et architecture des réservoirs associés.
Suite à la découverte d’une marge passive préservée à l’affleurement au Pakistan (séries du Crétacé Supérieur de la Pab Range), un consortium de recherche fut lancé, portant sur l’étude de l’architecture de la marge passive, en se focalisant sur l’architecture du système turbiditique de la partie distale de la marge, qui affleure de façon exceptionnelle dans la Pab Range.
Ce projet de recherche a permis de comprendre la géométrie et l’architecture de la marge indo-pakistanaise au Crétacé Supérieur grâce à une ceinture d’affleurements presque continus sur plus de 200 km, où le profil de dépôt complet peut être étudié depuis le système deltaïque en amont sur la marge, jusqu’aux lobes turbiditiques distaux dans le bassin profond.
La description détaillée des réservoirs turbiditiques, ainsi que la réalisation de modèles statiques et dynamiques ont permis de faire un pas important dans la compréhension de l’architecture des réservoirs turbiditiques, et plus particulièrement dans la complexité des hétérogénéités associées. Le jeu de données acquis sur le terrain a aussi permis de définir un « workflow » complet de caractérisation et de modélisation de réservoir, en mettant en évidence l’impact de certaines hétérogénéités comme barrière ou drain pour les écoulements de fluides dans ces réservoirs.
Ce projet comportait 4 phases :
- La première phase du projet s’est focalisée sur l’architecture de la marge, à l’échelle régionale ;
- La phase 2 s’intéressait plus particulièrement à la description des chenaux turbiditiques et à la caractérisation des hétérogénéités de réservoir, à l’échelle du réservoir ;
- La phase 3 concernait la réalisation d’un modèle numérique statique de réservoir ; - La phase 4 s’est intéressé tout particulièrement à la modélisation numérique dynamique
de réservoir (modélisation d’écoulement, modélisation d’essais de puits…).
Dans cette partie dédiée à la compréhension des systèmes turbiditiques et à l’architecture des réservoirs associés à ces systèmes, les phases 1 et 2 de ce projet seront présentées à travers deux publications, l’une portant sur l’architecture stratigraphique décrite à l’affleurement du système turbiditique du Pab « Downstream evolution of turbiditic channel complexes in the Pab Range outcrops », par Eschard et al. (2003), publiée dans le journal « Marine and Petroleum Geology », l’autre publication se focalisant sur l’architecture, la géométrie, et la distribution des faciès des réservoirsdes complexes chenalisés de la formation Pab « Reservoir architecture of a turbiditic channel complex in the Pab Formation, Pakistan » par Euzen et al. (2007), publiée dans un volume spécial de l’American Association of Petroleum Geologists « Atlas of deep water outcrops ».
Les phases 3 et 4 de cette étude seront décrites dans la partie 2 de ce manuscrit « De l’affleurement au modèle réservoir », dédiée à la modélisation numérique des réservoirs fluviatiles et turbiditiques à partir de données d’affleurement.
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2.6 Architecture stratigraphique du système turbiditique du Pab (Maastrichtian, Pakistan)
2.6.1 Contexte géologique
La chaine du Pab fait partie d’une zone structuralement très complexe proche de la zone de suture entre les blocs Indo-Pakistanais à l’Ouest et le prisme d’accrétion du Makran à l’Est. Les reconstructions géodynamiques montrent que la paléo-marge située au sud-ouest du Pakistan est l’héritage de la séparation entre la plaque indienne de la plaque africaine à partir du Jurassique Supérieur. Au cours du Maastrichtien, la plaque indienne passe au-dessus d'un point chaud, induisant un bombement thermique et l'érosion du craton indien au sud-est de la chaîne de Pab, et le dépôt de la formation Pab, qui correspond à une séquence de 3ème ordre d'environ 3 Ma (Eschard et al., 2002). Dans le bassin, cette formation peut être subdivisée en trois systèmes turbiditiques superposés :
- Le Pab Inférieur très riche en sable qui peut être considéré comme un « Basin Floor Fan » représente le cortège de bas niveau, équivalent en temps d'une discordance majeure sur la plateforme. Ce système est alimenté par un canyon qui entaille les sédiments carbonatés du talus (Pahr Formation), et qui s’estompe progressivement vers le Nord (partie distale du système), et les grands chenaux turbiditiques amalgammés passent à des lobes turbiditiques. Le complexe turbiditique du Pab Inférieur est constitué par trois complexes de chenaux qui se superposent en rétrogradation, avant l’abandon du système qui correspond à la transgression qui a lieu sur la plateforme.
- Le « Basin Floor Fan » est recouvert par Le Pab Supérieur, qui correspond à un éventail de pente (slope fan) progradant riche en sable, qui représente le cortège de haut niveau (HST), équivalent en temps de la progradation du delta du Pab sur la plateforme. Ce « slope fan » correspond à un système progradant à basse capacité de transport, ou à la base, des lobes turbiditiques progradent sur les argiles pélagiques, passant progressivement à des chenaux grossiers à conglomératiques au sommet de la série. Cet appareil turbiditique est situé sur le talus au pied de la marge et montre des directions de transport perpendiculaires à la marge, et dans le même temps, le delta du Pab prograde sur la plateforme, alimentant directement le « slope fan ».
- Le système turbiditique est ensuite complètement abandonné lors de la transgression qui ennoie complètement la plateforme.
2.6.2 Synthèse
L’étude du système turbiditique du Pab à l’affleurement a permis de mettre en évidence les résultats suivants :
- Le système turbiditique du Pab Inférieur fournit un nouveau modèle turbiditique à capacité de transport élevée, correspondant à un « Basin Floor Fan » déposé le long d'une marge passive. La géométrie de ce système a été étudiée à la fois à l'échelle régionale, le long d'un transect de 120 km, et en 3D à l’échelle de l’affleurement.
- A l'échelle régionale, la segmentation de la marge a probablement contrôlé l'emplacement et l'extension du « Basin Floor Fan ».
- Le « Basin Floor Fan » est principalement caractérisé par une évolution en cortèges rétrogradants se produisant à la fois à l'échelle du système turbiditique complet et à l’échelle des complexes de chenaux composant le « Basin Floor Fan ». Le recul général du système est lié à
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une diminution des apports sédimentaires dans le bassin, induisant l'abandon progressif du « Basin Floor Fan ». Un « slope fan » riche en sédiments fins s'est ensuite développé au-dessus, tandis que la plus grande partie des sédiments était piégée sur la plateforme.
- La diminution des apports sédimentaires a également un impact à l'échelle d'un complexe de chenaux, les processus érosifs étant plus importants à la base, et l’aggradation verticale des chenaux étant prédominants vers le sommet des complexes de chenaux. L'abandon est marqué par le développement de de lobes de débordement, mettant fin au remplissage du chenal. - L'évolution vers l’aval des complexes de chenaux peut être observée à l’affleurement.
Les complexes de chenaux sont d'abord confinés dans un canyon qui incise une pente carbonatée. Les chenaux alors sont profonds et étroits, présentent un rapport sable / argile très élevé, avec des levées très peu développées.
Au débouché du canyon, les complexes de chenaux s'élargissent, et les levées commencent à se développer. Les chenaux ont plus d’espace pour migrer et les dépôts de débordement sont bien développés.
Les lobes turbiditiques, qui sont déposés en aval des complexes de chenaux s'étendent sur des dizaines de kilomètres. Les lobes sont apparemment connectés aux chenaux, sans zone intermédiaire de by-pass.