Les processus diagénétiques majeurs

Les néoformations quartzeuses

Le ciment de quartz est exclusivement développé sous forme de surcroissances synthaxiales dans les sables du Brent Group et présente des teneurs moyennes entre 10 à 20 % du volume total de la roche (Scotchman et al., 1989 ; Hogg et al., 1995) pouvant dépasser les 28% localement (Giles et al. , 1992). La variation de l’abondance en ciment de quartz est fonction : - de la profondeur, où l’on peut apprécier une augmentation de la cimentation quartzeuse à partir d’environ 2800-3000 mètres d’enfouissement (Bjorlykke et al., 1986 ; Bjorlykke, 1992 ; Giles et al., 1992) , correspondant à des températures de l’ordre de 80°C (i.e. passage dans la fenêtre de cimentation du quartz).

- des variations minéralogiques où les faciès de plaine deltaïque du Ness semblent être plus sujets aux précipitations quartzeuses (Scotchman et al., 1989 ; Giles et al., 1992). On notera également l’importance de la granulométrie ; les grès les plus fins étant systématiquement plus riches en ciments de quartz que les grès grossiers du fait d’une surface spécifique plus importante (Bjorlykke, 1992).

Les études de cathodoluminescence ont montré assez peu de phénomène de pression-dissolution entre les grains de quartz (Giles et al., 1992), qui est elle-même fonction de la présence de minéraux argileux (Giles et al., 1992) et/ou de la présence de surpression fluide (Blanche & Whitaker, 1978 ; Bjorlykke et al., 1979). Les auteurs ont décrit des épisodes successifs de générations de quartz dans les grès du Brent de Mer du Nord, mais tous semblent avoir été dominés par des eaux chimiquement similaires aux eaux de formation actuelles (Hogg et al., 1992 ; Williams et al., 1997 ; Girard et al., 2001).

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Enfin, les températures d’homogénéisation disponibles dans la littérature pour les inclusions aqueuses localisées dans les surcroissances de quartz du Brent Group du bloc Q3 indiquent une distribution majoritairement unimodale autour de 100-110°C. Pour les champs les plus enfouis (exemple de Hild), un deuxième mode se distingue avec des températures d’homogénéisation autour de 125-130°C (Girard et al., 2001).

Dissolution des feldspaths

La dissolution des feldspaths potassiques détritiques est un processus diagénétique assez précoce omniprésent dans les grès de Mer du Nord s’accompagnant de la précipitation de kaolinite (Blanche & Whitaker, 1978, Glassman et al., 1989). La dissolution des feldspaths est souvent associée aux fluides d’origine météorique ayant percolés dans les sables du Brent Group suite à leur uplift (et érosion) d’âge Jurassique supérieur-Crétacé inférieur (Bjorlykke 1983, 1992). Cependant, les travaux de Bjorkum et al. (1990) ne montrent clairement aucune relation entre le taux de dissolution des feldspaths et la distance par rapport à la BCU. En outre, une augmentation de la porosité secondaire avec l’enfouissement et une dissolution totale des feldspaths potassiques autour de 125°C a aussi été décrite (Giles et al., 1992).

Les néoformations de kaolinite

La kaolinite se retrouve principalement sous forme vermiculaire en remplacement précoce de micas et sous forme trapue comme produit de la dissolution des feldspaths potassiques. Cette dernière est fréquemment décrite comme étant la dickite, polymorphe haute température de la kaolinite (Sommer, 1978 ; Beaufort et al., 1998). La cimentation de kaolinite représente en moyenne 15% du volume totale dans les sables du Brent Group (Giles et al., 1992).

Avec l’enfouissement il est observé fréquemment une illitisation de la kaolinite dépendant principalement de la température et de la disponibilité en potassium dans le système (Sass et al., 1987). La kaolinite vermiforme est préférentiellement illitisée au contraire de la kaolinite trapue. Cette différence d’illitisation peut s’expliquer par une surface spécifique beaucoup plus importante de la kaolinite vermiculaire, la rendant plus réactive à toute altération minérale (Giles et al., 1992) .

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Les néoformations d’illite

L’illite constitue le troisième ciment diagénétique majeur observé dans les sables du Brent Group. Intimement liée à la profondeur (et à la température), l’illite représente en moyenne 2% du volume total des grès du Brent Group dépassant les 3000 m d’enfouissement (Giles et al., 1992). L’illite est observable principalement sous forme fibreuse, plate ou en plaquette localisée en remplissage de pores intergranulaires (pore-filling) ou en recouvrant de grains détritiques (pore-lining). On la retrouve également en remplacement des micas, des feldpaths potassiques (Hogg, 1989) ou encore de la kaolinite (Hancock & Taylor, 1978 ; Bjorlykke, 1984 ; Jourdan et al., 1987) (voir ci-dessus). Avec la cimentation quartzeuse, l’illite est considérée comme étant le ciment principal contrôlant la qualité réservoir, avec notamment un impact fort sur la perméabilité (Cocker 1986 ; Kantorowicz, 1990).

Les datations K/Ar les plus fiables (les moins polluées) des illites du Tarbert de la Northern North Sea fournissent des âges de formation entre 41-36 Ma (Hamilton et al, 1992) correspondant à une température minimum d’environ 75°C en accord avec les gammes de températures de formation des illites de Mer du Nord fréquemment citées (Giles et al., 1992 ; Harris, 1992 ; Haszeldine et al., 1992). L’absence de formation d’illite subactuelle suggérée par l’abscence d’âges K/Ar récents, indiquerait que l’extension de l’illitisation a été limitée dans le temps par la disponibilité de potassium dans le système ; en relation avec la limite de stabilité des feldspaths potassiques, totalement dissous à partir d’environ 125°C (Giles et al., 1992).

Les néoformations de carbonates

Les carbonates authigènes du Brent Group se présentent soit sous forme de concrétion locale atteignant 80% du volume totale de la roche, soit sous forme de patchs éparses représentant quelques pourcents du volume total de roche (Lonoy et al., 1986 ; Hamilton et al., 1987 ; Giles et al., 1992). Les concrétions précoces de carbonates sont majoritairement représentées par les ciments poecilitiques de calcite typiques des sables de shoreface. La calcite ferrifère plus tardive est quant à elle majoritairement présente sous forme de remplacement de grains dissous et n’a que très peu d’impact sur la qualité réservoir. Certains auteurs ont toutefois suggéré que ces calcites poecilitiques pourraient correspondre à des cimentations tardives profondes (Girard, 1998). La sidérite est présente sous forme de nodules et/ou de petits agrégats précoces associés à l’altération des biotites, participant à l’apport en fer nécessaire à

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la précipitation de la sidérite (Bjorlykke & Brendsal, 1986). Enfin, les dolomites ferrifère et non-ferrifère sont représentées par des cristaux rhomboédriques épars, généralement en remplissage de pores secondaires et/ou intergranulaires.