Soutenance de thèse de OMAR NACEF

La complexité des systèmes carbonatés est le résultat d’une grande variété de facteurs de contrôle physiques et biologiques qui agissent à différentes échelles spatio-temporelles du long au court terme et du global au local. Cette complexité intrinsèque est à l’origine des difficultés à prédire les plates-formes carbonatées en particulier lorsque les données sont limitées. La prédiction des propriétés géologiques basée sur un échantillonnage et des observations limités repose généralement sur des connaissances a priori et des interprétations équivoques influencées par la perception du géologue et son expérience personnelle. Afin de contraindre systématiquement les interprétations géologiques de systèmes naturels aussi complexes que les carbonates, nous avons développé un système expert qui s'appuie sur un ensemble de données, de paramètres et de processus normalisés. La méthode basée sur le système expert « carbonate » comprend les quatre étapes suivantes : (1) constitution d’une base de données à partir d’une compilation bibliographique de cas d’étude dans laquelle chaque cas d’étude est qualifié/déterminé/caractérisé par des paramètres quantitatifs (durée et épaisseur de sédimentation) et des paramètres qualitatifs (contexte géodynamique et modèle de faciès) ; (2) analyses descriptives et conceptuelles afin d'établir des classifications géologiques cohérentes et des tendances spatio-temporelles entre tous les paramètres ; (3) modélisation stratigraphique basée processus dans le but d'expérimenter les paramètres associés aux classes géologiques dans un environnement numérique contraint et physiquement réaliste, de tester ainsi différentes hypothèses géologiques, et de cataloguer les architectures stratigraphiques associées aux processus de sédimentation carbonatée ; (4) détermination de règles générales prédictives pour la prédiction des systèmes carbonatés. Cette méthodologie est implémentée dans un système expert informatique qui repose sur l'analyse de 77 plates-formes carbonatées du Jurassique supérieur. Ces systèmes sédimentaires carbonatés sont relativement homogènes à l’échelle globale, en termes de faciès, de producteurs carbonatés et de paléoenvironnements, en réponse à des conditions paléoclimatiques et eustatiques, de type greenhouse, globalement uniformes. Les différences locales entre les cas correspondent à des architectures sédimentaires particulières en réponse aux variations de la subsidence et de la physiographie marine contrôlées par le contexte géodynamique. Les plates-formes carbonatées les plus épaisses (500–1900m) sont dominantes dans des contextes géodynamiques de type extensif/passif, comme les marges de l'océan Atlantique central. Les plates-formes carbonatées les moins épaisses (< 200 m) se forment dans des contextes intra/peri-cratoniques telle la région arabique. Les contextes extensifs/passifs, caractérisés par des taux de subsidence élevés, favorisent la formation de morphologie de type plate-forme, tandis que les contextes intra/peri-cratoniques, où les taux de subsidence sont moindres, ont tendance à générer des rampes.

The complexity of carbonate systems results from a wide range of physical and biological controlling factors that operate at different spatial and temporal scales, i.e. from global to local and from long- to short-term scales. The intrinsic complexity of carbonate platforms makes them difficult to predict especially when data are limited. Predicting geological properties from limited sampling are typically based on a priori knowledge and equivocal interpretations that are marked by geologist perception and personal experience. To overcome uncertain interpretations of such a complex natural system such as carbonates, we developed an expert system that relies on a process-based method and a standardized dataset using normalized information and parameters. The workflow consists of the following four steps: (1) the bibliographic compilation of a geological database of case studies that includes quantitative (e.g., sedimentation duration and thickness) and qualitative parameters (geodynamic context, seismic architecture and facies model); (2) descriptive and conceptual analyses to establish consistent geological classifications and spatial and temporal trends; (3) process-based stratigraphic modeling to simulate stratigraphic architectures using parameters that are related with geological classes in a physically-constrained numerical environment; this third step allows testing different geological hypotheses and cataloging stratigraphic architectures associated with specific carbonate sedimentation processes; (4) determination of general predictive rules for predicting carbonate systems. This methodology is implemented in a computer-based expert system that relies on the analysis of 77 Upper Jurassic carbonate platforms. These carbonate sedimentary systems are relatively homogeneous on a global scale in terms of facies, carbonate producers, and paleoenvironments, in response to globally uniform paleoclimatic conditions and low-amplitude eustatic variations, which are characteristic of a greenhouse period. Significant local differences in stratigraphic architectures are related to variations in subsidence and marine physiography that are controlled by the geodynamic context. The thickest carbonate platforms (500‒1900m) are dominant in extensive/passive geodynamic settings such as the Central Atlantic Ocean margins. The thinnest stratigraphic architecture (<200 m) form in intra/peri-cratonic settings such as the ones of the Arabian region. Extensive/passive contexts, which are characterized by high subsidence rates, favor the formation of platform-type morphology, while intra/peri-cratonic contexts showing lower subsidence rates tend to generate ramps.