SESSION 2009
CONCOURS G2E
GEOLOGIE
Durée : 3 heures
Les calculatrices programmables et alphanumériques ne sont pas autorisées.
L’usage de tout ouvrage de référence et de tout document est strictement interdit.
Si, au cours de l’épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il en fait mention dans sa copie et poursuit sa composition. Dans ce cas, il indique clairement la raison des initiatives qu’il est amené à prendre.
Les candidats doivent respecter les notations de l’énoncé et préciser, dans chaque cas, la numérotation de la question posée.
Une grande attention sera apportée à la clarté de la rédaction et à la présentation des différents schémas.
ÉVOLUTION D’UNE MARGE STABLE : LA MARGE GUYANAISE
1. QUESTIONS PRÉLIMINAIRES (8 pts / 20)
1.1. Décrivez brièvement l’évolution crustale (à la fois tectonique et sédimentaire mais aussi volcanique) qui affecte les limites de plaques divergentes, en particulier au niveau de la transition continent-océan. Que pensez-vous du cas des limites décrochantes ?
Remarque importante. On ne traitera pas des processus magmatiques associés à cette évolution, tels que la fusion partielle du manteau, etc.
1.2. Expliquez le principe de la sismique réflexion. Indiquez son intérêt et celui des coupes sismiques, ainsi que leurs limites, pour la prospection pétrolière.
Vous devez vous appuyer sur les figures 1 et 2 pour répondre à cette question.
Remarque. Sur la figure 1a, à droite, est figuré un sondage long de 275 m avec sa description lithologique sommaire et une diagraphie, c'est à dire l'enregistrement d'un signal physique (ici, la radioactivité gamma naturelle) réalisé par un instrument descendu dans le puits.
2. INTERPRÉTATION DE LA MARGE GUYANAISE (12 pts / 20)
Les documents en couleurs (planches I et II) doivent être utilisés au mieux pour répondre aux questions suivantes.
L’exploration pétrolière de la marge de la Guyane française et du Surinam a été conduite en plusieurs étapes entre 1957 et 1983, puis a été abandonnée faute de découverte significative. La marge présente une structure originale, le plateau de Demerara, situé vers 1200 m de profondeur (Figure 3). On se propose de comprendre la signification de cette marge grâce à trois coupes sismiques (Figure 4), deux de ces coupes (B-B’ et C-C’) étant perpendiculaires à la marge, la troisième (A-A’) lui étant parallèle.
Deux sondages aident à comprendre la marge.
- Le sondage SNY-1. Réalisé en 1975, il a atteint le socle précambrien.
- Le sondage FG2-1. Réalisé en 1978 par 800 m de fond, il a été arrêté à 4350 m sous le niveau de la mer, dans des basaltes hauteriviens, là où on espérait rencontrer une lentille récifale…
1/8
2.1. Décrivez les trois coupes sismiques. Que pensez-vous des bosses affectant le fond marin au SE (à droite) de la coupe A-A' ?
2.2. Pour chacune des coupes, reconstituer l’évolution tectonique et sédimentaire, voire magmatique (cf. les basaltes hauteriviens du sondage FG2-1). Vous pouvez présenter vos résultats dans un tableau chronologique, en commentant brièvement les différentes étapes reconnues.
En ce qui concerne la coupe B-B’, en quoi cette évolution est-elle surprenante pour une marge banale de type Atlantique ?
2.3. Retrouve-t-on dans le cas étudié ici les trois grandes étapes classiques de l’évolution sédimentaire des marges stables caractéristiques des premières étapes de leur histoire ?
2.4. En conclusion, et en vous appuyant explicitement sur les planches couleurs I et II, essayez d’interpréter l’évolution de la marge nord-guyanaise dans le cadre général de l’ouverture de la partie centrale de l’Océan atlantique.
Sources.
W.K. Hamblin, 2004, Earth’s Dynamic Systems, Pearson Prentice Hall. — P. Doyle & M.R. Bennett (eds), 1998, Unlocking the Stratigraphical Record, Wiley. — J. Dercourt et al. (eds), 1993, Atlas Tethys Palaeoenvironmental Maps. — S. Gouyet et al., 1994, Publ. Eur. Assoc. Pet. Geosci., 4, 411-422.
http://www.scotese.com/ — http://www.ifremer.fr/Realisation/Vulgar/Sismique/sismic.htm
2/8
CALLOVIEN
BATHONIEN
BAJOCIEN
AALÉNIEN
TOARCIEN
PLIENSBACH.
SINÉMURIEN HETTANGIEN
2100
2150
2200
2250
2300 250
200
150
100
50
0
profondeur (mètres) épaisseur
(mètres)
Big Ben (Londres) hauteur : 125 m
Beatrice Oil Field Mer du Nord
sismique conventionnelle
"basse fréquence"
(30 Hz)
litho logie diagra âge phie
Comparaison entre :
argiles calcaires…
• la résolution verticale d'un sondage et de sa diagraphie (gamma-ray) (ci-contre, à droite)
• la résolution obtenue
par la sismique "basse fréquence"
(en bas, à gauche)
p ro fon
de ur
de pén
étra tio
n pouv
oir de
réso lutio
nve rtica
le 100 km
10 km
0,1 1 10 100 1000
1 km
100 m
10 m
1 m épaisseur / profondeur
fréquence du signal (en Hertz)
Fig. 1b Fig. 1a
3/8
1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 8 7 6 5 4
3
2
vitesse (km/s)
masse volumique (g/cm3)
sel
calcaire an
drite
ar ilites rs
Relation entre :
ODYLWHVVHGHSURSDJDWLRQ GHVRQGHVVLVPLTXHV
ODGHQVLWpGHVURFKHV dolo ie
YLWHVVHGXVRQ GDQVODLUNPV GDQVOHDXNPV
Fig. 2
4/8
+ + + +
+ +
+ +
+ +
B A B'
A'
escarpement de faille
coupe sismique
sondage
~ 150 km socle précambrien
bathymétrie croûte océanique
N
C C'
GUYANE FRANÇAISE SURINAM
plateau de Demerara
plaine abyssale des Guyanes
- 4500 m
- 4000 m
- 3500 m
- 3000 m
- 2500 m - 2000 m - 1500 m - 1000 m
- 500 m
- 100 m
100 m
0 m
+ +++
++
++ ++++ ++++ + ++ ++ ++ ++ ++
+ ++++++++++++
++ + + + +++++++
+++++
+++++ ++ ++
socle préc
am brien
+++
sédiments
FG2-1
SNY-1
Fig. 3
5/8
8 sTD
7 6 5 4 3 2 1 0
sTD 6 5 4 3 2 1 0
sTD 8 7 4 3
6 5 2 1 0
8 7 4 3
6 5
sTD 11 10 9 2 1 0
20 km
10 km 10 km
A A'
B
sTD 3 2
4 1
C'
0sTD 3 2
4 1
0
C
B'
NW
SW NE
SW
NE SE
sTD = secondes temps double zone de faille
zone de faille Alb
Albien Cénomanien
sondage F 2 1
Alb Hau
Hau Val Toa
`
socle
socle
socle ? socle ?
plateau de Demerara
plateau de Demerara
CRÉT ACÉ JURASSIQUE
TRIAS PRÉCAMBRIEN
SUPÉRIEURSUPÉRIEURSUP.MOYENLIAS
Maastrichtien
Cénomanien Albien Aptien Barrémien Hauterivien Valanginien Berriasien
Tithonien Kimméridgien
Callovien
Toarcien
65 71
93 98 112 121 127 132136 142 150154 159 164
180 189
205 Ma
Alb base de l'Albien
base du Toarcien MARQUEURS SISMIQUES
intra-Hauterivien intra-Valanginien basaltes Cén base du Cénomanien
Hau `
Val
Toa
toit du socle précambrien socle
sondage N 1
Fig. 4
6/8
plateau de Demerara Guyane française
âge des fonds océaniques
NG NE AG N E CR AC URASSI UE
RIAS
MI C NE
I C NE
IG C NE C NE
A C NE
SURIEURINFRIEURSUMYENIAS
Pliocène-Actuel (5-0 Ma) Miocène (23-5 Ma) Oligocène (33-23 Ma) Éocène (55-33 Ma) Paléocène (65-55 Ma) Crétacé (142-65 Ma) Jurassique sup. (159-142 Ma) Jurassique moy. (180-159 Ma)
Maastri tien
C n manien Albien Aptien Barr mien
auteri ien alan inien Berriasien
it nien imm rid ien
Call ien rdien Bat nien Ba ien Aal nien
liensba ien Sin murien
ettan ien ar ien
0 5
23 33
55 65 71
93 98 112 121 127 132136 142 150154 159 164
180 189
205 Ma
bouclier guyanais
Orénoque
ATLANTIQUE CENTRAL
ATLANTIQUE SUD OCÉAN
PACIFIQUE
CARAÏBE
1000 km AMÉRIQUE N.
AMÉRIQUE DU NORD
AFRIQUE OCCIDENTALE
AFRIQUE AMÉRIQUE DU SUD
GF
GF
GF
Guinée
G.
AMÉRIQUE DU SUD
planche I
7/8
0o
10oN
10oS 0o
0o 10oN
0o
10oN
0o 10oN 0o
10oN 0o 10oN 20oN
10oN
terres émergées
± érodées
dépôts continentaux (fluviatiles)
dépôts littoraux fluvio-marins ou deltaïques
dépôts de plate-forme terrigène
dépôts de plate-forme carbonatée
talus continental
dépôts de bassin ± profond
dorsales océaniques
failles majeures
plateau de Demerara (localisation approximative)
~ 750 km G : Guyane française F : Floride
B : plateau des Bahamas rivages actuels
(repères) fin du Trias (~ 210 Ma)
AMÉRIQUE DU SUD (bouclier guyanais)
AFRIQUE OCCIDENTALE AMÉRIQUE
DU NORD
Tithonien sup. (~ 145 Ma)
Aptien inf. (~ 120 Ma)
Cénomanien sup. (~ 95 Ma)
Maastrichtien sup. (~ 67 Ma) Toarcien (~ 185 Ma)
Callovien (~ 160 Ma)
Kimméridgien inf. (~ 154 Ma) G G
G G
G G
G F
F B
B
B
B
B F
F
G
OCÉAN ATLANTIQUE
