Le traçage des variabilités au sein des barrières de confinement par la géochimie organique. Application aux dépôts du Callovo- Oxfordien de l'Est du bassin

Le traçage des variabilités au sein

des barrières de confinement par la

géochimie organique.

Application aux dépôts du Callovo-

Oxfordien de l'Est du bassin de

Paris.Y. Hautevelle, R. Michels, F. Malartre, M. Elie, A. Trouiller

Variabilité physico-chimique des barrières de confinement

Les dépôts callovo-oxfordiensde l’Est du bassin de Paris

Échelle des temps géologiques

≈ 164 – 154Ma

Barrière géologique

– apparente homogénéité ;

– caractérisation de la variabilité des paramètres physico-chimiques au sein de cette barrière.

Bure (Meuse)

Argilitescallovo-oxfordiennes

Oxfordien

Kimméridgien

Etude sur la faisabilitéd'un stockage de

déchets radioactifs

Conclusions

I. Présentationdes sitesétudiés

Introduction

IV. Facteurscontrôlant

la variabilitédes argilites

II. Protocoleanalytique

III. Résultats

Intro-duction

Informations portées par la matière organiqueIntro-duction

Variabilités physico-chimiques intrinsèques

Histoires sédimentologique et

diagénétique

Matière minérale

Matière organiquePhase fluide

MatièreOrganiqueextractible

Kérogène

dinostérane

hopanes

Conclusions

Introduction



III. Résultats

origine :bactérienne

origine :dinoflagellés

produitsdiagénétiques

dinostérols

biohopanoïdes



Informations portées par la matière organiqueIntro-duction


Histoires sédimentologique

et diagénétique

Matière minérale



Kérogène

dinostérane

hopanes

Conclusions

Introduction



III. Résultats

origine :bactérienne

origine :dinoflagellés

produitsdiagénétiques

dinostérols

biohopanoïdes



Intro-duction



diagénétique

Matière minérale



Kérogène

hydrogénation vs.aromatisation➜ Eh, thermicité, …

réarrangements➜ conditions chimiques, minéralogie

préservation des groupes fonctionnelset des insaturations

➜ bonne préservation, faible thermicité

diagenèse

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Informations portées par la matière organique



Intro-duction



diagénétique

Matière minérale



Kérogène

hydrogénation vs.aromatisation➜ Eh, thermicité, …

réarrangements➜ conditions chimiques, minéralogie

préservation des groupes fonctionnelset des insaturations

➜ bonne préservation, faible thermicité

diagenèse

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Informations portées par la matière organique



Intro-duction Couplage géochimie / stratigraphie

1) Caractériser les variabilités du contenu organique des argilites callovo-oxfordiennes et des carbonates encaissants.

Conclusions

Introduction



III. Résultats

BUTS :

2) Déterminer les facteurs qui contrôlent la répartition de ces variabilités au sein de ces dépôts sédimentaires.

Combinaison des approches moléculaire et chimiostratigraphique.

APPROCHE UTILISÉE :

Détermination de la logique qui préside la répartition des

variabilités



Les puits de l'Est du bassin de Paris

Localisation géographique Cadre paléogéographique

puits del’Est

puits del’Est

EST 312

EST 342

MSE 101

HTM 102

EST 205

150éch.

Conclusions

Introduction



III. Résultats

II.01



Le puits A 901 (Nord du bassin de Paris)

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Localisation géographique Cadre paléogéographique

A 901 A 901

Puits de l’Est

A 901

33éch.

II.02



Protocole analytique : extraction de la MO

1ère étape :

broyage fin de la roche après description pétrographique.

2ème étape :

extraction de la matière organique soluble au dichlorométhane.

Extraction automatique DIONEX.

Conclusions

Introduction



III. Résultats

I.01



3ème étape : fractionnement de l’extrait par chromatographie liquide sur phase solide.Trois fractions sont récupérées :

Fraction aliphatiquehydrocarbures

aliphatiques

Fraction aromatiquehydrocarbures

aromatiques + quelques composés soufrés et oxygénés

Fraction polairecomposés

fonctionnalisésConclusions

Introduction



III. Résultats

Protocole analytique : fractionnementI.02



4ème étape : analyse des 3 fractions par couplage chromatographie en phase gazeuse (GC, séparation des composés) et spectrométrie de masse (MS, détermination des composés).

Acquisition &traitement

Chromatographieen phase gazeuse

Séparation descomposés

Spectrométrie de masse

Identification descomposés

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Protocole analytique : analyse moléculaire (GC-MS)I.03



chromatogramme

Identification

spectre de masse

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Protocole analytique : Identification des biomarqueursI.04



Composition moléculaire de la matière organique

Argilites callovo-oxfordiennes

13

14 1516

17

1819

20 21 2223

24

25

26

27

28

29

30

31

3233

3435

36 37

contribution marine

contribution continentale

Ph

MSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 57

Pr

13 : n-alcanesPr, Ph : pristane et phytane : autres isoprénoïdes acycliques

Conclusions

Introduction



III. Résultats

III.01



Distribution des composés linéaires


Carbonates de plate-forme

13

14 1516

17

1819

20 21 2223

24

25

26

27

28

29

30

31

3233

3435

36 37

contribution marine


Ph


Pr


16

1718

19 20 21 22

2324

2526

27

2829

3031

323334

3536373839

EST 312; 315 mFraction aliphatiquem/z 57

13 : n-alcanesMSE 101; 460 mFraction aliphatiqueTIC

Conclusions

Introduction



III. Résultats

III.02



13

14 1516

17

1819

20 21 2223

24

25

26

27

28

29

30

31

3233

3435

36 37

contribution marine


Ph

3-Me alcanes

3-Et-3-Me alcanes

2,2-diMe alcanes

5-Et-5-Me alcanes 3,3-diEt alcanes 6,6-diEt alcanes

15

16

1718

19

21

20 ?Pr Ph

14I

19 n-alcanes I isoprénoïdes acycliques

cyclo-alcanes5,5-diEt alcanes

5-but-5-Et alcanes



➜ Cyanobactéries ?



Pr

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Distribution des composés linéairesIII.03



Distribution des stéroïdes

MSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 203, 217, 231

C25

C23C23

C25

C26C26

C29

C29C28

C27

C27

dinosté

rane

Me-sté

rane

MSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 203, 217, 257, 271

diastérènesMe-diastérènes


MSE 101; 575 mFraction aromatiquem/z 231, 239, 245, 253, 267Stéroïdes

aromatiques

Stéranes

C27

C28C29

C27

C28 C29

Conclusions

Introduction



III. Résultats

III.04



MSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 203, 217, 231

C25

C23C23

C25

C26C26

C29

C29C28

C27

C27

dinosté

rane

Me-sté

rane

MSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 203, 217, 257, 271

diastérènesMe-diastérènes

Argilites callovo-oxfordiennesStéranes

C27

C28C29

C27

C28 C29

Mélange C26, C27, C28, C29-stéroïdes

méthyl-stéroïdes et dinostérane

typique d’un mélange d’une contribution marine avec une


➜

Conclusions

Introduction



III. Résultats

Distribution des stéroïdesIII.05



Evolution stratigraphique de la distribution des stéroïdes

diastérènes stéranes

➜ Influence de la minéralogie au cours de la diagenèse

– teneur en minéraux argileux

– teneur en smectite ➜ catalyse acidefavorisent la formation

de diastérènes➜Conclusions

Introduction



III. Résultats

III.06



Distribution des hopanoïdes

Argilites callovo-oxfordiennesMSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 191



conf. bio.

conf.géo.

conf. bio.

conf.géo.

conf. bio.conf.géo.

conf.géo.

conf.bio.

thermiquementimmature

thermiquement« plus mature »

conf.bio.

conf.géo.

hopènes

Conclusions

Introduction



III. Résultats

III.07



Argilites callovo-oxfordiennesMSE 101; 575 mFraction aliphatiquem/z 191

conf. bio.

conf.géo.

conf. bio.

conf.géo.

conf. bio.conf.géo.

immature


« plus mature »

hopènes

➜ Protection physique par les minéraux argileuxConclusions

Introduction



III. Résultats

Distribution des hopanoïdesIII.08



Homogénéité & variabilités de la barrière de confinement

Les argilites callovo-oxfordiennes un seul faciès moléculaire.➜

Homogènes du point de vue de leur contenu organique

Conclusions

Introduction



III. Résultats

IV.01

Géométrie du bassin sédimentaire

Variabilités➜ 1) changement des sources de matière organique

(paléoenvironnement)

➜ 2) changement de matrice minérale(faciès sédimentaire)

A 901

Environnements de dépôtFaciès sédimentaire

➜ faible variabilité

EST

Cas des sériessédimentaires étudiées

Position paléogéographique Éloignée des paléocôtes



Le traçage des variabilités au sein des

barrières de confinement par la géochimie

organique.

Application aux dépôts du Callovo-Oxfordien de

l'Est du bassin de Paris.Y. HautevelleR. Michels, F. Malartre, M. Elie, A. Trouiller

Documents

Le traçage des variabilités au sein des barrières de confinement par la géochimie organique. Application aux dépôts du Callovo- Oxfordien de l'Est du bassin