Un nouveau regard sur l’histoire géologique des bassins sédimentaires grâce à la thermo-chronométrie

Thèse de Xavier Mangenot*

Déterminer les conditions de température d’épisodes géologiques passés est un enjeu important pour la recherche en géosciences. Elles déterminent en effet :
- les propriétés physiques et mécaniques,
- ainsi que la réactivité chimique des matériaux géologiques,
- et ont influencé la formation de toutes les ressources énergétiques du sous-sol.

Depuis les années 60, la reconstitution de l’histoire thermique des bassins sédimentaires s’est appuyée sur les propriétés chimiques et physiques de la matière organique présente dans les sédiments puis sur des marqueurs minéraux plus ou moins fiables.
     
Depuis quelques années, ont émergé deux nouveaux outils isotopiques prometteurs :
- la thermométrie ∆₄₇
- et la chronométrie U-Pb par LA-ICP-MS^a.

Ils permettent de déterminer respectivement la température et l’âge absolus de cristallisation de ces minéraux, avec une précision jusque-là inégalée^{(1, 2)}.
    
Ce travail de thèse les a couplés dans une nouvelle approche, dénommée thermo-chronométrie ∆₄₇/(U-Pb) des carbonates⁽³⁾, qui permet un calage plus précis de l’histoire thermique des bassins pour la modélisation.
      
Testée sur le bassin de Paris, cette approche a permis une reconstruction directe et précise du chemin temps-température sur plus de 150 millions d’années d’une couche géologique (figure). De par ses performances et sa simplicité d’utilisation, elle constitue une petite révolution dans l’univers des géosciences pour l’étude des bassins sédimentaires.
 

^a- Spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif, avec ablation laser.
 

* Thèse intitulée « Contributions du thermomètre Δ47 et du chronomètre U-Pb à l’étude de l’histoire diagénétique, thermique, et
hydrogéologique des réservoirs carbonatés du Jurassique Moyen du bassin de Paris »

⁽¹⁾  X. Mangenot, M. Gasparrini, V. Rouchon, M. Bonifacie, Basin‐scale thermal and fluid flow histories revealed by carbonate clumped isotopes (Δ47) – Middle Jurassic carbonates of the Paris Basin depocentre, (2018), Sedimentology. 
>> DOI: 10.1111/sed.12427

⁽²⁾ X. Mangenot, M. Bonifacie, M. Gasparrini, A. Götz, C. Chaduteau, M. Ader, V. Rouchon, Coupling Δ₄₇ and fluid inclusion thermometry on carbonate cements to precisely reconstruct the temperature, salinity and δ18O of paleo-groundwater in sedimentary basins, (2017), Chemical Geology.
>> DOI: 10.1016/j.chemgeo.2017.10.011

⁽³⁾ X. Mangenot, M. Gasparrini, A. Gerdes, M. Bonifacie, V. Rouchon, An emerging thermo-chronometer for carbonate bearing-rocks: ∆₄₇/(U-Pb). Geology (2018) 46 (12): 1067-1070
>> DOI: 10.1130/G45196.1
 

Contact scientifique : marta.gasparrini@ifpen.fr

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