Hétérogenéité quantitative et qualitative de la matière organique dans les argiles du Kimmeridgien du val de Pickering (Yorkshire, UK). Cadre sédimentologique et stratigraphique

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Abstract
Les argiles du Kimméridgien contribuent à l'alimentation de nombreux gisements en mer du Nord. L'étude de quatre puits localisés sur une coupe Est-Ouest dans le Val de Pickering (Bassin de Cleveland) permet d'illustrer dans cette formation l'hétérogénéité de distribution verticale et latérale de la matière organique en terme de quantité et de qualité. La coupe étudiée (35 km de long, 200 m de haut) représente environ 6,5 millions d'années d'histoire géologique. Les analyses minéralogiques montrent que la formation est caractérisée par une grande homogénéité des apports sédimentaires, ce qui suppose des conditions de sédimentation stables dans le temps et dans l'espace. Le matériel sédimentaire, déposé dans un environnement calme, est composé de minéraux argileux (kaolinite, illite, et interstratifiés irréguliers illite/smectite) avec des niveaux carbonatés résultant d'une production biogénique. Ces niveaux carbonatés intercalés au sein des argiles peuvent être corrélés entre les puits. Pour la plupart dolomitisés, ils résultent d'une transformation plus importante àl'ouest (Marton) qu'à l'est (Reighton) de couches presque exclusivement formées de coccolithes. L'extension horizontale de ces niveaux indique qu'ils correspondent à des événements géodynamiques régionaux. L'étude des ammonites permet de reconnaitre, dans le Yorkshire, la succession de 10 zones du Kimméridgien (sensu anglico) et d'identifier 8 sous-zones depuis la zone à Cymodoce (- 144 m. a. ) jusqu'à celle à Pectinatus (- 137,5 m. a. ). Les zonations reconnues permettent de corréler ces quatre puits avec les autres régions d'Angleterre. L'existence de repères stratigraphiques et de repères diagraphiques caractéristiques au sein des zones d'ammonites permet d'établir des zones de corrélation entre une partie bassin (puits de Marton 87, Ebberston 87, Flixton 87) et une zone haute appartenant à la plate-forme Est de l'Angleterre (puits de Reighton 87). L'étude de l'hétérogénéité quantitative de la matière organique des sédiments du Kimméridgien du Yorkshire montre le caractère ordonné (non aléatoire) de la distribution du COT dans l'espace et dans le temps. L'hétérogénéité dans l'espace montre un gradient de préservation d'est en ouest : minimum sur la zone haute, maximum vers le centre du bassin où les dépôts sont les plus épais. L'existence de niveaux riches dans la zone présentant le plus fort taux d'accumulation sédimentaire (dépot centre) peut s'expliquer d'une part par un environnement plus favorable à la préservation de la matière organique dans une zone bathymétrique plus profonde (et un milieu de plus faible énergie que la plate-forme) et d'autre part par une meilleure préservation liée à un enfouissement plus rapide. L'hétérogénéité dans le temps se caractérise - quels que soient les puits - par une sédimentologie présentant des alternances de niveaux plus ou moins riches en matière organique. Le début de la préservation de la matière organique apparaît dans le Kimméridgien inférieur (zone à Cymodoce) pour atteindre un premier paroxysme au sommet de la zone à Eudoxus, un second à la base de la zone à Hudlestoni, un troisième à la base de la zone à Pectinatus. Pour les deux derniers, cette accumulation pourrait correspondre avec le maximum de transgression. Bien que très variable dans le temps et dans l'espace, la distribution de la matière organique montre par conséquent une logique, interprétable à l'échelle horizontale (fluctuations liées à l'épaisseur de la tranche d'eau par exemple donc aux cycles transgressifs et régressifs), plus hypothétique en l'état des connaissances à l'échelle verticale (cycle climatique). Dans les cycles, l'hétérogénéité de distribution quantitative en terme séquentiel ( haut de séquencecorrespondant aux fortes teneurs en COT et bas de séquenceaux faibles teneurs en COT) est confirmée par l'étude qualitative des résidus stables (analyses élémentaires : H/C-O/C) ou de la roche brute (index d'hydrogène/index d'oxygène, IH/10). La matière organique associée aux niveaux de haut de séquence sont très proches de la lignée Il alors que les bas de séquences voient leur rapport atomique H/C décroître en même temps que le rapport atomique O/C augmenter. L'étude des extraits suggère au contraire qu'il existe une unité dans l'origine du matériel organique tout au long de la sédimentation quels que soient les termes de la cyclicité et le niveau lithologique. Les différences observées au niveau des résidus stables reflèteraient par conséquent une différence dans les états de préservation d'une même matière organique (coccolithes, dinoflagellés) avec des variations affectant tant la quantité ( % COT) que la qualité (H/C-O/C, IH-10). L'hétérogénéité de la...

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