Durant les années 1960 à 1980, le Bassin parisien a fait l’objet de campagnes de forage en vue d’explorations pétrolières. Une partie de ces forages a atteint les roches du substratum pré-mésozoïque, dont les lithologies ont été décrites par l’intermédiaire de remontées de boues de forage (cuttings) ou de carottes (Fig. III.8). Bien entendu, les forages sont les seuls à apporter des informations directes sur les lithologies constituant le substratum.
Néanmoins, ces informations sont ponctuelles et les descriptions sont parfois à prendre avec précaution selon la lithologie ; par exemple, l’observation des cuttings ne permet pas de différencier un orthogneiss d’un granite, ou encore une argilite d’un schiste (dans les deux cas, les minéralogies sont similaires) alors que cela serait primordial pour la compréhension d’un environnement tectonique : domaine sédimentaire ou métamorphique.
Ci-après, les données de forage proviennent de la compilation des bases de données du Bureau Exploration-Production Pétrolière (BEPH) ainsi que de la banque de données du sous-sol du BRGM (BSS).
III.1. Localisation des forages
Les données de 235 forages ayant atteint les lithologies du substratum ont été utilisées. Les témoins de la majeure partie des forages atteignant les roches du substratum ont été remontés sous forme de cuttings. Ces forages se situent majoritairement aux alentours de la ville de Paris ainsi qu’aux abords du Morvan (Fig. III.8). De manière générale, peu de forages ont été réalisés à proximité des massifs affleurants (zone non intéressante pour l’exploration des hydrocarbures).
Les lithologies atteintes recoupent l’essentiel des séries connues à l’affleurement : schistes/micaschistes néoprotérozoïque jusqu’aux sédiments permiens en passant par les séries sédimentaires paléozoïques. Quelques roches basiques sont également atteintes mais leurs descriptions, trop brèves, ne permettent pas d’en préciser la nature exacte. Certaines appellations de lithologie sont à prendre avec précaution ; par exemple l’appellation schiste ou micaschiste, habituellement réservée aux roches de nature métamorphique est utilisée pour décrire argilites indurées, et ne correspond donc pas à des roches métamorphiques sensu
stricto.
Par ailleurs, nous avons eu accès aux carottes de 18 forages ayant atteints le substratum du Bassin parisien (Fig. III.8), qui sont entreposées dans les bâtiments de la société Total localisée à Boussens (31). Ces quelques forages carottés ont fait l’objet, sur place, de descriptions macroscopiques ainsi que de mesures de susceptibilité magnétique directement sur les carottes. Parmi ces forages, certains échantillons ont été prélevés afin de mesurer leur densité. Les valeurs de susceptibilité magnétique et de densité sont présentées dans le Tableau III.2.
Figure III.8 : Localisation des forages (carottés et cuttings) ayant atteint le substratum du Bassin
parisien. Sources : base de données BEPH et banque de données du sous-sol du BRGM. Les carottes ont toutes été observées, les noms encadrés correspondent aux échantillons qui ont fait l’objet de datations (Chapitre 4).
III.2. Descriptions macroscopiques
Les observations macroscopiques réalisées sur les carottes de forage permettent de se rendre compte des lithologies constituant le substratum du Bassin parisien. Seuls les forages de Quenne, Jaulges, Lhuitre, Moulins, Sennely et Blancafort sont décrits car ils apportent un intérêt particulier pour la suite des interprétations lithologiques. Les forages de Moulins, Sennely et de Blancafort ont également été échantillonnés spécifiquement dans le but d’être décrit plus en détail en microscopie optique et en vue de déterminer leur âge ; les données géochronologiques sont présentées au chapitre 4.
La lithologie atteinte par le sondage de Quenne, initialement décrite comme étant un schiste ou micaschiste, correspond à une roche d’origine sédimentaire gréseuse à microconglomératique dont l’âge n’est pas déterminé (Fig. III.9a).
La lithologie atteinte par le forage de Jaulges correspond à une alternance d’argilites et de roches massives gréseuses faiblement métamorphisées de couleur rougeâtre à verdâtre correspondant très probablement aux flyschs briovériens (Fig. III.9b).
Figure III.9 : Photographies des carottes ayant atteint le substratum du Bassin parisien : a) microconglomérat de Quenne, b) flyschs briovériens de Jaulges, c) quartzophyllades de Lhuitre, d)
granodiorite de Moulins, e) granite de Sennely, e) vue générale des lithologies atteintes par le forage de Blancafort.
Le forage de Lhuître atteint des quartzophyllades composées de quartz étirés et plissés situés au sein d’une matrice schisteuse (Fig. III.9c).
La granodiorite de Moulins est très peu affectée par l’altération. C’est une roche massive, de couleur rosâtre à légèrement verdâtre localement, en raison de la présence de
chlorite dans l’assemblage minéralogique à quartz, feldspath et amphibole ; de plus, des veines verdâtres à chlorite recoupent l’intégralité de la carotte (Fig. III.9d).
Le granite de Sennely est fortement altéré : sur une grande partie de la carotte, le granite se présente sous forme d’altérites rougeâtres (oxydation, Fig. III.9e). Néanmoins, la structure initiale du granite est localement préservée : une foliation sub-horizontale marquée par des lits de biotite ainsi que par des feldspaths potassiques est observée (Fig. III.9e). Il est difficile de déterminer si la foliation est d’origine magmatique ou métamorphique.
Le granite de Blancafort est également marqué par l’altération mais de degré moindre par rapport au granite de Sennely. La carotte de Blancafort est caractérisée par deux lithologies distinctes intercalées : une première de nature granitique dont la foliation est marquée par des phénocristaux d’orthose ; la deuxième lithologie est plus sombre car plus riche en biotite (Fig. III.9f). Le contact entre ces deux lithologies est net et continu. Localement, le granite semble avoir subi une déformation ductile. La foliation peut donc être localement d’origine magmatique ou métamorphique. Davantage de précisions seront apportées par les observations microscopiques de ces faciès (chapitre 4).
III.3. Mesures pétrophysiques sur les carottes de forage
Dans l’ensemble, les formations sédimentaires et granitiques atteintes par les forages montrent des caractéristiques pétrophysiques homogènes et cohérentes avec celles mesurées à l’affleurement pour ces mêmes formations (Tableau III.2). Seule la granodiorite de Moulins est fortement magnétique avec une susceptibilité pouvant atteindre 1.32 x 10-1 SI (Tableau III.2) ; susceptibilité magnétique comparable avec celle mesurée dans les granodiorites du champ du feu des Vosges Septentrionales (Fig. III.6). Toutefois, la densité de cette granodiorite est faible pour ce type de roche (2,71) (Tableau III.2).
La densité du granite de Blancafort se situe dans la gamme moyenne (de 2,73 à 2,76, Tableau III.2) ; cette densité est probablement due à l’intercalation des niveaux plus sombres. Les quartzophyllades de Lhuitre possèdent la plus forte valeur de densité (2,86, Tableau III.2).
La densité du granite de Sennely n’a pas pu être déterminée à cause du trop fort degré d’altération de l’échantillon et les grès de Nantouillet n’ont pas été échantillonnés.
Tableau III.2 : Valeurs de susceptibilité magnétique et de densité mesurées sur les carottes des
forages ayant atteint le substratum du Bassin parisien. Pour la localisation des forages, se référer à la figure III. 8. n : nombre de mesures.
Nom du forage Lithologie
n
Susceptibilités magnétiques
(x10-3 SI) n Densités
Blancafort Granite déformé 40 0.01 - 0.3 2 2.73 - 2.76 Boissy ss st Yon Granite déformé 16 0.09 - 0.13 1 2.67 Fontaine Raoul Argilite verdâtre 15 0.2 - 0.29 2 2.73 - 2.75 Frasnes-le-Château Leucogranite 10 0.03 - 0.13 1 2.60 Jaulges Schiste briovérien 12 0.12 - 0.28 1 2.77 La Ferté Schiste et quartzite 8 0.07 - 0.21 1 2.67 Lhuitre Quartzophyllade 12 0.18 - 0.42 1 2.86 Melleray Argilite et siltite 6 0.01 - 0.14 1 2.69
Moulins Granodiorite 15 11.9 - 132 1 2.71
Nantouillet Grès fin rougeâtre 6 0.15 - 0.4 nd Quenne Grès et conglomérats 8 0.06 - 0.1 1 2.62 Saint Georges Sur Moulons Argilite verdâtre 5 0.09 - 0.36 1 2.78
Sennely Granite déformé 12 0 - 0.12 nd
IV. Méthode d’élaboration de la carte géologique du substratum