Le sondeur à sédiments
III.2. Méthodes : Interprétations morpho‐structurale et sismo‐stratigraphique
III.2.2. L’interprétation sismo‐stratigraphique
Les profils ont été adaptés à une échelle d’impression à l’aide de Seismics Unix et imprimés pour une première interprétation des réflecteurs. Les paramètres d’impression étaient de 1/35000 pour l’échelle horizontale et d’une exagération verticale de 5 ; ce qui a permis une bonne visualisation des unités sédimentaires. Les post scripts des profils ont été réalisés avec et sans gain
(AGC) ; ce qui permet de contracter en profondeur des réflexions (Figure III.14).
F ig ur e III. 14 Profil K09‐35. En haut : profil avec AGC. En bas profil sans AGC. Permet deux types de
visualisation d’une même section.
L’interprétation des profils sismiques est basée sur les principes de stratigraphie séquentielle développée par les pétroliers (Vail et al., 1977 et Van Wagoner et al., 1988). Ces principes consistent à analyser les géométries et les terminaisons sismiques entre les réflecteurs puis d’identifier les limites supérieures et inférieures de chaque unité. Cette analyse permet de caractériser les différentes unités sismiques. Le but est de proposer une évolution des séquences de dépôts en termes de variation relative du niveau marin au niveau des marges.
III.2.2.1 Faciès sédimentaires, faciès sismiques et unités sismiques
En sédimentologie, la notion de faciès correspond à la description de l’ensemble des caractères lithologiques (lithofaciès) et paléontologiques (biofaciès) d’une couche sédimentaire. On parle alors de faciès unitaire ou de strate. Cette notion est utilisée dans un sens interprétatif faisant référence aux mécanismes de dépôts (e.g. faciès turbiditique) ou aux environnements de dépôts (e.g. faciès marin). Cette approche interprétative se base uniquement sur le principe d’actualisme. L’échelle du faciès unitaire (millimétrique à métrique) dépend des formations étudiées et de la technique d’observation (microscopique ou sur le terrain) ; ainsi les faciès sismiques ne sont pas directement comparables au faciès de terrain puisque la résolution moyenne est plurimétrique en sismique Haute‐Résolution.
En sismique marine, l’information fournie dépend des caractéristiques acoustiques de la couche sédimentaire qui sont fonction des paramètres lithologiques et physiques des sédiments. L’imagerie sismique dépend des contrastes d’impédance acoustique des différentes lithologies. Ces contrastes produisent des réflexions dont la magnitude et la polarité sont fonction de la porosité, de la cimentation, de la densité et du contenu en fluides (gaz, huile, eau) de la roche. Il en résulte une visualisation indirecte de la répartition spatiale et la géométrie d’un corps sédimentaire. Cette visualisation permet de définir des systèmes de dépôts et des séquences de dépôts dont l’échelle peut être régionale. À l’intérieur de ces formations, la configuration des réflexions peut apporter des informations sur les conditions de dépôts, on parle alors de faciès sismique. On distingue :
‐ Les réflexions chaotiques qui sont associées soit à des masses sédimentaires glissées ou
déformées, soit à des érosions abondantes de type chenalisant.
‐ Les faciès transparents sont caractérisés par un ensemble homogène dont la base est plus ou
moins marquée. Ils peuvent correspondre à des dépôts en masse issus de glissement gravitaire.
‐ Les faciès lités, parallèles, indiquent des conditions de dépôts de faible énergie. Leurs faciès
divergents expriment soit un taux de subsidence différentielle (long des zones de failles) soit une zone de rupture de pente (passage plateau à talus).
‐
Les faciès obliques ou sigmoïdes correspondent à de l’aggradation latérale, on parle ainsi deprogradation vers le bassin et de rétrogradation vers la marge des dépôts. Les successions d’unités définies à partir des faciès sismiques constituent l’un des éléments de base de la stratigraphie séquentielle (Figure III.15).
F ig ur e III. 15 Caractéristiques des réflecteurs sismiques. À gauche : La géométrie des terminaisons
sismiques permettent de caractériser les limites des séquences (surfaces boundaries). Au milieu : les caractéristiques des faciès sismiques d’après Mitchum et al., (1977). Les différents motifs configurations correspondent à des milieux variés en termes d’énergie, taux de subsidence et tranche d’eau. Les clinoformes sigmoïdes montrent des angles généralement faibles (<1°) alors que les obliques atteignent 10°. Les configurations parallèles obliques traduisent l’influence des vagues, des courants et du transit des sédiments dans des tranches d’eau faibles. Les configurations sigmoïdes correspondent à des ensembles plus développés lors de montée ou de baisse relative du niveau marin. A droite : Traditionnellement, on considère que de par leur aspect massif, les récifs conduisent à des faciès sourds ou à une absence de réflexion. Bubb and Hatlelid (1978) proposent les caractéristiques sismiques des constructions carbonatées récifales. Les récifs sont caractérisés par des structures lenticulaires de taille variable décamétrique à kilométrique à stratifications internes ou pas dont le contraste est établi avec les sédiments adjacents.
III.2.3. Stratigraphie séquentielle
En stratigraphie séquentielle, les corps sédimentaires ont une section sigmoïde dans un système polarisé Plate‐forme/Bassin. Ils possèdent une structure interne typique mise en évidence par les réflecteurs sismiques. La structure et la position de ces corps dépendent de l’espace disponible pour l’accumulation ou accommodation. Cet espace est contrôlé par la subsidence qui crée de l’espace, l’eustatisme qui tend à augmenter ou diminuer cet espace et l’apport sédimentaire qui tend à le combler. Les corps sédimentaires s’organisent en séquences génétiques de dépôt, c’est‐ à‐dire en une unité stratigraphique composée d’une suite conforme de strates génétiquement liées,
limitée à sa base et à son toit par des discordances (Figure III.15). La notion de séquence de dépôt est
un concept géométrique d’organisation spatiale et temporelle des couches sédimentaires. La durée
de ces séquences peut varier ; on parle alors de séquence 3e ordre entre 1 en 5Ma, 2e ordre entre 3
et 15 Ma et 1er ordre entre 10 et 50 Ma (Vail et al., 1977 et Van Wagoner et al., 1988).
La méthode consiste à déterminer les surfaces remarquables qui délimitent les cortèges de dépôts (surfaces d’érosion, de transgression, d’inondation maximale, régression forcée et de condensation) et à étudier les modalités d’empilement des séquences qui résultent des variations du niveau marin relatif. Ainsi, on distingue une rétrogradation (niveau marin relatif augmente) quand les dépôts sont en translation vers le domaine continental, une progradation (niveau marin relatif diminue) quand les dépôts sont en translation vers le bassin et une aggradation (niveau marin relatif constant) quand les dépôts présentent un empilement vertical (Catuneanu 2002, 2006 et 2009).
Dans cette étude, la tectonique régionale et locale joue un rôle majeur dans la distribution des faciès et des géométries. L’influence des mouvements différentiels (surrection et subsidence) permet une évolution, dans l’espace et le temps, de la polarité Plate‐forme/Bassin des systèmes sédimentaires. Les zones peu profondes développent une architecture de plate‐forme avec localement le développement d’environnements récifaux à mesure où l’on se situe dans la zone euphotique. La production sédimentaire y est interne et l’influence du niveau marin joue un rôle majeur sur l’existence et l’efficacité de cette production. Contrairement aux marges continentales, la polarité s’établit souvent en fonction de la topographie initiale et de l’hydrodynamisme des milieux (Tucker and Wright, 1990 ; Hunt and Tucker, 1993 et Pomar, 2001).
Dans les zones plus profondes se développent des systèmes chenalisés alimentés par les