Une diagenèse météorique favorable ne suffit pas à expliquer le colmatage très limité des HP oxfordiens lors de l’enfouissement. En effet, à la différence des HP, les autres ni-veaux calcaires oxfordiens ont été totalement cimentés lors de la diagenèse d’enfouissement [Vincent, 2001 ; Carpentier, 2004, 2008ÀÏÐ ÁÉÍÎ ÄÁ ÇÊ Å ÂÁÅÈÇÑÅ Î ÁÒÈ Ê ÎÓ Á ÔÕÊÇ ÁÓ Á È Á ÄÕ ÊÈ Ò Á en eaux météoriques a eu lieu au cours de l’histoire mesozoïque de l’Est du Bassin de Paris et serait antérieure à la compaction et l’enfouissement maximal des séries. Cette recharge météorique serait liée à une discontinuité majeure dans le bassin qui se serait mise en place lors de l’émersion à la limite Jurassique-Crétacé [Guillocheau et al. 2000ÀÏ Ö ÁÇ ÂÈ Ê×ÊÅ Ø Ó Á
Buschaert [2001] ÍÎÂÌÍ ÎÂÈÆÙÅÁÓ Á ÇÚÅË Ó Á ÇÌ Æ ÆÍÈ Ë ÙÅÁÇÍ ÎÂÄËÈÄÅ É Æ×ËÊÓÁÒ ÈÊÎÓÇÊÄÄË Ó ÁΠÇ
ÛÜ Ý3. PRÉSERVATION DE LA MICROPOROSITÉ Partie III
âã ä3. PRÉSERVATION DE LA MICROPOROSITÉ Partie III
å æçère 61 – Émersion au sommet de la Séquence LJVI et phénomènes associés observés dans le forage EST205.
montré la présence de circulations de fluides salés, le long des grandes failles régionales, et dont l’origine correspond probablement aux évaporites triasiques. Une phase de disso-lution et de précipitation de fluorine a été mise en évidence par Hibsch et Sausse [2005] éêë ì íî ïêðñò äóì ôôìõ ö éë ì÷ øë ùú ø îøô íûêììë ô éîô øüíìê üìéê ýï ìüîíì üëíîï íþìëïì þ ù÷õ é þÿ tion chimique. André [2003] é ûêéîô a ê íøú éì÷ìîô ü ì þù îîê ê îì õ öéë ì ï ì þ íüþêéôí ùî ïì fluides météoriques à la limite Jurassique-Crétacé. D’autre part,André, [2003] ì ôHibsch et
Sausse [2005] ùîô÷ íëì î øoíïì î þìï ìëþ íüþêéôí ùîëïìê íï ìë÷ø ôø ùüíûêì ëéêë ì í îïì ë ì îôì ë
de tension liées à la tectonique pyrénéenne et alpine entre le Crétacé supérieur et l’Eocène. Ces phases de circulation ont donc eu lieu lors de l’exhumation et la télogenèse des séries oxfordiennes. Selon Vincent et al. [2007], þìëþíü þê é ôíù îë î ùîô ì ê ûê ê î í ÷õéþ ô í÷ íô ø ì ô localisé à proximité des fentes de tension.
Il faut par conséquent considérer les différents processus géologiques qui ont pu préserver la microporosité des horizons poreux. La difficulté vient ici du fait que les recharges en eaux météoriques durant le Crétacé ont joué un rôle crucial sur le développement extensif de la cimentation dans les niveaux oxfordiens de l’Est du Bassin de Paris [Vincent, 2001 ;
Vincent et al. 2007 ; Carpentier, 2008] ä ê ë ë í, þù ÷ ÷ìîô ì ýõíûê ìü é õ ü øëì ü oé ôíù î ï ì é
microporosité intra-oolithe dans les niveaux granulaires, où la macroporosité intergranulaire est totalement colmatée par un ciment (sparite) de blocage ? Plusieurs hypothèses peuvent être avancées :
1 3. PRÉSERVATION DE LA MICROPOROSITÉ Partie III 12.3.1 Le colmatage de la porosité par des phases cristallines
ultérieure-ment dissoutes
Cette hypothèse est également avancée pour expliquer l’origine des niveaux poreuxnp1
etnp2 du Dogger [Brigaud, 2009
soient affectés par des circulations de fluides sursaturés vis-à-vis de l’halite ou des sulfates (gypse ou anhydrite principalement). La porosité peut alors être obturée par l’une ou l’autre de ces phases minérales [Scholle & Ulmer-Scholle, 2003 maintenus au cours de l’enfouissement, les effets de la compaction mécanique et physico-chimique seront alors relativement limités. A l’occasion d’une phase de fracturation et/ou d’une exhumation de la série, les sulfates ou l’halite peuvent être ensuite dissous par des circulations de fluides météoriques qui libèrent ainsi une porosité secondaire. Ce processus, parfois évoqué pour la genèse de certains réservoirs pétroliers [Scholle & Ulmer-Scholle, 2003 ! " # $ %&' secteur d’étude ? D’un point de vue paléo-environnemental, il n’est pas exclu que des milieux évaporitiques aient pu exister sur la plate-forme carbonatée oxfordienne. Des structures en “chicken wire” (fantôme de nodules d’anhydrite) sont par exemple mentionnées au niveau de certaines surfaces d’émersion dans le forage HTM102 situé à 5 km au sud du laboratoire
Andra [Vincent, 2001 ( '
localement l’aggradation des particules de micrite. Si ces sulfates ont existé, ils pourraient avoir été dissous lors de la phase de fracturation de l’Oligocène [Brigaud, 2009 ) ! est que dans les sédiments micritiques, les traces d’anciens colmatages évaporitiques sont très difficiles à déceler, et n’ont pas été observés sur le forage EST205 et plus généralement sur le secteur d’étude [Carpentier, 2008 * # + inhiber la croissance des ciments interparticulaires et donc préserver une macroporosité primaire.
12.3.2 Des phénomènes de surpression de pore
La présence de gaz et/ou d’hydrocarbure peut inhiber le développement de ciment lors de l’enfouissement et favoriser la conservation des propriétés réservoirs au cours du temps [Worden & Heasley, 2000 * $ %#- ! évidence dans les argilites callovo-oxfordiennes (COX) de Bure [Prinzhofer et al. 2009. gaz pourraient provenir des roches mères charbonneuses du Stéphanien présents dans les couches sous-jacentes. Les gaz auraient migré par diffusion jusque dans les argilites
[Prinz-hofer et al. 2009 / 0 23 4 5
un gisement de gaz est présent dans les réservoirs triasiques, représentant environ 60% du gaz produit aujourd’hui dans le Bassin de Paris [Wendebourg & Lamiraux 2002 )
67 83. PRÉSERVATION DE LA MICROPOROSITÉ Partie III tion des gaz est dans ce cas reliée à la présence d’un accident majeur situé à l’aplomb du réservoir (Faille de la Marne). Pourtant, dans les niveaux granulaires, le colmatage complet de l’espace interparticulaire (macroporosité primaire) suggère que la cimentation n’est pas du tout inhibée. Il semble également improbable que les gaz aient pu migrer à travers les argilites du COX jusque dans les niveaux de l’Oxfordien calcaire. De plus, aucun accident majeur ne se trouve à proximité immédiate du forage EST205, écartant l’hypothèse d’un possible transfert de gaz en quantité importante. Cette hypothèse d’inhibition de cimenta-tion par la présence de gaz ne semble donc pas à retenir.
12.3.3 Changement de propriété de l’eau dans les micro et nano-confinements Les récents développements dans le domaine des nanotechnologies et des techniques d’imagerie haute résolution ont permis de montrer qu’un fluide contenu par des parois dans un espace de petite dimension (microscopique ou nanoscopique), voit ses propriétés structurales, dynamiques et thermodynamiques modifiées par rapport au fluide bulk ou massique, qui peut s’étendre sur des dimensions macroscopiques [Mashl et al. 2003 ; Wang
et al. 2003 ; Alba-Simionesco et al. 2006 ; Manzano et al. 201198: ; <= >? > ;@;>A B;CADA E ;
dû aux parois d’un solide (cas des milieux poreux géologiques), ou à une membrane (biologie et physiologie). à cet effet de confinement s’ajoute également un effet dû à l’interaction du fluide avec la surface du solide. Mashl et al. [2003] = >A >=A F@ @;>A @ = >A E G HCI J BE ;K K L= > et température ambiante (26◦, 1 atmosphère), et dans des espaces de confinements très petits (micro et nanopores) l’eau peut avoir les attributs de la glace et être “immobilisée” dans les espaces poreux, et ce, sans changement de phase. Ce phénomène s’explique par des liaisons hydrogènes formées entre les parois du solide et le fluide. En appliquant ces éléments de réflexions aux milieux géologiques, de telles réactions sont envisageables à l’échelle des micropores. Ici, les micrites rounded sont les micrites les plus fines et aussi les plus poreuses. Si l’on considère une distribution uniforme de diamètres, les forces de frictions aux interfaces des particules sont proportionnelles à leur surface totale. Comme la surface spécifique est inversement proportionnelle au diamètre des particules, les niveaux à micrites roundedsont stabilisées à des porosités plus haute que les autres types de micrites lors de l’enfouissement. Ainsi, une “eau gelée” (ice-like immobilization), probablement sous-saturée par rapport à la calcite (recharge météorique) aurait pu empêcher l’advection ou la diffusion deCa2+dans les micropores et ainsi préserver l’espace poral. Dans le cas des faciès granulaires, les fluides responsables de la cimentation de la macroporosité interparticulaire auraient été ainsi tenus à l’écart de la microporosité intra-oolithe.
MN O4. MODÉLISATION DES PERMÉABILITÉ DE L’OXFORDIEN CALCAIREPartie III