Caractéristiques chimiques et minéralogiques des composantes ML et AL

a. Signatures chimiques des composantes ML et AL

Nous utilisons, sur l’échantillonnage par plugs, les représentations ternaires (Al/Zr/Cr et Al/Zr/Sc) définies plus haut et permettant de préciser les caractéristiques chimiques des composantes ML et AL en terme de rapport interéléments. Celles-ci sont présentées sur la figure III.15. Pour faciliter la comparaison avec les résultats issus de l’étude des sections, nous avons introduit sur ces représentations les droites de mélange relatives aux différentes sections.

Dans le cas de la Scarborough Formation et du Gristhorpe Member, les dispersions engendrées par la distribution des plugs sont semblables, en première approche, à celles des sections RV18B et RV18K, respectivement. Pour ces deux réservoirs, la représentativité des sections est donc satisfaisante. Les signatures chimiques des composantes ML et AL sont pertinentes sur des épaisseurs de plusieurs mètres.

Dans le cas du Sycarham Member et de la Saltwick Formation, les distributions sont plus complexes : les plugs prélevés au voisinage des sections RV18C et RV18F sont effectivement répartis le long des droites de corrélation établies pour ces sections, mais d’autres signatures chimiques apparaissent (figure III.15). La représentativité des sections ne s’étend pas à l’ensemble de l’intervalle gréseux, notamment lorsque celui-ci a une puissance supérieure à la dizaine de mètres. Ainsi, pour le Sycarham Member, il est nécessaire de subdiviser l’intervalle en trois ou quatre réservoirs distincts, afin de pouvoir définir pour chacun d’eux des signatures chimiques pour les composantes ML et AL. Ce découpage sera exposé plus loin, lors de l’étude des variations latérales.

Pour la Saltwick Formation, le problème est différent dans la mesure où certains niveaux tels que les faciès d’épandage de crevasse sont riches en matériel argileux. Dans ce contexte, les plugs concernés sont difficilement utilisables car leur composition est voisine de celle des shales (figure III.15).

Enfin, il faut noter que les grès de l’Ellerbeck Formation, échantillonnés uniquement sous la forme de plugs dans notre étude, sont caractérisés par une dispersion linéaire, tant sur le diagramme Zr/TiO2

(figure III.14) que sur les représentations ternaires (figure III.15). Les rapports Cr/Zr et Sc/Zr qui en découlent sont tout à fait cohérents avec ceux relatifs aux autres sections et réservoirs gréseux.

Ces résultats nous permettent de conclure que les signatures géochimiques des minéraux lourds obtenues sur les sections sont généralement représentatives de quelques mètres d’intervalle stratigraphique. Ceci est vrai lorsque les grès ne contiennent pas d’unités amalgamées dont les caractéristiques géochimiques peuvent être distinctes. La validité de ces signatures typiques de la source montre par ailleurs que l’alimentation du bassin est stable à cette échelle.

b. Contenu minéralogique de la composante AL

La discussion menée ici repose sur l’analyse des distributions des plugs sur les diagrammes Al/Na/K et Al-Na/K/Mg présentées sur la figure III.16. La comparaison de ces distributions avec celles des sections (figure III.9) montre que les compositions des plugs sont réparties de la même manière que celles des sections. Par conséquent, la représentativité des sections est excellente à l’échelle du réservoir. Sur le plan minéralogique, les proportions entre les différentes phases qui constituent la fraction alumineuse du grès varient assez peu à cette échelle.

Toutefois, l’analyse des plugs fait apparaître des compositions sans équivalent au sein des sections. Ainsi, une partie des grès de shoreface de la Scarborough Formation est relativement appauvrie en aluminium et enrichie en potassium par rapport au reste de la formation. Sur le diagramme Al- Na/K/Mg (figure III.16), ces grès présentent la particularité de ne pas être dispersés en direction du pôle Al-Na, représentatif de la kaolinite, à la différence des autres grès ainsi échantillonnés. Situés sous les niveaux d’argiles marines, ils n’ont peut-être pas été soumis à un lessivage précoce par les eaux météoriques, ayant alors une composition minérale voisine de leur composition originale, ce que laisse supposer l’identification de phases telles que le feldspath potassique et le plagioclase en quantité non négligeable, en DRX (tableau III.1).

On peut également remarquer, sur le diagramme Al/Na/K de la figure III.16, l’existence d’une dispersion transversale des compositions, en direction de la composition des niveaux argileux. L’interprétation de ces distributions est délicate. Elle peut être la traduction de la présence en quantité variable de matériel argileux et/ou de micas, ce qui est probablement le cas pour les faciès d’épandage de crevasse de la Saltwick Formation. Elle peut également traduire des variations dans les proportions relatives des différents feldspaths. Dans le cas de l’Ellerbeck Formation, le rapport Na/K augmente assez régulièrement du bas vers le haut. Cette variation peut correspondre à une diminution de la quantité de feldspath potassique au profit de l’albite. Une tendance semblable est visible dans les plugs du Gristhorpe Member. Dans ce cas, étant donné le faciès étudié, il est clair que la dispersion n’est pas due à une proportion variable de matériel fin ou de muscovite.

SCALBY SCARBOROUGH GRISTHORPE MILLEPORE BED SYCARHAM CLOUGHTON ELLERBECK SALTW ICK Formations grès propre, fluviatile grès argileux, fluviatile grès très argileux, fluviatile

grès propre, chenal à méandres deltaïque grès propre, chenal distributaire deltaïque grès argileux, chenal distributaire deltaïque grès argileux à très argileux, épandage de crevasse argiles de plaine d’inondation

grès argileux, lagon grès propre, upper shoreface grès argileux, middle shoreface grès très argileux, lower shoreface hardground

grès argileux, marin carbonates marins argiles marines

Faciès & environnements de dépôt

0,8.Zr 5.Cr 0,8.[50.Al] shales Zr 20.Sc 50.Al shales plugs RV18

Figure III.15 : Représentations ternaires Al/Zr/Cr et Al/Zr/Sc (en proportions molaires) relatives aux plugs du sondage RV18 illustrant les signatures chimiques des composantes ML et AL. Pour faciliter la comparaison, les droites de corrélations relatives aux sections du sondage RV18 ont été reproduites. Les compositions des niveaux argileux ont également été représentés en grisé. On retrouve grossièrement les signatures chimiques des deux composantes obtenues via les sections. De plus, de nouvelles caractéristiques sont identifiées dans les plugs (notamment pour le Sycarham Member).

SCALBY SCARBOROUGH GRISTHORPE MILLEPORE BED SYCARHAM CLOUGHTON ELLERBECK SALTW ICK Formations grès propre, fluviatile grès argileux, fluviatile grès très argileux, fluviatile

grès propre, chenal à méandres deltaïque grès propre, chenal distributaire deltaïque grès argileux, chenal distributaire deltaïque grès argileux à très argileux, épandage de crevasse argiles de plaine d’inondation

grès argileux, lagon grès propre, upper shoreface grès argileux, middle shoreface grès très argileux, lower shoreface hardground

grès argileux, marin carbonates marins argiles marines

Faciès & environnements de dépôt

0,3.K 0,3.Mg Al-Na muscovite feldspath-K kaolinite chlorite shales 0,5.Na Al 0,5.K kaolinite chlorite muscovite feldspath-K albite shales plugs RV18

Enfin, l’ensemble du Sycarham Member est caractérisé par des compositions sodiques et appauvries en potassium. La seule variation observée est une dispersion en direction du pôle Al, semblable à celle observée sur la section RV18C. Cette dispersion s’interprète comme le résultat des variations de proportions relatives d’albite et de kaolinite. Le feldspath potassique est complètement absent dans ces grès, le potassium résiduel étant porté par les lithoclastes et les quelques micas détritiques.

Tous ces résultats montrent que la représentativité des sections est excellente à l’échelle du réservoir, du fait des variations limitées des proportions des différentes phases de la fraction alumineuse à cette échelle. Il faut souligner cependant que l’échantillonnage par sections ne permet pas de recouvrir l’ensemble des compositions au sein de la fraction alumineuse. Les plugs révèlent ainsi des compositions intermédiaires qui représentent soit un mélange grès/argile, soit une évolution diagénétique plus limitée.