Les séquences sédimentaires La séquence Franklinienne

Cette séquence est majoritairement composée en Alaska d'argilites du Protérozoïque au Dévonien moyen. Dans les NEBR et dans les British Mountains, la séquence est constituée d'argilites, de grès turbiditiques, de phyllites, ainsi que de roches volcaniques (Brosgé et al., 1962) et localement de calcaires, de dolomies ou de conglomérats (Lane, 2007). Ces dépôts

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sont regroupés sous le nom de formation de Neruokpuk (Brosgé et al., 1962). Au Dévonien inférieur, les argiles sont fréquemment intercalées avec des bandes gréseuses ou silteuses et la succession de ces dépôts clastiques au faciès grossiers prograde vers le nord (Lane, 2007). L'environnement de dépôt correspondant à cette unité est interprété comme étant un environnement distal penté, propice à la formation de turbidites. Ces dépôts ont été impliqués dans le plissement et la mise en place de chevauchements alors que les dépôts mississippiens les recouvrant n'ont clairement pas été déformés. Les dépôts dévoniens ont été intrudés par des granites, qui ont été datés en U-Pb du Dévonien supérieur (Mortensen and Bell, 1991 ; Colpron and Nelson, 2011).

Dans la chaîne interne de Brooks Range (au Sud de la chaîne de Brooks ; Figure II.14), les unités frankliniennes ont subi un métamorphisme schiste vert à amphibolites et sont représentées par des calc-schistes, des schistes, des marbres et des gneiss (Mull, 1989). Une partie de cette formation affleure dans la fenêtre de Doonerak (Mull, 1989).

Ces roches ont été forées dans un intérêt pétrolier et ont révélé la présence à la fois de pétrole et de gaz (Figure II.17). Cet ensemble est l'une des roches-réservoirs du système pétrolier dit Ellesmérien (Bird, 1998).

64 Figure II.17 : Colonne stratigraphique du North Slope (Alaska Arctique) et des British

Mountains-65 Yukon. Les quatre grandes séquences Franklinienne, Ellesmérienne, Beaufortienne et Brookienne sont reportées ainsi que les formations correspondantes, leur lithologie et leur type (marin ou terrestre), ainsi que les événements tectoniques majeurs (d'après Houseknecht and Bird, 2004,2011, Moore et al., 1994, Grantz et al., 1994, Lane and Dietrich, 1995).

La séquence Ellesmérienne

La séquence Ellesmérienne repose en discordance sur les dépôts frankliniens et s'étend du Mississippien au Crétacé inférieur. Cette séquence apparait dans la chaîne interne de Brooks dans son extrémité occidentale, dans les NEBR et dans les British Mountains. Cette séquence se compose des formations des conglomérats de Kekiktuk, des argiles de Kayak, qui correspondent à la formation de dépôts marins clastiques d'Endicott dans la partie canadienne, du Groupe de Lisburne, composé de carbonates de plate-forme. Le sommet de la formation de Lisburne est tronqué par une discordance majeure qui marque une baisse majeure du niveau marin (Mull, 1989). La surplombent la formation d'Echooka, composée de calcaires gréseux, les argiles de Kavik et la formation d'Ivishak faite de conglomérats et de grès qui coïncident avec le dépôt de la formation de Sadlerochit au Canada, ainsi que la formation de Shublik composée d'argiles et de calcaires (Figure II.17).

Les formations de Sadlerochit, Ivishak, Echooka constituent les roches-réservoirs du système pétrolier Ellesmérien. La formation de Shublik constitue l'une des plus importantes roches-mères identifiées dans cette région.

La séquence Beaufortienne

La séquence Beaufortienne est constituée de dépôts silicoclastiques jurassiques à crétacés inférieurs (Houseknecht and Bird, 2004). Cette séquence est définie par les dépôts ayant enregistré les événements liés à l'ouverture du bassin canadien (Hubbard et al., 1987), qui correspond également à la mise en place du graben de Dinkum (Figure II.17). Cette séquence est composée des argiles de Kingak et des grès de Kuparuk (Figure II.17). A la fin de cette séquence est enregistré dans le bassin un épisode d'érosion majeure, la LCU (pour Lower Cretaceous Unconformity) qui marque la fin de cette séquence (Houseknecht and Bird, 2004 ; Grantz et al., 2011). Dans la partie canadienne, les formations argileuses Bug Creek et Husky et gréseuses de Parsons Group se déposent. La LCU n'est pas enregistrée dans cette partie de la chaîne ou du bassin à terre.

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Cette séquence est connue pour sa formation du Kingak, qui constitue l'une des roches-sources majeures d'Alaska (Bird, 1998).

La séquence Brookienne

La séquence Brookienne (Crétacé-Tertiaire) fait suite à la séquence Beaufortienne, elle est caractérisée par trois séquences de dépôts séparées par des discontinuités majeures (Moore et al., 1992).

Les roches de cette séquence sont des produits de l'érosion de la chaîne de Brooks Range et de ses équivalents latéraux. Ces dépôts sont assez peu épais au niveau de la chaîne plissée, et très épais dans le bassin de Colville. Dans la chaîne, la séquence brookienne débute par des dépôts des grès et conglomérats d'Okpikruak (qui correspondent à une partie de Kingak et des argiles de Pebble) discordants sur les séries ellesmériennes (Brosgé et al., 1979). Cette formation se compose de grès et d'argiles, qui correspondent à un environnement marin proximal (origine d'apport Ouest, de la plaque Chukotka, Moore et al. 2015). Dans les NEBR, la formation de Kongatuk (dont est composée le groupe de Parsons) est l'équivalent distal de la formation d'Okpikruak, elle est composée d'argiles et de silts. Au Barrémien se déposent au Nord du bassin les argiles de la formation de Hue Shale, dont les dépôts condensés à la base sont facilement détectable en spectrométrie gamma-ray (GRZ pour Gamma Ray Zone ; Figure II.17). Au Sud du bassin se déposent en même temps que les argiles de Hue les formations de Torok, Nanushuk et Seabee. On enregistre alors une transition entre les dépôts marins (type « flyschs » de Torok) et les dépôts continentaux (type « molasse » de Nanushuk). A partir du Cénomanien et jusqu'au Turonien, une transgression marine a lieu et les dépôts sont à nouveau marins (formation de Seabee). La formation de Schrader Bluff se dépose par-dessus la précédente, du Sénonien au Maastrichtien, et des sédiments continentaux de la formation de Prince Creek viennent s'intercaler aux sédiments marins de Schrader Bluff. Dans le Nord du bassin se dépose la formation de Canning, constituée d'argiles. A partir du Cénozoïque se dépose la formation de Sagavarniktok au nord-est du bassin de Colville, constituée de dépôts exclusivement continentaux (Mull, 1989).

Dans la partie canadienne se déposent les argiles et les flyschs des formations crétacées inférieures de Mount Goodenough (Figure II.17), les sédiments argileux de Boundary Creek et Smoking Hills. A partir du Paléocène et jusqu'à l'Oligocène des dépôts clastiques

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continentaux sont enregistrés dans la partie Sud du bassin où les dépôts sont faits de grès marins, fluviatiles, ou correspondants à des environnements deltaïques (formations de Tent Island à terre et Fish River en mer, Moose Channel à terre et Aklak en mer, Reindeer à terre et Taglu en mer et Richards et Kugmalit exclusivement en mer). A partir du Miocène les dépôts se font à nouveau uniquement argileux. Par-dessus ces sédiments miocènes se déposent ceux pliocènes de la formation d'Iperk.

La formation de Hue Shale, et surtout sa partie inférieure faite de dépôts condensés compose la roche-source du système pétrolier de Hue-Thomson, dont la formation de Canning constitue le réservoir (Bird, 1998). La partie supérieure de cette même formation constitue d'ailleurs une roche-mère, du système Canning-Sagavarniktok, dans laquelle ont été trouvés du pétrole et du gaz. Ce système est également constitué d'une roche-réservoir, les grès de la formation de Sagavarniktok, à la base de laquelle ont également été trouvés des hydrocarbures (Bird, 1998).

3.2.3 Dynamique sédimentaire

Les analyses de direction de courants effectuées dans les sédiments du Crétacé à l'Eocène ainsi que l'étude de profils sismiques mettent en évidence un changement de direction des apports à partir du Crétacé supérieur.

Figure II.18 : Représentation des directions d'apports sédimentaires au Crétacé inférieur, supérieur et au Paléogène. D'après Houseknecht and Bird (2011).

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Au Crétacé inférieur, les dépocentres sont situés dans le bassin de Colville et à l'Ouest du bassin de MacKenzie. Ils pourraient être associés à la mise en place des chaînes de Brooks Range et de Chukotka (péninsule est russe ; Moore et al., 2002, 2015). Les directions de courant montrent des apports se faisant depuis l'Ouest (Houseknecht and Bird, 2011, Figure II.18). Au Crétacé supérieur, de la même manière qu'au Crétacé inférieur, dans le bassin de Colville, les dépocentres ont tendance à migrer vers le NW au niveau du BBM ; dans le delta de MacKenzie le dépocentre se maintient au niveau de l'embouchure du delta. Les dépôts sédimentaires semblent liés à l'activité tectonique dans les chaînes de Brooks Range et de Chukotka (Figure II.18). A l'inverse, au Paléogène, la déformation se propage au N et NE du bassin de Colville, la chaîne plissée se met en place dans le bassin d'avant-pays, les dépôts crétacés sont déformés et exhumés. Les dépôts tertiaires migrent alors vers le NE des Brooks Range, au niveau du North Slope. Dans le delta du McKenzie, les dépôts sont de plus en plus importants, la chaîne plissée se propage en mer et forme le prisme de Beaufort (Figure II.18). La provenance des sédiments et la direction des flux sédimentaires restent inchangées tout au long du Paléogène et également au cours du Miocène (Houseknecht and Bird, 2011).

3.2.4 Les orogénèses