements de Master 1

Master 2

M2 Bassins Sédimentaires, Ressources et Paléoclimats

Voir en ligne

Sur le Site Web de l’Université Paris-Saclay

Sur le Site Web du Département des Sciences de la Terre

PDF du poster master parcours BSRP

plaquette master parcours BSRP

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Avr 04

Soutenance de thèse de Rémi Leprêtre – 8 avril 2015

Mercredi 8 avril – 9h30, amphithéâtre Blandin (bâtiment 510), Université Paris-Sud, Orsay, soutenance de la thèse de Rémi Leprêtre
« Evolution phanérozoïque du Craton Ouest African et de ses bordures Nord et Ouest »
Résumé court

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.

Ce travail démontre que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements.


Short abstract

The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.

This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes.

 

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Mar 14

Ressources énergétiques: conférence de Maurice Pagel

Conférence intitulée « L’électronucléaire : de la mine aux déchets en passant par les réacteurs.»

Lieu: Limours, Lycée Jules Verne- Salle PolyvalenteOxygene et SFEN91

par Jean-Paul Hulot et Maurice Pagel

Ouvert à tous, Entree libre

 

http://www.melimelo91.com/calendrier_melimelo_archive.php?millesime=20152015_3_26_141222115426

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Mar 03

Ressources énergétiques: Conférence-débat, par Benjamin Brigaud

conf« Les ressources énergétiques: un enjeu sociétal majeur »

Le développement économique de notre société est presque uniquement basé sur les énergies fossiles, entraînant des changements climatiques majeurs probablement irréversibles et l’appauvrissement d’une réserve d’énergie fossile non pérenne.
Ce développement économique et technologique puisant énormément dans les ressources de notre planète doit  nous amener à nous poser un certain nombre de questions :

Quels sont réellement les enjeux énergétiques du 21ème siècle ?
A quel point en est-t’on dépendant ?
En quoi consiste la transition énergétique en France ?
Et dans le monde ?
Comment certaines technologies renouvelables peuvent également épuiser nos ressources ?
Quelles sont les solutions permettant une gestion durable de nos ressources ?
Quelle autre société doit t’on imaginer ?
Comment la « recherche & développement » peut apporter des solutions pour le futur ?
Et enfin comment utiliser notre sous-sol de manière durable ?

Cette conférence-débat aura pour but de donner des clefs de lecture afin de pouvoir en partie répondre à ces questions. Il sera orienté par des documents présentant par exemple les chiffres de notre consommation ou production d’énergie. Nous verrons les enjeux de la transition ou du mix énergétique et notamment l’importance d’une bonne connaissance de notre sous-sol afin de répondre à cet enjeu majeur de ce siècle.

 

INFOS: http://agorae.la-faps.fr

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Jan 19

Formation par la recherche: 6 stages de M2 dans l’équipe démarrent!

Vers une meilleure modélisation de la diffusion des ions Cl et Br dans les argilites de Tournemire : le rôle du paléoenfouissement et de la géodynamique du bassin des Causses
Encadrants : Jocelyn Barbarand (GEOPS), Jean-Michel Matray (IRSN), Yves Missenard
(GEOPS)

Stagiaire: Priscilla Préhaut

Statut du stagiaire : stagiaire IRSN
L’argilite de Tournemire possède des propriétés remarquables en ce qui concerne la géochimie des ions Cl et Br dissous dans l’eau porale avec en particulier des valeurs de d37Cl et de d81Br extrêmement élevées démontrant un phénomène de diffusion très long des halogénures entre la couche argileuse du massif rocheux et son encaissant carbonaté. La présence de cette série argileuse à proximité ou non de la surface, c’est-à-dire son paléoenfouissement, contrôle étroitement la durée d’échange entre les eaux météoriques et les eaux marines piégées lors de la sédimentation ; l’existence de périodes d’incursion marines au dessus de la série jurassique actuelle va influencer les mélanges ; enfin la mise en charge de l’aquifère inférieur (Carixien) est liée au fonctionnement du bassin et notamment à son inversion.
Nous proposons d’aborder ces questions en caractérisant le paléoenfouissement à l’échelle régionale autour de Tournemire et en reconstituant la dynamique du bassin et le rejeu des failles principales. L’histoire thermique sera déterminée à partir de (1) la thermochronologie basse température sur des échantillons de socle prélevés en bordure du bassin des Causses et sous la couverture jurassique, (2) l’évolution (Tmax) de la matière organique prélevée dans le Lias. Les paléotempératures seront converties en épaisseur en faisant différentes hypothèses
sur le flux géothermique et en déterminant à l’échelle du bassin mais également dans les bassins voisins les épaisseurs des séries sédimentaires préservées. La détermination des épaisseurs érodées couplées à l’analyse de quelques grands accidents du bassin permettra de proposer un modèle d’évolution géodynamique du bassin. Enfin les modèles robustes établis à partir de ces approches seront testés par la modélisation, de la diffusion des ions Cl et Br afin de converger vers un modèle satisfaisant les données géologiques régionales, l’histoire
thermique du bassin et les propriétés d’échange ionique. Le travail nécessitera une approche multiple incluant une synthèse bibliographique suivie d’une mission de collecte d’échantillons dans la région des grands Causses et de leur analyse à l’Université de Paris Sud. Les résultats permettront d’élaborer divers scénarios de paléoenfouissement qui seront testés à l’IRSN, à l’aide du code Hytec qui permet de simuler en 1D, le transport des halogénures et de leurs isotopes stables.

Evolution de la marge nord Atlantique depuis le Mésozoïque : le cas des îles Lofoten et Vesterålen (Norvège)

Encadrants : Cécile Gautheron (GEOPS), Bernard Bingen (NGU)

Stage GEOPS

Stagiaire: Sébastien Lénard

La marge nord Atlantique a subi une histoire géologique pluriphasée avec des phases d’érosion et de subsidence depuis l’ouverture de l’océan Atlantique au Mésozoïque. Cette histoire reste peu connue ainsi que l’origine et la chronologie de la mise en place des reliefs actuels. Plus particulièrement, les îles Lofoten et Vesterålen (Norvège) font partie de cette marge nord Atlantique et sont caractérisées par des reliefs importants (jusqu’à 1300m). Leur morphologie actuelle est complexe et l’on peut distinguer l’impact de l’érosion glaciaire quaternaire ainsi des structures particulières de « strandflat » d’âges débattus. Ces strandflats sont supposés dus à l’impact des glaciers quaternaires ou à la pénéplanation Mésozoïque établie avant la mise en place du rifting.

Ce stage de Master 2 propose de reconstituer l’histoire géodynamique de la marge nord-Atlantique, et plus particulièrement des îles Lofoten et Vesterålen. Ce stage sera composé de plusieurs volets alliant étude morphologique afin de carter les strandflats de la zone d’étude et de réaliser des datations thermochronologiques basses température (U-Th)/He sur apatite couplées à des modélisations. La modélisation des données (U-Th)/He sur apatite et les données traces de fission de la littérature permettront de déterminer l’histoire thermique des différents échantillons. L’ensemble des modélisations sera utilisé afin de construire un modèle global des phases d’érosion et de subsidence depuis l’ouverture de l’océan Atlantique. Si possible, des hypothèses quant à la mise en place du relief et de la morphologie actuelle seront formulées.

 

Variabilité des faciès et de la nature des argiles dans les grès du Jurassique moyen de la Mer du Nord (Graben central) : Impact sur les propriétés réservoir
Encadrant Université Paris-Sud : Benjamin Brigaud
Encadrant Gdf-Suez : Eric Portier
Statut du stagiaire : stagiaire Gdf-suez

Stagiaire: Justine Négrel

Ces vingt dernières années, les travaux sur la diagenèse des grès montrent que la présence de tapissages argileux (ou grain coatings), notamment de chlorite, entourant 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 porosités (>20%) et perméabilités (>100mD) 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. Cependant, même si le lien entre présence de grain coating et bonne perméabilité est maintenant bien admise, il existe beaucoup d’incertitudes sur leur variabilité spatiale, ce qui limite la prédiction des qualités réservoirs des grès. L’origine de ce facteur de contrôle fait l’objet actuellement de débats dans la communauté scientifique. En effet, les données de sub-surface montrent que ces grains coatings ont une répartition très hétérogène, même dans un cadre sédimentologique bien contraint (barres sableuses tidales), et leur présence est difficilement prédictible. Afin d’améliorer nos connaissances sur la nature des minéraux argileux, leur localisation spatiale, leur timing d’apparition et leur possible lien avec les faciès sédimentaires ou la stratigraphie séquentielle, une analyse fine des minéraux argileux dans des échantillons provenant de forages réalisés dans un réservoir profond de gaz en Mer du Nord (secteur Hollande) est proposée. Les objectifs de ce stage seront d’établir les différents faciès, de caractériser le cortège argileux, de proposer une séquence paragénétique et d’établir les potentielles relations entre faciès, cortèges argileux et porosité/perméabilité. Un travail d’observation de carottes et de lames minces au microscope optique sera à prévoir en février afin de bien reconstituer les microfaciès et les environnements de dépôt. Il sera suivi par une partie minéralogie et pétrographie/diagenèse en mars/mai (microscopie optique en lumière réfléchie, cathodoluminescence, MEB, analyses DRX) afin de reconstituer une paragenèse minérale. Cette étude devra apporter un début de réponse sur la paragenèse minérale et la répartition spatiale des argiles et leur possible lien avec l’environnement de dépôt et les propriétés de porosité/perméabilité dans ce réservoir en Mer du Nord. Ce genre d’étude semble être un prérequis à toute amélioration de la prédiction des qualités réservoirs tenant compte de la présence ou le type des minéraux argileux dans les grès.

Reconstruction de l’architecture des systèmes sédimentaires du Bassin de Paris à partir de forages et diagraphies : Influence sur la distribution des propriétés pétrophysiques des calcaires jurassiques
Encadrant Université Paris-Sud : Benjamin Brigaud
Encadrant Vermillon Energy : Chaker Raddadi
Statut du stagiaire : stagiaire Vermillon Energy

Stagiaire: Vincent Deliancourt

Dans le Bassin de Paris, les formations calcaires du Jurassique (notamment le Dogger) présentent un intérêt économique et sociétal non négligeable, qui suscitent un regain d’explorations ces dernières années. Dans la partie Est du Bassin de Paris, le Dogger calcaire
forme le soubassement 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, le Dogger calcaire est actuellement étudié pour son potentiel géothermique. Plusieurs grands projets ont été récemment réalisés comme le projet de géothermie de l’aéroport de Paris-Orly. Le Dogger calcaire a également été étudié dans l’Aube comme cible éventuelle pour la séquestration de CO2. Enfin, suite à l’augmentation des prix du pétrole ces dernières années, le potentiel pétrolier du Dogger de ce Bassin est de nouveau en cours de réévaluation, et de nouvelles campagnes d’exploration se déploient comme la récente campagne de sismique conduite dans la Marne pour la société Lundin. Toutes ces nouvelles problématiques ont permis de montrer les limites actuelles de la connaissance du Dogger calcaire du Bassin de Paris. En effet, les caractéristiques sédimentologiques et le cadre stratigraphique ou pétrophysique sont relativement bien contraints, mais de manière très disparate, les études étant localisées dans des secteurs bien précis, comme sur le site Andra dans l’Est du Bassin (e.g. Brigaud et al., 2014), sur le site de Saint-Martin-de-Bossenay (Delmas et al., 2010), sur le Sud de l’Yonne (Makhloufi et al., 2013) ou encore sur le les champs pétroliers (Villeperdue…). Il manque une réelle synthèse sur les séquences stratigraphiques à l’échelle du bassin.
L’objectif principal de ce stage sera donc de produire un modèle sédimentologique et stratigraphique du Dogger selon un transect W-E à travers la partie Est du Bassin de Paris, depuis le secteur « Andra » au nord de la Haute-Marne, vers le centre du Bassin dans le secteur d’Evry, afin de contraindre la géométrie des cycles de dépôt. Plusieurs étapes sont envisagées lors de ce stage. (1) La première étape (février) consistera en une étude bibliographique de la base de donnée des rapports et des logs de forages de la société Vermillon. Cette étape visera à sélectionner une vingtaine de puits de manière logique et en fonction de leur richesse en faune permettant de dater biostratigraphiquement certain rail de corrélation. (2) Parmi cette sélection, deux à quatre forages de «référence» seront décrit à la carothèque de Boussens (au mois de mars) afin de bien identifier les faciès types et leur réponse diagraphique. (3) Une étude des microfaciès sur lame mince permettra de bien identifier les microfaciès et les environnements de dépôt (avril/mai). (4) Il restera ensuite à habiller ou extrapoler les faciès reconnus sur les forages de références sur sa totalité en fonction des points de calage biostratigraphiques et des signaux diagraphiques.
La finalité de ce travail est de mieux appréhender l’architecture de ce bassin et d’améliorer (1) notre compréhension sur les facteurs contrôlant cette géométrie (eustatisme, tectonique et climat, variation de production carbonatée) ainsi que (2) les prédictions et l’évolution spatiotemporelle des propriétés de porosité et de perméabilité.

Analyse de la fraction fine de roches argileuses, de marnes et de calcaires jurassiques par diffraction des rayons X (DRX) : vers une meilleure modélisation de la composition des eaux porales.
Encadrants : Benjamin Brigaud (GEOPS), Chartles Wittebroodt (IRSN) et Jean-Michel Matray (IRSN).
Statut du stagiaire : stagiaire IRSN

Stagiaire: Noël N’Guessan

Les roches argileuses indurées ont été retenues en France comme en Suisse comme roche hôte potentielle d’un stockage de déchets radioactifs du fait de leur propriétés de confinement remarquables combinant une très faible perméabilité à une capacité élevée de rétention des radionucléides. La composition chimique de l’eau porale de ces roches est une donnée essentielle à acquérir car elle est le vecteur de transfert des radionucléides depuis le stockage jusque vers son encaissant aquifère ainsi que les échanges avec les composants du stockage (bétons et aciers). Du fait de leur très faible perméabilité, le seul moyen d’acquérir la composition des eaux porales est une méthode indirecte qui consiste à appliquer un modèle géochimique basé notamment sur l’équilibre thermodynamique entre l’eau porale et les phases minérales qui l’entourent. L’estimation des espèces cationiques en particulier nécessite de disposer d’une part, des différentes phases minérales qui composent la roche argileuse et
d’autre part, de la Capacité d’Echange Cationique (CEC) qui représente la population de cations adsorbés à la surface de ces minéraux et peut être considérée comme une empreinte de l’équilibre local. Pour calculer la population cationique, il est donc indispensable de pouvoir distribuer cette CEC entre les différents sites d’échange argileux et donc de pouvoir distinguer l’ensemble des minéraux argileux qui composent la phase argileuse. Nous proposons d’aborder cette problématique par l’étude de deux roches argileuses indurées: l’argile à Opalines du Mont Terri (Aalénien, Suisse) et l’argilite de Tournemire (Lias, Causses).
Pour le site du Mont Terri, l’objectif du stage consistera à interpréter les diffractogrammes de rayons X de la fraction fine, glycolée et chauffée, obtenus en 2014 lors d’un stage précédent de Master 2 sur 24 échantillons. Quelques échantillons seront observés au MEB afin d’identifier les microstructures et préciser la morphologie de certaines phases minérales.
Pour le site de Tournemire, les travaux consisteront dans un premier temps à obtenir les diffractogrammes de rayons X sur roche totale puis sur fraction fine, glycolée et chauffée pour 6 échantillons d’argilite du Toarcien supérieur prélevés au sein d’une fracture, à l’interface entre la roche saine et la roche perturbée et pour la roche saine se trouvant de part et d’autre de la structure. Ces échantillons seront également observés au MEB.
Pour chaque échantillon, on cherchera en particulier à détecter et obtenir l’analyse semiquantitative des phases argileuses porteuses de sites d’échange comme l’illite, la smectite et les interstratifiés illite/smectite. On cherchera aussi à identifier la proportion d’illite dans le mélange illite/smectite ainsi que le type d’interstratifié (ordonné R=1 ou désordonné R=0).
Pour chacun des sites étudiés, les données acquises seront comparées aux données de la
littérature.

Les moteurs de l’exhumation d’une île océanique: cas des îles Kerguelen vu par la thermochronolgie basse à moyenne température (AHe, ZHe, FT et Ar-Ar)
Encadrants : Guillaume DELPECH, Cécile GAUTHERON (GEOPS), Sébastien NOMADE
(LSCE)
Collaboration : Jean BRAUN (Université Joseph Fourier, ISTerre)

Stage GEOPS

Stagiaire: Floriane Ahadi

L’archipel des îles Kerguelen (Océan Indien) est essentiellement formé de basaltes de plateau (≈ 85%) d’âge Oligocène qui forment des reliefs de plus de 1000 m de hauteur, séparés par un réseau de larges et profondes grandes vallées. Le reste de l’archipel est composé de roches plutoniques intrusives dans ces basaltes, qui ont cristallisé en profondeur (2-3 km) et qui affleurent aujourd’hui à la surface. Ces complexes sont dispersés sur tout l’archipel et leurs âges de mise en place varient depuis l’Oligocène jusqu’au Pliocène, les roches les constituants varient depuis des gabbros jusqu’aux syénites et granites.
Le but de cette étude est d’utiliser les roches plutoniques comme des marqueurs des différents moteurs de l’exhumation de ces roches, depuis leur profondeur de mise en place jusqu’à la surface, depuis l’Oligocène jusqu’à aujourd’hui.
Les premières données obtenues récemment à partir du termochronomètre basse température (U-Th)/He sur apatite (AHe) sur deux complexes plutoniques d’âge différent (Oligocène et Pliocène) varient de 5 et 7 Ma pour le complexe syénitique Pliocène de Rallier du Baty et entre 18 et 29 Ma pour le complexe Oligocène des Montagnes Vertes (Ahadi et al., 2014).
Dans les deux cas, les âges s’expliquent par des phases d’exhumation quelques millions d’années seulement après la mise en place des complexes plutoniques. Les premières données semblent exclure que les variations climatiques dans l’Océan Indien sud entre l’Oligocène et le Pliocène soient le seul moteur de l’exhumation de ces roches. Les seules données (UTh)/He sur apatites ne permettent pas de contraindre avec précision les processus d’exhumation.
Pour répondre à cette problématique, une approche thermochronologique alliant différents thermochronomètres basse température ((U-Th)/He sur apatite et zircon, traces de fission) à moyenne température (Ar-Ar sur biotite) sera utilisée. Grâce à ces données, il s’agira de définir la ou les périodes d’érosion ayant affecté l’archipel depuis sa construction à l’Oligocène avec le but de déterminer des vitesses d’exhumation pour chaque période d’érosion. Des données complémentaires seront à acquérir sur des échantillons déjà analysés mais aussi sur des nouveaux échantillons d’autres complexes plutoniques pour avoir une vision spatiale et temporelle plus large. Enfin, un volet de modélisation numérique des données thermochronologiques permettra de définir les chemins temps-température et les vitesses d’érosion et une modélisation thermo-cinématique en 3D (Pecube) permettra de déterminer l’évolution des reliefs depuis la construction de l’archipel.

Méthodes utilisées : pétrographie, séparation minérale, thermochronologie (U-Th)/He sur
apatite et zircon, Traces de Fission sur apatites, Ar-Ar sur biotite (±amphibole), modélisation
numérique.

 

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Jan 16

ASF 2015: le programme des sessions

Le 15ème congrès français de sédimentologie aura lieu du 13 au 17 octobre 2015 à Chambéry. Vous pourrez trouver le programme des 27 sessions proposées: http://asf2015.sciencesconf.org/resource/page/id/44

L’équipe sera impliquée avec l’animation de deux sessions:

Session 16 – Architecture et diagenèse des réservoirs – B. Brigaud et J.-P. Girard

Session 17 – Minéralisations en contexte sédimentaire – O. Parize et J. Barbarand

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Nov 18

Participation de l’équipe au congrès de l’AGBP

Retrouver les résumés des travaux de l’équipe présentés lors du congrès de l’AGBP 2014 à Paris. PDF

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Nov 18

Article – Modélisation 3D du sous-sol : de l’échelle micrométrique à celle du réservoir

i_forage_profond2L’article intitulé « Characterization and origin of permeability-porosity heterogeneity in shallow-marine carbonates : from core scale to 3D reservoir dimension (Middle Jurassic, Paris Basin, France) » par Benjamin Brigaud, Benoît Vincent, Christophe Durlet, Jean-François Deconinck, Emmanuel Jobard, Niel Pickard, Béatrice Yven et Philippe Landrein est prêt pour une publication dans la revue Marine and Petroleum Geology.

Un des défis dans le domaine des sciences de la terre est d’arriver à mieux appréhender le changement d’échelle entre la caractéristique d’un échantillon de roche observée en laboratoire, parfois jusqu’à l’échelle micrométrique et son comportement in situ, dans le sous-sol à l’échelle plurikilométrique. Ce changement d’échelle peut s’avérer particulièrement important pour comprendre, prédire et ainsi visualiser en 3D certaines ressources présentes dans le sous-sol comme l’eau, les hydrocarbures ou les métaux. Les roches sédimentaires du sous-sol, notamment carbonatées, peuvent former des réservoirs pour les ressources en eau ou en hydrocarbures, dont une forte porosité et perméabilité est un gage de qualité. Ces aquifères ou réservoirs d’hydrocarbures sont étudiés à partir de forages, donnant un aperçu très ponctuel de la qualité, par exemple 2 km de long avec un diamètre ne dépassant pas 20 cm, de l’ensemble de la roche contenant cette ressource, dont le volume total peut atteindre plusieurs milliers de kilomètres cube.

Une collaboration entre universitaires (Université Paris-Sud et Université de Bourgogne) et industriels (Cambridge Carbonate, Andra, Statoil, Captair) dirigée par Benjamin Brigaud (Géosciences Paris Sud, Université Paris-Sud/CNRS) a apporté une méthode innovante sur ce changement d’échelle en étudiant un ensemble de roches carbonatées épais de 200 m et enfouis à plus de 500 m de profondeur dans l’Est du Bassin de Paris. Cette nouvelle méthode se déroule en cinq étapes. (1) La première consiste à reconstruire précisément, par une étude des faciès sédimentaires, la géométrie de l’ensemble formant un empilement d’une dizaine de couches. (2) La deuxième étape consiste à l’analyse en laboratoire de la perméabilité (de 0,01 mDarcy à 1 Darcy), de la porosité (de 1 à 17%), du rayon de l’espace connectant deux pores entre eux (variant de 0,25 µm à 32 µm) et surtout du signal en résonance magnétique nucléaire (RMN) des roches carbonatées du site prélevées dans un forage, rendant compte de leur hétérogénéité. Sur ces mêmes échantillons, l’espace poreux a été observé à très petite échelle au MEB afin de préciser la forme des pores ou leur variation de taille (de 1 µm à 100 µm). Ces analyses de laboratoire ont permis de redéfinir les équations permettant de calculer à partir du signal RMN, la porosité ou la perméabilité des roches carbonatées. (4) Dans une quatrième étape, le signal RMN a été mesuré dans 12 puits à partir d’une sonde. Les nouvelles équations utilisées ont permis d’avoir un enregistrement continu de la porosité sur presque 2 km. (5) Un logiciel de modélisation géologique performant a été utilisé afin de propager les caractéristiques de perméabilités et porosités mesurées à partir du signal RMN entre les 12 forages dans 109 millions de cellules mesurant 150 m de longueur, 150 m de large et 5 m de hauteur. Les investigations dans les forages permettent de connaître un volume d’environ 20 m3. Ce volume réellement investigué représente 1/1000 d’une cellule du modèle, à comparer aux 109 millions qu’il faut contraindre…

Cette calibration très fine des calculs de perméabilités à partir des signaux RMN mesurés en laboratoire et la mesure de la RMN sur 12 puits en diagraphie permettent d’observer la distribution hétérogène de la porosité et de la perméabilité depuis l’échelle ponctuelle dans les forages à celle d’un réservoir de 400 km3 modélisé en 3D.

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Nov 15

Participation de l’équipe à la RST

Retrouver les résumés des travaux de l’équipe présentés lors de la RST 2014 à Pau.

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Août 29

Retour sur la Journée thématique de l’ASF « Diagenèse » – Orsay 4 juillet

Le 4 juillet, la réunion thématique de l’Association des Sédimentologistes Français organisée par le laboratoire Géosciences Paris-Sud (GEOPS) sur le thème de la « Diagenèse : avancées récentes et perspectives » a réuni 110 personnes à Orsay. Cette réunion a été organisée en l’honneur de Maurice Pagel (Professeur émérite à l’Université Paris-Sud) qui s’est attaché une grande partie de sa carrière à comprendre les processus diagénétiques « i.e. transformations physiques, chimiques ou biologiques qui se produisent dans les sédiments, débutant immédiatement après leur dépôt pour se prolonger jusqu’à aujourd’hui » dans les bassins sédimentaires.

L’objectif a été de rassembler des spécialistes couvrant un domaine allant des approches académiques aux applications industrielles afin de faire le point sur notre compréhension des processus diagénétiques dans les séries sédimentaires carbonatées, silicoclastiques ou argileuses et leur intégration dans la prédiction des qualités des réservoirs pétroliers, de stockage (de déchets radioactifs par exemple) ou d’accumulation d’hydrocarbures et de métaux stratégiques.

L’intérêt majeur a été de réunir des chercheurs du monde universitaire et des ingénieurs du monde industriel issus soit d’établissements publics à caractère industriel et commercial comme le Brgm, l’Andra, l’IFPEN ou des grands groupes de l’énergie comme Total ou Gdf-Suez. La vingtaine de présentations, dont deux réalisées par des chercheurs invités de l’University of Liverpool et de la KU Leuven, a permis de faire un état des lieux sur les avancées nouvelles du domaine notamment concernant les méthodes de reconstruction de l’histoire thermique des bassins sédimentaires, de datation des minéraux authigènes ou de modélisation mettant en lien la qualité des réservoirs pétroliers avec la diagenèse. La réunion aura permis de discuter les perspectives nouvelles et d’identifier les défis à relever dans le domaine de la diagenèse afin de faire émerger des collaborations.

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Juil 26

Les journées uranium 2014 – Orsay, 24-25 novembre

Les journées uranium 2014 auront lieu les lundi 24 et mardi 25 novembre 2014 au bâtiment 338 (bâtiment des Colloques de la Faculté des Sciences d’Orsay). Cette réunion spécialisée de la Société Géologique de France, est co-organisée par l’UMR GEOPS, avec le concours d’AREVA, du CEA, et du projet grand défi du CNRS « NEEDS » (Nucléaire : Energie, Déchet, Société).

- Organisateurs : Maurice Pagel, GEOPS-Orsay (maurice.pagel at u-psud.fr), Marc Delpech, CEA (marc.delpech at cea.fr), Sylvie Delpech, IPN Orsay (sylvie.delpech at ipno.in2p3.fr), Valérie Langlais, AREVA (valerie.langlais at areva.com)

Sue B- Thématique

Pour la 6ème année consécutive, les journées uranium permettront de réunir des représentants couvrant un domaine allant des approches académiques aux applications industrielles. Ces journées sont totalement ouvertes et seront l’occasion de faire le point dans les différents domaines de l’amont du cycle de l’uranium. A ces journées seront présentés les projets qui ont été financés en 2013 et 2014 par le projet fédérateur RESSOURCES du Grand Défi CNRS-NEEDS « Nucléaire : Energie, Environnement, Déchets, Société » du CNRS et de ses partenaires.

La diversité des thématiques abordées au cours de cette réunion se retrouve dans les mots-clés suivants : gîtologie, métallogénie, géochimie, géodynamique, géologie structurale, géophysique, traitement des minerais, environnement des sites miniers, lessivage in-situ, biochimie, microbiologie, chimie et physico-chimie de l’uranium, marché de l’uranium, économie de l’uranium, etc…

Des interventions sont attendues sur la géophysique, les données thermodynamiques et les gisements d’uranium sédimentaires et superficiels.

- Lieu : Université de Paris-Sud, Faculté des Sciences, Campus d’Orsay, bâtiment 338 (secteur vallée)

- Date limite d’envoi des titres : 6 octobre 2014
- Date limite d’envoi des résumés : 3 novembre 2014
- Inscription gratuite mais obligatoire avant le 3 novembre 2014 par courrier électronique à catherine.lesage at u-psud.fr avec copie à maurice.pagel at u-psud.fr

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Juil 10

Info Université Paris-Sud: A 2000 mètres sous terre…

Les travaux de l’equipe Relief, Bassin et Ressources sur le forage profond du Bassin de Paris font la « Une » du site d’actualité de l’Université Paris-Sud:

http://www.actu.u-psud.fr/fr/recherche/actualites-2014/forage-profond.html

lien vers le volume 53 (Mai 2014) de  » Marine and Petroleum Geology « 

Article tirée du site web de l’Université Paris-Sud:

Une histoire géologique de 250 millions d’années a été reconstituée à partir d’un forage de 2000 mètres de profondeur dans l’Est du bassin parisien par un consortium de laboratoires issus de nombreuses universités, dont celle de Paris-Sud.Forage.jpg_669x1000

Infographie du forage réalisé. © Studio Durey / Andra

Une vue d’ensemble des sédiments qui se sont déposés dans l’Est du Bassin de Paris, de la surface jusqu’à 2000 mètres de profondeur, a été établie par un consortium de laboratoires issus de nombreuses universités françaises, dont Paris-Sud, et du CNRS, BRGM, IFPEN, IRD et IRSN. Ce forage profond a été réalisé par l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) en 2008 et mis à la disposition de la communauté scientifique.

Les résultats de l’étude pluridisciplinaire de ce forage profond, supervisée par Pr. Maurice Pagel du laboratoire Géoscience Paris-Sud (GEOPS, Université Paris-Sud/CNRS), sont présentés dans le numéro paru fin mai 2014 de la revue Marine and Petroleum Geology (1).

Le programme de recherche intitulé TAPSS 2000 « Transferts Actuels et Passés dans un Système Sédimentaire aquifère-aquitard : un forage de 2000 m dans le Mésozoïque (2) du Bassin de Paris » a été mis en œuvre dans la région de Bure, où est situé le laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne, créé en 1999 pour étudier la faisabilité d’un stockage géologique de déchets radioactifs . Le programme de recherche TAPSS 2000 auquel ont participé plus d’une vingtaine de laboratoires et organismes de recherches, a permis aux scientifiques de caractériser les roches sédimentaires de l’Est du Bassin de Paris en continu.

Des carottes géologiques ont été choisies en fonction des projets de recherche. Aucun projet de cette envergure n’avait été réalisé sur le sol français depuis le forage de Balazuc, en Ardèche, dont le volume 13, issue 6 de la Revue Marine and Petroleum Geology lui avait été consacré en 1996.

Les scientifiques ont étudié ce forage à travers des disciplines très variées telles que la sédimentologie, l’hydrogéologie, la géochimie isotopique, la géothermométrie, la paléoclimatologie, la pétrophysique, la diagenèse, la minéralogie et la géophysique. Ce programme a également été l’occasion de mettre en pratique de nouvelles méthodes d’analyse multidisciplinaires.

Les données obtenues dans chaque projet ont permis de mieux comprendre les différents processus géologiques en jeu dans ce bassin sédimentaire. Les principaux résultats mettent notamment en évidence, le rôle primordial des changements climatiques sur la production carbonatée en domaine marin peu profond.

L’importante sédimentation argileuse du Callovo-Oxfordien (3), présente dans le laboratoire souterrain, est favorisée par des eaux marines plutôt froides et l’évolution isotopique des sédiments enregistrent les cycles astronomiques de la Terre. La porosité des calcaires diminue fortement au cours du temps en liaison avec des circulations liées à des événements géodynamiques. Parmi les autres enseignements qu’ont recueillis les scientifiques figurent le fait que les températures dans le forage ont été 25°C plus chaudes qu’actuellement, ou encore que la diffusion verticale, processus très lent, est le principal vecteur de transport d’eau et d’éléments chimiques à l’échelle kilométrique.

Ce forage fut également l’occasion d’utiliser et d’améliorer de nouvelles méthodes d’analyse diagraphique. Il a contribué à la réalisation d’un modèle géologique à partir des données sismiques de haute résolution en permettant une calibration de grande qualité sur toute la colonne sédimentaire.


Notes de bas de page :

Université de Paris-Sud, UMR CNRS 8148 GEOPS

Université de Lorraine, UMR CNRS 7359 GeoRessources

Université de Bourgogne, UMR CNRS 6282, Biogéosciences

Université de Nîmes, UMR CNRS 6635 CEREGE

Université de Poitiers, UMR CNRS 7285 IC2MP

Université de Rennes, UMR CNRS 6118 Geosciences Rennes

Université de Paris 6, UMR CNRS 7193 ISTEP

Université de Pau et des Pays de l’Adour, UMR CNRS-TOTAL 5150 LFC-R

Université de St Etienne, UMR CNRS 6524, LMV

Université de Versailles Saint Quentin, UMR CNRS 1572 LSCE

Institut de Physique du Globe de Paris, UMR CNRS 7154 IPGP

Ecole Normale Supérieure, Géologie, UMR CNRS 8538

Université de Waterloo, Ontario, Canada

Andra, Chatenay-Malabry

IRSN, Fontenay-aux-Roses

IFP-EN, Rueil Malmaison

Cambridge Carbonate

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Juin 16

Livre: Bassins sédimentaires – Les marqueurs de leur histoire thermique

livre_mpDepuis une quarantaine d’années, la reconstitution de l’histoire thermique des bassins sédimentaires s’appuie sur les propriétés chimiques, physiques et moléculaires de la matière organique présente dans les sédiments. Puis progressivement, des marqueurs minéraux se sont avérés être d’excellents témoins de cette histoire thermique.

Ce livre (inspiré d’un séminaire de formation continue de l’Université de Paris-Sud) a pour but de présenter d’abord toutes les méthodes organiques et minérales actuellement disponibles incluant celles qui sont apparues très récemment et de se focaliser sur les marqueurs minéraux qui ont atteint un degré de maturité suffisant.

L’histoire thermique est reconstituée à partir de géothermomètres, de chronomètres, de chronothermomètres et enfin de géothermomètres cinétiques ou cumulatifs. La combinaison de toutes ces méthodes aboutit à des histoires dont les implications géodynamiques, pétrolières, minières, environnementales sont très importantes. Il n’existe pas une démarche unique puisque les méthodes utilisées ont des domaines d’application différents, des précisions variables et dépendent de la nature des sédiments.

De niveau master, cet ouvrage s’adresse aux étudiants et aux enseignants mais également à tous les géologues qui s’intéressent à la thermicité des bassins et qui se demandent quelles sont les méthodes qui peuvent permettre de résoudre leurs énigmes.

M. Pagel (coordonnateur), J. Barbarand, D. Beaufort, C. Gautheron et J. Pironon

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