Connaissance et description des systèmes sédimentaires

Budgets sédimentaires   :  concept, méthodes et intégration en analyse de bassin sur un continuum terre-mer (HDR 2022)

Dans un compartiment sédimentaire donné¹, le budget sédimentaire consiste à évaluer les apports, les transferts et les exports sédimentaires, et à les assimiler au gain ou à la perte nette sur une unité de temps (figure). Les budgets sédimentaires sont très largement utilisés en géosciences :
-    depuis longtemps en exploration pétrolière pour prédire les occurrences et qualités des réservoirs pétroliers ou de roches mères ;
-    plus récemment, dans le domaine de l’environnement, lors de l’étude des risques, afin d’anticiper les érosions côtières et d’ajuster l’aménagement du territoire dans un contexte de changement climatique. 
Souvent déployés à l’échelle du compartiment sédimentaire, ces budgets, lorsqu’ils sont intégrés à plus grande échelle, offrent la possibilité d’acquérir une vision globale des systèmes sédimentaires. Ainsi, par le développement et la mise en œuvre de méthodes et d’outils numériques, les travaux de mon HDR visaient à quantifier ces budgets à l’échelle des bassins sédimentaires² sur le continuum terre-mer (voir figure). L’approche adoptée a contribué à déterminer des conditions limites pertinentes et permis de mieux comprendre les interactions entre les différents compartiments en s’appuyant sur des bilans globaux. 

 

¹ Un compartiment sédimentaire est une zone géologique distincte qui est caractérisée par des conditions de dépôt propres
² Un bassin sédimentaire est une dépression de la surface terrestre, souvent très étendue où les sédiments s'accumulent sur une longue période. Ils peuvent contenir plusieurs types de roches sédimentaires.

 

Ces travaux ont trouvé des applications directes à IFPEN pour :
•    la simulation de bassin : de manière à caractériser la dynamique de déformation des bassins sédimentaires (comme par exemple les vitesses d’enfouissement ou de soulèvement), avec des implications sur la détermination de la thermicité³), du calendrier de déformation⁴ et/ou des périodes de génération de sable, toutes informations qui sont essentielles en exploration de bassin et de réservoir [1, 2] ;
•    la simulation de réservoir : pour relier l’architecture stratigraphique des bassins sédimentaires aux forçages climatiques dans la perspective de mieux contraindre la distribution, les hétérogénéités et la qualité d’une roche-mère ou d’un réservoir [3] ;
•    l’analyse d’impact : afin d’anticiper la réponse des paysages et des reliefs aux évènements climatiques, catastrophiques et extrêmes, avec une attention particulière sur la problématique de l’érosion [4] ;
•    le domaine de l’environnement : pour suivre et tracer des polluants, comme les plastiques et microplastiques, dans la perspective de définir des outils de surveillance environnementale et de proposer des solutions de remédiation [5, 6].
Sur ce dernier volet qui constitue un défi majeur pour nos sociétés, mon travail marque une avancée importante pour ce qui est d’identifier et de caractériser les zones d’accumulation des microplastiques en vue d’y appliquer des solutions adaptées. Les trois thèses que je co-encadre depuis s’inscrivent aussi pleinement dans cet axe de recherche crucial pour l’environnement. 
 

³ Evolution de la température du sous-sol dans le temps et dans l’espace
⁴ C’est-à-dire la frise chronologique des évènements majeurs affectant les structures des bassins

Références :

1. Crombez V, Rohais S, Baudin F, Euzen T, Zonneveld JP, Power M, 2019. “3D stratigraphic architecture, sedimentary budget, and sources of the Lower and Middle Triassic strata of Western Canada: evidence for a major basin structural reorganization”. Petroleum Geoscience, petgeo2019-024.
   >> https://doi.org/10.1144/petgeo2019-024
      
2. Rohais S, Lovecchio JP, Abreu V, Miguez M, Paulin S, 2021. “High-resolution sedimentary budget quantification – example from the Cenozoic deposits in the Pelotas basin, South Atlantic”. Basin Res. 00:1-29. 
   >> https://doi.org/10.1111/bre.12556
         
3. Rohais S, Hamon Y, Deschamps R, Beaumont V, Gasparrini M, Pillot D, Romero-Sarmiento MF, 2019. “Patterns of organic carbon enrichment in a lacustrine system across the K-T boundary: Insight from a multi-proxy analysis of the Yacoraite Formation, Salta rift basin, Argentina”. International Journal of Coal Geology, Volume 210, ISSN 0166-5162, 
   >> https://doi.org/10.1016/j.coal.2019.05.015
    
4. Chaboureau AC, Donnadieu Y, Sepulchre P, Robin C, Guillocheau F, Rohais S, 2012,"The Aptian evaporites of the South Atlantic: a climatic paradox?", Climate of the past, Volume: 8 Issue: 3 Pages: 1047-1058, 
   >> https://doi.org/10.5194/cp-8-1047-2012
    
5. Romero-Sarmiento M-F, Ravaleojaona H, Pillot D, Rohais S,“Polymer quantification using the Rock-Eval® device for identification of plastics in sediments”, Science of The Total Environment. Vol. 807, Part 3. 
   >> https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151068
    
6. Rohais S, Armitage JJ, Romero-Sarmiento M-F, Pierson, J-L, Teles V, Bauer D, Cassar C, Sebag D, Klopffer M-H, Pelerin M, 2024,“A source-to-sink perspective of an anthropogenic marker: a first assessment of microplastics concentration, pathways, and accumulation across the environment”, Earth Sci. Rev. 254, 104822. 
   >> https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104822
       
    

Pour en savoir plus : Sébastien Rohais

>> NUMÉRO 57 DE SCIENCE@IFPEN