Soutenance de thèse de Alexandre LETTERON

Le confinement des bassins lacustres tend à rendre ces systèmes particulièrement sensibles aux variations environnementales, écologiques et climatiques. Ils présentent ainsi un fort potentiel d’enregistrement des changements paléoclimatiques et paléogéographiques au cours des temps géologiques. La complexité de ces facteurs de contrôle et de leur interaction sur la sédimentation dans les bassins lacustres d’eau douce ou salée rend difficile la prédiction d’architectures stratigraphiques dans de tels systèmes sédimentaires. Le déchiffrage des paramètres de contrôle et la compréhension des systèmes sédimentaires lacustres représentent donc un réel enjeu scientifique (reconstitutions paléogéographiques et paléoclimatiques, dynamique sédimentaire) et industriel (prédiction de la distribution des propriétés des roches). Les systèmes lacustres à salinité variable en contexte de rift sont d’autant plus concernés car la sédimentation résulte de sources mixtes (carbonatés, évaporitiques et silicoclastiques) et de différents processus sédimentaires (précipitation induite par voix microbienne, réactions physico-chimiques, hydrodynamisme…). De ce fait, l’analyse sédimentologique, diagénétique, géochimique détaillée des sédiments lacustres et celle du contenu biologique associé, est un pré-requis fondamental, qui permet de caractériser puis d’interpréter ces séries lacustres, véritables archives géologiques. Ce manuscrit présente une méthode d’analyse naturaliste et multi-échelle répartie depuis la caractérisation sédimentologique des roches d’un bassin, à la transposition plurirégionale des observations à l’échelle de l’Europe de l’Ouest. L’intervalle de temps étudié correspond au Priabonien (–38 à –33.5 Ma), période caractérisée par le développement d’un vaste système de lacs dans les divers segments du rifting ouest européen. C’est également une période-clé dans l’histoire des changements paléoclimatiques du Cénozoïque, puisqu’elle représente une période de transition climatique précédant le refroidissement majeur de la limite Eocène-Oligocène. Le cas d’étude porte sur le système lacustre d’Alès–Saint-Chaptes–Issirac (ASCI) localisé dans le sud-est de la France. La méthode est basée sur l‘intégration de disciplines diverses (sédimentologie, diagénèse, écologie, stratigraphie, (micro)paléontologie, géochimie inorganique et paléomagnétisme) et de données variées (surface et subsurface). Cette approche innovante aboutit à : 1) l’identification des paramètres de contrôle intrinsèques au système (paramètres écologiques) sur la sédimentation carbonatée lacustre en plus des paramètres extrinsèques (climatiques et/ou géologiques) ; 2) la reconstitution paléoenvironnementale des paléomilieux en terme de salinité, profondeur, hydrodynamisme, température en proposant des modèles de dépôts en adéquation; 3) de nouveaux concepts sédimentologiques et stratigraphiques transposables à des systèmes lacustres du même type et nécessaires à la compréhension et à la prédiction de l’architecture des systèmes et réservoirs carbonatés lacustres et des dépôts évaporitiques associés ; 4) la proposition d’un cadre chronostratigraphique du système ASCI et des bassins priaboniens limitrophes ; 5) l’estimation des propriétés du système pétrolier afin de réduire les risques d’exploration ; 6) la reconstitution paléogéographique du sud-est de la France au Priabonien ; 7) la discussion de l’origine de la salinité des systèmes lacustres en domaine continental ; et 8) la restitution de l’ensemble des observations dans le contexte de la détérioration climatique précédant la limite Eocene/Oligocene qui correspond à la plus grande crise climatique de ces 50 dernières millions d’années.

The confinement of lacustrine basins tends to make them more sensitive to various environmental, ecological and climate changes allowing the potentially record of the paleoclimatic and paleogeographic changes over geological times. The predictability of stratigraphic architecture in such sedimentary systems is complex due to the broad range and the interactions of the controlling parameters. Deciphering the controlling parameters of lacustrine sedimentary system is key forboth scientific (basin dynamics, paleogeographic and paleoclimatic reconstructions) and industrial (predictability of rock properties distribution) applications. Lacustrine systems subject to variable salinity, developed in rift settings, are by far the most impacted by facies changes in particular because there are mixed sources (carbonate, evaporitic and silicoclastic conponents) and result from several sedimentary processes (microbially-induced precipitation, physico-chemical reactions, hydrodynamics…). As a consequence, the integrated analysis of the sedimentological, diagenetic and geochemical rock properties coupled with the biological content, is a pre-requisite to be able to characterize and interpret the variations of these paleoenvironments. This manuscript provides a naturaliste, multi-disciplinary and a multi-scale analysis ranging from rock petrography description to the pluriregional upscaling of the interpretations in western Europe. The period in scope of this study is Priabonian time (–38/–33Ma) which is the development period of lake basins in the different segments of the European Cenozoic Rift System (ECRIS). Prior to the Eocene-Oligocene boundary, Priabonian is a transitional critical period in Cenozoic times recording climatic deterioration and cooling. The case study is dedicated to the Alès–Saint-Chaptes–Issirac (ASCI) lake system and its neighboring areas in the south-east of France. The methodology consists in integrating various geoscientific disciplines (sedimentology, diagenesis, ecology, stratigraphy, (micro)paleontology, inorganic geochemistry and paleomagnetism) and the integration of a broad range of data from surface and subsurface. Such joint approach has already allowed us to: 1) identify the interplay of ecological and environmental (climatic and/or geologic) controlling parameters on shallow lake carbonate sedimentation; 2) provide depositional models and constraining the paleoenvironmental interpretations of the Priabonian saline lakes in terms of salinity, water-depth, hydrodynamics and temperature; 3) bring new sedimentological ideas and stratigraphic concepts that could be transposed to such saline lacustrine systems as analogues; 4) define the chronostratigraphic framework of the ASCI lake system and the Priabonian neighboring basins; 5) evaluate the petroleum system potential and reduce exploration risks; 6) reconstruct the regional paleogeography of south-eastern France during the Priabonian; 7) discuss about the salt origin in continental realm; and 8) integrate the results in the climatic deterioration recording prior to the Terminal Eocene Event associated to the most profound climatic change of the past 50 m.y.