Méthodologie: définition de critères didentification des faciès sur carottes

Le levé sédimentologique du forage de Craie 700 et la construction du modèle de faciès se sont effectués en trois temps :

• Un levé complet du forage 701 Poigny et partiel du forage 702 Sainte-Colombe, basé sur des caractéristiques macroscopiques qui incluent la présence de niveaux correspondant à des arrêts de sédimentation, l’étude des concentrations de bioclastes, les figures sédimentaires, les ichno-espèces, la quantité de bioturbation observée et la couleur de la craie.

• Le prélèvement d’échantillons-clefs (environ 200) sur lesquels la description est affinée pour la bioturbation (coloration à l’huile légère ; Bromley, 1981) et pour la fraction bioclastique fine (observation à la loupe binoculaire).

• Enfin, une étude microscopique, réalisée en utilisant les lames confectionnées précédemment dans le cadre du programme Craie 700, ainsi que des lames supplémentaires réalisées au cours de cette étude. Ici, les principaux éléments d’observation sont la texture, le type de bioclastes rencontrés, et la granulométrie moyenne des éléments figurés.

1.1.Critères macroscopiques

Parmi les caractéristiques macroscopiques, plusieurs remarques peuvent être avancées sur les différents critères utilisés et l’adaptation de ceux utilisés dans la réalisation des modèles de faciès établis sur le terain.

1.1.1. Concentrations en bioclastes

Parmi les critères principaux dans l’étude des craies de Haute-Normandie figurent caractérisant les concentrations de bioclastes. Cependant, dans ces dépôts distaux, les bioclastes ont une fragmentation relativement élevée et ils sont souvent dispersés, tel que cela a été montré précédemment dans les dépôts distaux de Haute-Normandie. L’essentiel des composants bioclastiques observables à l’œil nu est réduit à une taille comprise entre 0,5 et quelques millimètres, atteignant rarement le centimètre. Les bioclastes représentent dans la plupart des cas, moins de 40% du sédiment, plus souvent moins de 20%, les concentrations de bioclastes pouvant toutes être qualifiées de dispersées, rarement de « lâches à dispersées ». Enfin, étant donnée leur extrême fragmentation, il est souvent impossible de déterminer macroscopiquement le type d’organisme originel auquel ils correspondent.

Aussi, avons-nous ici quantifié principalement la proportion de bioclastes et la granulométrie moyenne qui permettent de caractériser les variations de l’hydrodynamisme associé aux dépôts. Ces critères sont reconnus à l’œil nu, à la loupe et enfin à la loupe binoculaire.

la plus fine.

1.1.2. Présence et type de surfaces d’arrêt de sédimentation

Le classement réalisé en Normandie pour les surfaces d’arrêt de sédimentation, est difficilement applicable dans l’étude des carottes du programme Craie 700. Ceci pour deux raisons principales que sont les conditions d’observation différentes et les types de faciès observés :

• Peu de surfaces véritables d’arrêt de sédimentation sont observées. Dans la plupart des cas, seule une nodulisation faisant supposer un arrêt de sédimentation est observée. Les seuls arrêts de sédimentation clairement identifiés se situent dans des craies noduleuses attribuables à un intervalle stratigraphique compris entre le Cénomanien supérieur et le Turonien inférieur (Robaszynski et al., 2000 ; Robaszynski et al., 2005 ; cf. Infra).

• L’observation sur une surface plus restreinte rend difficile la caractérisation des surfaces d’arrêt de sédimentation. En effet, ces surfaces sont différenciées sur le terrain à partir de leur géométrie latérale qui peut montrer l’existence d’une érosion. Sur une section réduite, le contact sommital d’une surface d’arrêt de sédimentation est par essence chaotique et aucun argument géométrique ne permet de mettre en évidence un hydrodynamisme. La présence/absence d’intraclastes remaniés et l’étude de possibles concentrations de bioclastes associées seront les uniques critères pour classifier ces surfaces en termes d’hydrodynamisme.

1.1.3. Figures sédimentaires

Elles sont rares mais permettent lorsqu’elles sont présentes de mieux caractériser l’environnement de dépôt correspondant.

1.1.4. Couleur des sédiments

La couleur des sédiments s’est avérée être un critère intéressant et facile d’utilisation pour la caractérisation des dépôts crayeux. Trois couleurs principales avec leur intermédiaires peuvent être différenciées :

• des craies grises, souvent caractéristiques d’une fraction argileuse élevée, les plus grises étant principalement présentes dans la partie inférieure du forage ;

• des craies bariolées qui correspondent à une bioturbation relativement élevée ;

• des craies blanches qui correspondent fréquemment aux dépôts les plus fins et à des craies relativement peu bioturbées.

1.1.5. Ichnologie

Les différentes ichno-espèces rencontrées sont des critères particulièrement importants pour les craies les plus fines, à l’intérieur desquelles les textures et granulométries très fines rendent la différenciation des faciès quasiment impossible à l’œil nu. La caractérisation de l’ichnologie est dans un premier temps réalisée durant le levé à l’échelle du forage en mouillant systématiquement les carottes, puis elle est affinée sur les échantillons prélevés, colorés par imprégnation à l’huile légère.

Deux critères principaux peuvent être différenciés :

• Les ichnofaciès rencontrés qui permettent de caractériser le milieu de dépôt (Seilacher, 1967, 1978), le mode de dépôt (Bromley et Ekdale, 1987) ainsi que l’oxygénation du milieu, et peuvent fournir des critères paléobathymétriques (Seilacher, 1967; Kennedy, 1975 ; Bromley et Ekdale, 1984). Ici seules les ichno-espèces les plus abondantes et les plus caractéristiques en termes de milieux de dépôts sont figurées dans notre description.

• La quantité de bioturbation a été caractérisée en utilisant les critères de Droser et Bottjer (1986) qui proposent une définition d’indice de bioturbation selon une échelle de 0 (absence de bioturbation) à 5 (totalement bioturbé avec réutilisation fréquente de terriers antérieurs). Cet indice de bioturbation permet de caractériser différents paramètres du milieu de dépôt (vitesse de sédimentation, oxygénation du milieu). La signification des variations d’indice dans les dépôts étudiés sera discutée plus loin en complément d’autres arguments qui permettent de mieux contraindre le milieu de dépôt.

La coloration par imprégnation à l’huile fait ressortir la bioturbation en augmentant les contrastes de porosité à l’intérieur du sédiment, ces contrastes étant principalement dus à l’effet de la bioturbation. La bioturbation d’un sédiment déposé se fait en plusieurs stades selon un étagement (Bromley, 1996 ; cf. chapitre A) :

157

• Un stade initial à proximité immédiate de l’interface eau-sédiment qui se réalise dans des sédiments non tassés par des fouisseurs superficiels, dont les planolites sont les ichno-espèces les plus fréquentes.

• Un stade intermédiaire qui correspond à la bioturbation par des fouisseurs intermédiaires dans un sédiment partiellement tassé.

• Un stade final correspondant à l’action de fouisseurs profonds dans un sédiment qui a expulsé une partie de son eau.

Sauf variation importante de l’environnement de dépôt, chacune des étapes de bioturbation est recoupée par la suivante, ce qui a pour effet que la dernière étape est la plus visible. Par ailleurs, la préservation des traces, ainsi que la variation de porosité sont plus fortes lorsque le sédiment est partiellement tassé. En conséquence, la première génération de bioturbation mise en place dans un sédiment boueux non tassé, associée à un faible contraste de porosité entre le terrier et l’encaissant, se préservera très peu et s’observera très mal, à l’inverse des deux autres étapes. La quantité de fouisseurs superficiels dans les sédiments boueux est donc fréquemment sous-estimée. Ceci est particulièrement vrai lorsque la craie a subi une forte compaction, ce qui est le cas spécialement dans les dépôts de la base du forage.

1.2. Critères microscopiques

Les principaux critères utilisés sont la texture, la granulométrie moyenne du sédiment ainsi que la détermination des différents bioclastes observés.

Ces critères sont complémentaires de la caractérisation des concentrations de bioclastes, effectuée au cours de l’analyse macroscopique.

• Pour chaque type de bioclastes rencontré, la granulométrie et l’abondance dans les sédiments sont figurées. Les bioclastes sont classés selon les catégories principales suivantes : échinides, inocérames, lamellibranches, bryozoaires pour les macrofaunes, calcisphères et foraminifères pour les microfaunes. De plus, la quantité de macrofaunes est quantifiée. Ces macrofaunes sont, dans la plupart des cas fragmentées et transportées (cf. chapitre I.). Leur proportion dans la matrice est caractéristique de l’hydrodynamisme rencontré et du caractère allochtone de la sédimentation. Dans l’estimation de la texture, la très forte fracturation des éléments (la plupart étant inférieurs à 0,5 mm) nous oblige à définir les textures comme des microtextures.

• Pour beaucoup de faciès fins, on observe une quantité relativement faible de macrofaunes, mais dans certains cas une quantité élevée de microfaunes (en particulier de calcisphères). Les calcisphères sont fréquemment fracturées et peuvent montrer une abondance très élevée (fréquente texture micropackstone), voire dans certains cas une organisation selon un plan parallèle à la stratification. Ces observations suggèrent une influence hydrodynamique durant le dépôt de ces microfaunes. Aussi dans de tels cas, nous noterons la texture d’après les macrofaunes et la texture globale, incluant les microfaunes (en précisant le type d’organisme prédominant).

• Enfin, nous différencierons les variations importantes d’abondance entre des variations dues à des concentrations par hydrodynamisme qui seront marquées par une organisation des grains selon la stratification, et des variations due à une concentration par la bioturbation, la première seulement étant retenue pour caractériser le milieu de dépôt.

1.3. Mise en équivalence avec le modèle de faciès réalisé en

Normandie

Le caractère moins clairement cyclique de la sédimentation et la rareté des surfaces d’arrêt de sédimentation nous amènent à considérer que les différents faciès identifiés dans les forages ne peuvent être mis en équivalence stricte avec le modèle de faciès de Normandie caractérisé par des cycles d’alternance de dépôts-arrêts de sédimentation. A l’inverse, il est possible de rapprocher les faciès en dépôt des forages de ceux de Normandie. Ceci est réalisé sur la base des concentrations de bioclastes, mais surtout sur la base des microfaciès qui constituent le critère observé dans les mêmes conditions pour les deux études.

La mise en équivalence est relativement aisée dans les faciès d’offshore supérieur où les caractéristiques de faciès sont clairement définies lors de l’étude de terrain. A l’inverse, les faciès d’offshore inférieur sont beaucoup mieux caractérisés (d’un point de vue macrofaciologique) dans le forage qu’il n’avaient pu l’être à partir de l’étude de terrain. En particulier, les études de la fraction la plus fine et de la bioturbation ont pu être plus poussées dans l’étude des forages. Elles ont permis de différencier un nombre important de faciès d’offshore inférieur, ce qui n’était pas possible sur le terrain. Une mise en équivalence des faciès ne pourra être proposée que sur des critères microscopiques. Les faciès d’offshore inférieur sont par ailleurs relativement rares en Normandie, et l’on peut penser d’après la position paléogéographique de ces deux zones (comme nous le montrerons plus loin, cf. chapitre C) que les faciès de Craie 700 sont

plus distaux de Craie 700 ne figurent pas en Normandie. Nous tenterons ici d’identifier les faciès présents dans les deux zones et les faciès uniquement identifiés dans Craie 700.

159

2. Différents faciès rencontrés dans les forages du