Bassins sédimentaires - Géosciences Montpellier

Les Conférences
Montpellier
"Planète Terre"
Michel Séranne, Chercheur CNRS au laboratoire
Géosciences Montpellier, étudie la formation et
l’évolution des bassins sédimentaires.
IUFM jeudi 11 septembre18h30
LES BASSINS SÉDIMENTAIRES
archives de la terre,
ressources du futur
L
es bassins sédimentaires se forment à l’interface de la Terre solide (sous
nos pieds) et de l’atmosphère (au-dessus de notre tête).
- Comment "lire" l’enregistrement sédimentaire des évènements successifs
qui ont présidé à la formation des bassins ?
- Comment utiliser cette information pour optimiser notre développement
de la manière la plus "durable" possible ?
FORMATION DES BASSINS
Un bassin sédimentaire est une dépression remplie de sédiments. L’étude des bassins passe donc par l’analyse des
processus responsables de la formation de la dépression d’une part, et ceux responsables de l’accumulation de
sédiments d’autre part. Plusieurs mécanismes agissent à l’échelle de la lithosphère (enveloppe externe et rigide de la
Terre, d’une centaine de kilomètres d’épaisseur) pour créer une dépression (subsidence) à la surface de la Terre :
l’étirement/amincissement, le refroidissement et la flexure de la lithosphère. On remarque que les différents types
de bassins sédimentaires s’organisent en fonction de la géodynamique : en d’autres termes, la tectonique des plaques
rend compte de la diversité (rifts, marges continentales, avant-pays, …) et de la distribution (frontières de plaques
divergentes ou convergentes, centres des continents…) des bassins sédimentaires.
Distribution des bassins sédimentaires (zones recouvertes d’au moins 2km de sédiments) par
rapport au limites de plaques (trait noir : convergente, pointillé : divergente). (M. Séranne)
DÉCHIFFRER L’ENREGISTREMENT SÉDIMENTAIRE POUR ACCÉDER AUX ARCHIVES DE LA TERRE.
Les sédiments s’accumulent dans les bassins au fur et à mesure de la subsidence, des variations de flux sédimentaire
et de l’espace disponible (la dépression est-elle totalement remplie ou non ?). L’architecture des strates enregistre
l’évolution couplée de ces trois paramètres.
Détails - Contacts : http://www.gm.univ-montp2.fr
Par exemple, le profil de sismique réflexion,
ci-contre, sur la marge de Nouvelle Zélande
montre qu’entre 80 et 36 millions d’années, les
strates s’empilent verticalement, alors qu’à partir
de 36 Ma elles se déposent à gauche et remplissent
complètement ce côté du bassin. Le flux
sédimentaire a fortement augmenté et est devenu
supérieur au taux de subsidence sur la marge. On
en déduit que les apports par les fleuves ont
augmenté et donc que l’érosion du continent est
devenue plus efficace à cette époque.
11M
a
a
15M a
36M
a
80M
(M. Séranne)
Ces variations du climat, du niveau et de température de la mer, du taux d’érosion et d’altération continentale, sont
mises en évidence par la mesure de paramètres physico-chimiques sur des sédiments de l’ensemble des marges
continentales et des océans. Le refroidissement planétaire et l’apparition de calottes glaciaires, survenus il y a 36 Ma
sont responsables de cette évolution. Ainsi, le remplissage sédimentaire des bassins nous livre non seulement les
informations relatives au développement du bassin étudié, mais il contient aussi un enregistrement des changements
globaux.
DES RÉACTEURS QUI FABRIQUENT ET
CONCENTRENT NOS RESSOURCES NATURELLES
La concentration de substances utiles dans les bassins résulte d’abord du cycle de la géodynamique externe :
L’altération et érosion dans l’arrière-pays, contrôlées par le climat, libèrent les éléments chimiques de la croûte
SÉDIMENTATION
MARGE ANGOLA-GABON
0Ma
87
Sr/ 86
Sr
ICEHOUSE
Miocene
Oligocene
Conia/
Santo.
(M. Séranne)
CRETACEOUS
marnes
l
90
Maastr.
-leve
80
Antarctic ice-cap
Sea
70
sable
GREENHOUSE
60
δ18O
Eocene
50
SÉDIMENTATION
ATLANTIQUE
Bipolar ice-cap
Paleocene
40
PALEOGENE
30
- ÉROSION +
CONTINENTALE
+
Pliocene
Campanian
20
TEMPÉRATURE
-
+
Pleistoc.
NEOGENE
10
EUSTATISME
-
Turon.
Cenom
1
0
0.90
2
0.85
3
0.80
4
0.70
5
0.75
80
250
60
150
40
m/Ma
200
20
50
0
100
carbonates
0m
110
Albian
100
0
10
20
m/Ma
30
continentale ; les rivières les trient et les transportent (en solution ou en suspension) vers les bassins, où s’opère une
première concentration lors du dépôt. Ensuite, pendant l’enfouissement, les bassins sédimentaires agissent comme des
réacteurs physico-chimiques dans lesquels fluides et
50 tonnes
sédiments interagissent sous l’effet de l’augmentation
de pression et de température. Les fluides piégés dans
la porosité des sédiments se déplacent lentement vers
les zones de moindre pression (couches plus
superficielles et bordures de bassin), entraînant les
Eau de surface
éléments en solution jusqu’à des sites où ils précipitent
6,5 t
(minéralisations), conduisant à leur concentration
dans des gîtes minéraux. Avec le temps, la matière
Eau souterraine
organique enfouie dans les bassins subsidents peut se
300kg
200kg 200kg
100kg
20kg
transformer en hydrocarbures. L’homme détourne
1t
même le fonctionnement de ces réacteurs à son
Granulats Calcaire
Fer
Argiles
Sel
Silice Aluminium
industriel
bénéfice en faisant artificiellement circuler des fluides
dans les bassins (géothermie, stockage temporaire et
0.6 tep
0.6 tep
0.2 tep
séquestration).
1.4 t
Ainsi, la majorité des ressources naturelles et de
Gaz naturel Uranium
Charbon
Pétrole
(électricité)
l’énergie est issue de l’exploitation des bassins
sédimentaires, plus précisément des réservoirs L’eau, les ressourcse naturelles (en rouge) et l’énergie fossile (violet)
consommées annuellement par chaque français provient des bassins
(formation géologique scellée pouvant contenir des
sédimentaires (tep : tonne équivalent pétrole). (M. Séranne)
fluides).