1.2 Karstogénèse des massifs nord-aquitains

Objectifs

Identifier les périodes de karstification des réservoirs carbonatés et leurs modalités de mise en place est un préalable à la compréhension du fonctionnement actuel des réservoirs carbonatés. Les travaux menés dans la région ont démontré que de nombreuses phases d’altération et d’érosion ont provoqué la karstification des massifs carbonatés au cours des temps géologiques. Plus récemment des indices de terrain ont aussi montré une possible origine « hypogène » de la karstification des carbonates en profondeur par circulation de fluides déconnectées des eaux de surface. Il convient de consolider ces résultats sur ces deux modes de karstification pour :

• A. Mieux contraindre les épisodes de karstification notamment l’impact de l’émersion au Crétacé inférieur, période à priori majeure, en déficit de connaissances et des altérations au Tertiaire
• B. Mettre en évidence la contribution des phénomènes hypogènes à la mise en place des systèmes karstiques   régionaux.

Programme de travail

1. Karstification hypogène

Actuellement, une thèse BRGM-Université d’Orsay est en cours sur ce sujet sur la zone du Quercy. Les résultats obtenus seront intégrés, exploités et approfondis dans le cadre de ce projet.

Phase terminée

Avancées La thèse de Quentin Deloume a été soutenue le 13 décembre 2022 : « Facteurs de contrôle sur le développement d’une plateforme carbonatée et son évolution diagénétique : impact sur les porosités matricielle et karstique  . Cas du Jurassique moyen et de l’Oxfordien du Bassin   Nord-Aquitain » Les données acquises lors de ces travaux doivent être recoupées et harmonisées avec les travaux antérieurs, à échelle de la plate-forme nord-aquitaine. Il a également été mis en évidence la formation de brèches karstiques   stratiformes le long de certains horizons dans la vallée du Lot (Cénevières), et il convient de spatialiser ce phénomène à grande échelle, au vu des implications qu’il peut y avoir sur les circulations préférentielles des eaux souterraines. La synthèse des données existantes sur la karstogénése de la zone d’étude a été effectuée. Elle permet de soutenir les travaux réalisés dans Eaux-SCARS, notamment la mise en cohérence géologique des résultats obtenus du programme technique 1.1 et la compréhension du fonctionnement des sites pilotes (programme technique 2.1).

2. Karstification épigène et altérations

Sur la plate-forme nord aquitaine, la période théoriquement la plus favorable à la karstification est constituée par l’émersion de la plateforme jurassique pendant le Crétacé inférieur. Cette émersion est mise en évidence par la superposition des sédiments marins du Crétacé supérieur discordants sur ceux du Jurassique, avec une lacune de près de 40 Ma, de rares reliques de sédiments continentaux d’âge Crétacé inférieur étant connues localement (Platel, 1987). Or la présence d’un véritable système karstique   daté de cette période n’a jamais été décelée (Husson et al., 2015 ; 2016). Afin de mieux évaluer l’impact de la karstification du Crétacé inférieur sur la plateforme jurassique, il est primordial de mieux contraindre son contexte : les variations de niveau de base, les déplacements verticaux, et plus généralement l’épisode géodynamique qui est à l’origine de l’émersion et d’en comprendre les modalités. Un travail de post-doctorat est dédié au sujet. Alexandre Ortiz a démarré ce travail de recherche (collaboration BRGM - Université Paris-Saclay).

Phase terminée Durée prévue 18 mois

Avancées Le post-doctorat s’est terminé en décembre 2022. Les principaux résultats sont les suivants : L’événement thermique d’âge jurassique supérieur/crétacé inférieur enregistré dans les massifs cristallins et le bassin   d’Aquitaine s’explique simplement par une épaisseur de Jurassique supérieur aujourd’hui disparue. Cette érosion est en lien avec l’ouverture du Golfe de Gascogne ; en effet, l’activité tectonique extensive (rift) dans le Bassin   de Parentis a entraîné le soulèvement de toutes les zones limitrophes (dont la plateforme nord-aquitaine). Cette érosion peut dépasser 500 m par endroit. Deux phases d’altération préférentielle (argile - climat humide) sont identifiées : (1) hautérivienne-valanginienne, (2) aptienne-albienne. La zone entre les bassins de Parentis et des Charentes est soumise à cette érosion pendant le Crétacé inférieur (paroxysmale à la limite apto-albienne - 110 Ma) : les phénomènes de karstifications possiblement liés à ces phases d’altération (Crétacé inférieur) sur un substrat jurassique supérieur ne sont sans doute plus observables aujourd’hui du fait de cette érosion majeure. Valorisation des résultats Communication orale aux journées de l’AGSO (Association des Géologues du Sud-Ouest) les 2 et 3 avril 2022. Communication orale à venir au congrès de l’ASF 2022 (Association des Sédimentologues de France). Ortiz A. (2024) – La karstification de la plateforme nord-aquitaine au Crétacé inférieur : quelle ampleur, quelles modalités ? Rapport Final V1. BRGM/RP-72904-FR