Academic literature on the topic 'Carbonates lacustres'

Les carbonates de fer, de manganèse, de calcium et de magnésium précipités en solution des lacs sont documentés. Indicateurs de climat et de variation des caractéristiques chimiques des lacs, ils sont de plus en plus recherchés dans les sédiments. Souvent incomplets, les mécanismes de leur précipitation dans la colonne d’eau du lac et dans les eaux interstitielles sont reprécisés dans cette étude. D’après la littérature, la sidérite et la rhodochrosite précipitent en milieu réducteur saturé de carbonate de fer et de carbonate de manganèse respectivement. Ces prévisions sont confirmées dans cette étude, le potentiel redox étant un paramètre déterminant pour la précipitation du carbonate de fer. Toutefois, la littérature ne décrit pas suffisamment l’origine (géochimique ou biologique) des éléments constitutifs des solides carbonatés lacustres, encore moins les phénomènes qui stabilisent ces derniers ou les rendent vulnérables (dissolution). Cette étude apporte plus de précisions à l’endogènèse de ces carbonates, l’origine de leurs éléments constitutifs étant prise en compte. Elle montre que le caractère de l’eau (agressif ou incrustant) pourrait avoir un impact considérable sur le devenir de ces carbonates. Ainsi un dégazage forcé d’un lac rendrait ses eaux incrustantes, caractère idéal pour la précipitation des carbonates, mais néfaste à la stabilité des strates qui changent de composition après précipitation d’espèces chimiques. Par conséquent, tout projet de dégazage de lac devrait prendre en considération ce paramètre (caractère de l’eau) dans sa conception, sa mise en oeuvre et son exploitation.

During the Wisconsinan Stage, ice of the Cuyahoga Lobe flowed southward from the Erie Basin through a lowland created by an ancestral Cuyahoga River. The paleovalley of the Cuyahoga River is filled with the pre-Woodfordian tills and lacustrine deposits. The oldest till, the Mogadore Till, overlies proglacial lacustrine deposits. After retreat of Mogadore ice into the Erie Basin, ice readvanced to deposit a previously unnamed till, Northampton Till, over deltaic and lacustrine deposits of Lake Cuyahoga. Northampton ice melted back into the Erie Basin after depositing the core of the Summit County morainic complex. Northampton ice then readvanced over deposits of proglacial Lake Independence and formed the Defiance Moraine. Aside from minor leaching of carbonates and weathering of clay minerals, little evidence of the Farmdalian Substage exists. Woodfordian, Kent, Lavery, and Hiram tills were deposited over pre-Woodfordian deposits.The multiple nature of the pre-Woodfordian tills in the Cuyahoga Lobe is similar to that of the Titusville Till in Pennsylvania and northeastern Ohio. Northampton Till is distinctive in having a significantly different matrix texture and carbonate content from either the Mogadore or the Kent Till. Organic debris suitable for dating from pre-Woodfordian deposits is rare because of glacial erosion and drainage changes. Lack of radiocarbon dates continues to complicate the interpretation of the Pre-Woodfordian stratigraphy.Durant l'épisode wisconsinien, la glace du lobe de Cuyahoga s'écoulait vers le sud à partir du bassin Érié en traversant une plaine créée par l'ancien lit de la rivière Cuyahoga. La paléovallée de la rivière Cuyahoga est comblée de tills et de dépôts lacustres. Le till le plus ancien, Mogadore, recouvre les dépôts lacustres proglaciaires. La régression du glacier de Mogadore fut suivie d'une progression qui édifia un till, jadis sans nom, mais ultérieurement appelé le till Northampton, lequel recouvre les dépôts deltaïques et lacustres du lac Cuyahoga. Le front du glacier de Northampton recula dans le bassin Érié après y avoir déposé la partie centrale du complexe morainique de Summit County. Ensuite, le glacier de Northampton réavança et recouvrit les dépôts du lac proglaciaire Independence et y déposa la moraine Defiance. À part un lessivage mineur des carbonates et une légère altération des minéraux argileux, il y a peu d'indice de l'exitence du sous-épisode farmdalien. Les tills du Woodfordien, Kent, Lavery et Hiram furent ont été mis en place par-dessus les dépôts pré-woodfordiens.

RÉSUMÉ La minéralogie des sédiments fins glacio-lacustres du lac Ojibway est revue et commentée à partir d'un certain nombre d'analyses récentes. On constate que la minéralogie de la fraction argileuse est dominée par les minéraux felsiques tels que le feldspath et le quartz. L'illite et la chlorite prédominent parmi les phyllosilicates qui comprennent aussi des minéraux interstratifiés et des traces de vermiculite. La prédominance des minéraux felsiques dans la fraction argileuse traduit le caractère détritique de ces sédiments d'origine glaciaire. En outre, des données tirées des analyses chimiques totales et des amorphes sont aussi compilées. Deux minéraux peuvent être utilisés comme traceurs minéralogiques: la kaolinite et les carbonates. La teneur en carbonates des sédiments est mis en corrélation avec les épisodes glaciaires du Nouveau-Québec et les récurrences de Cochrane I et II. L'étude en microscopie électronique a révélé l'existence d'une structure floculée dans la fraction fine. Les carbonates et le calcium, en particulier, seraient responsables du type de microstructure observée dans les sédiments : le calcium comme agent de floculation et les carbonates comme ciment entre les particules.

L'indice de réflexion ou réflectance donne une mesure de la teinte du sédiment entre le blanc (100 %) et le noir (0 %). Sa valeur est directement liée à la teneur en matières organiques. Les relations entre l'indice de réflexion et les teneurs en carbone organique, en azote Kjeldahl et en carbonates sont données pour les sédiments de dix lacs différents. Une étude particulière de prélèvements superficiels et de prélèvements profonds montre qu'une simple mesure de la réflectance donne une valeur approchée de la composition chimique.

Comprendre la dynamique de soulèvement d'une chaîne de montagne nécessite d'en estimer l'altitude passée. C'est le but de la paléoaltimétrie. La méthode la plus répandue utilise la composition isotopique en oxygène des roches carbonatées formées dans les sols et à partir des sédiments lacustres. Celle-ci reflète la composition de la pluie passée qui, dans le monde actuel et dans la plupart des chaînes de montagnes, s'appauvrit progressivement en isotopes lourds avec l'altitude. En supposant que cet appauvrissement reste valide dans le passé, l'altitude du plateau tibétain à l'Éocène (il y a environ 42 millions d'années) est estimée à 4 000 m environ. Mais d'autres marqueurs de l'altitude passée indiquent au contraire des altitudes inférieures à 2 000 m. La relation entre composition isotopique des pluies et altitude observée aujourd'hui s'applique-t-elle à l'Éocène ? C'est ce que nous avons essayé de vérifier en utilisant un modèle de circulation générale atmosphérique, LMDZ-iso. On trouve qu'à l'Éocène la circulation atmosphérique et les processus hydrologiques étaient tellement différents de l'actuel que les observations isotopiques dans les roches carbonatées se trouvent finalement être cohérentes avec des altitudes relativement faibles. Les différentes méthodes de paléo-altimétrie se retrouvent ainsi réconciliées et en accord avec un soulèvement récent (post-Éocène) du plateau tibétain. Understanding the uplift dynamics of a mountain range requires estimating past altitude. This is the purpose of the paleo-altimetry. The most commonly applied paleo-altimetry method is based on the isotopic oxygen composition of the carbonate archives. It reflects the composition of past rain, which at present-day and in the most mountain ranges becomes progressively more depleted in heavy isotopes with altitude. Assuming that this depletion remains valid in the past, the elevation of the Tibetan Plateau in the Eocene (about 42 millions years ago) is estimated to be about 4 000 m. However, other proxy data indicate on the contrary low altitudes. Is the relationship between the rain isotopic composition and the altitude that is observed today applicable to the Eocene? This is what we tried to verify using an atmospheric general circulation model, LMDZ-iso. We find that in the Eocene, the atmospheric circulation and hydrological processes were so different to the present-day that the isotopic observations in the Eocene carbonates are actually consistent with relatively low altitudes of the Plateau. This allows us to reconcile different methods of paleo-altimetry in agreement with more recent (post-Eocene) uplift of the Tibetan Plateau.

En este artículo se discute la evolución sedimentaria del relleno neógeno de un área situada en la parte Noroeste de la Cordillera Ibérica que presenta depósitos fluviales y lacustres, y su relación con la tectónica alpina compresiva que afectó a una falla anteriormente extensional. Los análisis estratigráficos permiten caracterizar tres unidades tectosedimentarias, con un espesor total de 120m. Las Unidades 1 y 2 están formadas dominantemente por litofacies clásticas, y están separadas por una discordancia y su correlativa conformidad. La Unidad 3 está formada por calizas tobáceas y micríticas, y representa un salto litológico brusco con la Unidad 2 en toda su extensión. Estas unidades están involucradas en dos estructuras de escala kilométrica con dirección alpina NNW-SSE: 1) la Falla de Nigüella, que pone en contacto materiales triásicos con cenozoicos en los bloques levantado y hundido, respectivamente, y 2) el Sinclinal de Nigüella, subparalelo a la falla anterior, con buzamiento de estratos entre 19º y 70º. En las unidades 1 y 2, cuatro asociaciones de facies sedimentarias representan el depósito en áreas proximales y medias de abanicos aluviales, procedentes de relieves locales, y un sistema fluvial braided con reducida llanura de inundación, procedente del Norte. Ambos ambientes registran sedimentación carbonática fluvial y lacustre. Otras tres asociaciones de facies representan el depósito dominante de carbonatos, tanto en entornos palustre-fluvial-lacustres como en lacustres. En las tres unidades, los rudstones de oncoides y fitoclastos se formaron en canales de aguas someras, con baja sinuosidad y en zonas encharcadas, con extensas zonas palustres tobáceas, con desarrollo de plantas hidrófilas. Por el contrario, las calizas micríticas con ostrácodos y las margas corresponden al depósito de calcita en zonas lacustres de aguas tranquilas y permanentes. Por tanto, el sistema sedimentario evolucionó desde un ambiente aluvial-fluvial dominante hasta un ambiente lacustre. Este hecho, junto con el desarrollo de calcretas en las unidades 1 y 2, indica condiciones más húmedas y posiblemente el paso a un lago cerrado hidrológicamente. La falla de Nigüella funcionó a principios del Jurásico como una falla normal, y durante la compresión del Cenozoico provocó la formación de una cuenca sinclinal mediante buttressing del bloque NE contra la falla. Este contexto condicionó la distribución y extensión de litofacies miocenas a lo largo del espacio y del tiempo y la localización de depocentros. La disminución de la actividad tectónica a lo largo del intervalo estudiado favoreció la incisión fluvial, la captura del acuífero mesozoico y la salida del agua subterránea rica en Ca2+ y HCO-3, dando lugar al depósito generalizado de carbonato cálcico y, finalmente, a la expansión del lago.

AbstractSusceptibility and tolerance to parasite infection vary greatly between host species. The congeneric isopod species Austridotea annectens and Austridotea lacustris often occur in sympatry and can both serve as intermediate hosts for the trematode Maritrema poulini. However, the intensity and prevalence of infections vary greatly in natural populations, with A. annectens often being heavily infected and A. lacustris rarely being infected. To shed light on the factors that may be involved in infection avoidance in A. lacustris, 100 isopods were collected and experimentally exposed to M. poulini cercariae. To examine for potential behavioural mechanisms, we used carbonated water as a paralysing agent to temporarily stop any movement by the isopods, and exposed paralysed isopods to cercariae. In the experiments, none of the individuals that were exposed to the parasite were found to be infected, although some cercariae seemed to have penetrated isopod hosts. Behavioural defence mechanisms do not seem to explain the different infection levels between A. lacustris and A. annectens, suggesting a physiological, possibly immunological, factor may be present. At the ecosystem level, this suggests a potential dilution effect caused by this low-competency host, and its effects on parasite transmission dynamics should be investigated.

L'utilisation des indices oligochètes relevés dans la littérature pose un certain nombre de problèmes conceptuels et pratiques lorsque l'on étudie des lacs de taille réduite, le rôle des sédiments dans la distribution des oligochètes étant la plupart du temps ignoré. A partir d'analyses en composantes principales normées (ACP) comprenant, comme variables actives, 12 variables physico-chimiques des sédiments profonds de 12 lacs situés dans le Jura et les Vosges, nous avons projeté, en données supplémentaires, la physico-chimie des eaux et des variables biologiques (nombre d'espèces et effectifs d'oligochètes). Les analyses mettent en évidence un premier facteur F1, commun aux sédiments de tous les lacs étudiés et caractérisé par un antagonisme entre la matière organique (C, N, P) et les carbonates. Ce facteur est considéré ici comme exprimant une capacité métabolique des plans d'eau à minéraliser la matière organique. Les variables physico-chimiques des eaux se projettent sur cette structure et ne contredisent pas la signification accordée au facteur F1. Les variables biologiques ne se révèlent fortement corrélées qu'avec F1, et s'opposent aux variables décrivant les teneurs en matières organiques. Par une régression multiple où la variable à expliquer est constituée par la première coordonnée factorielle des stations d'échantillonnage, on obtient l'indice EOLA = nombre d'espèces d'oligochètes + 3.log10 des effectifs d'oligochètes/0,1 m2, qui est corrélé avec la structure physico-chimique mise en évidence dans les ACP. Cet indice est considéré comme une potentialité biologique liée à la capacité des lacs à minéraliser la matière organique, capacité qui peut se révéler faible en raison de la présence d'apports d'origine autochtone ou allochtone (en particulier les rejets humains).

El análisis de las características sedimentológicas de los depósitos que constituyen el yacimento, así como diferentes variables medidas en los restos óseos encontrados han permitido la interpretación paleogeográfica y tafonómica de dicho yacimiento. En el conjunto de los niveles excavados se han encontrado tres acumulaciones de restos óseos superpuestas. No se han hallado diferencias faunísticas significativas entre dichas acumulaciones, tanto en edad como en asociaciones de fauna. La diferenciación de tres niveles fosilíferos se debe principalmente a condicionantes sedimentológicos. Los niveles fosilíferos se formaron en un ambiente palustre-lacustre marginal, preferentemente durante !as etapas de bajo nivel de agua cuando predominan las condiciones palustres. Los niveles formados en las etapas de aguas altas, en un ambiente lacustre con producción de carbonatos, son prácticamente estériles. La asociación se produjo principalmente por la acción de depredadores­carroñeros y la concentración de fauna en los alrededores del área palustre. No se han encontrado indicios de participación de corrientes aluviales-fluviales en la reunión de los restos, ni estos muestran señales de transporte. Es una concentración autóctona con un enterramiento rápido. De cada resto fósil recuperado se midieron varias variables y los datos así obtenidos fueron sometidos a un tratamiento gráfico y estadístico que proporciono información significativa para la interpretación de la tafonomía del yacimiento.

Se reportan resultados iniciales del estudio interdisciplinario de la secuencia lacustre de Laguna Santa Rosa, en el núcleo de 26 m de longitud recuperado en el sector norte-centro. Santa Rosa es una cuenca intermontaña, con una reducida zona de captación, altitud de 1520 m snm, y situada en el sector central de la Sierra Madre Oriental en la región de Iturbide en el noreste de México. Las variaciones estratigráficas de las propiedades magnéticas, contenido total de carbonato y carbón isotópico y mineralógico, definen tres zonas separadas por incrementos del cociente de calcita a quarzo+phyllosilicatos+feldespatos. La zona más somera, desde la superficie hasta 7-9 m, está formada por arcilla orgánica con abundancia de gasterópodos y dos arcillas de color negro a verde. Se caracteriza por susceptibilidad magnética alrededor de SI, factor de frecuencia de 0 %, 13 C que abarca desde -20.3 % a -26.4 %, presencia de cuarzo y phylosilicatos casi siempre con más de 20 % de calcita y esporádica aparición de plagioclasa (albita) y escaso contenido de K-feldespatos. La zona media, desde 9 m hasta 17.5 m, está formada por cinco unidades de arcilla que varían desde el verde grisáceo al café. Esta zona se caracteriza por su susceptibilidad variable arriba de 17 SI, factores de frecuencia negativos, bajo contenido total de carbonato, enriquecimiento de cuarzo y phylosilicatos, menos calcita y presencia de k-feldespatos. Esta zona media muestra un incremento en el aporte de detritos y/o productividad reducida, lo que sugiere un intervalo frío y menos húmedo. La zona más baja se extiende desde 17.5 m hasta 26 m y muestra dos unidades de arcilla que van del café al verde grisáceo. Esta zona se caracteriza por susceptibilidad magnética entre 8 10-6 SI y 14 SI, factor variable de frecuencia, y valores 13 C de alrededor -24 %. Su mineralogía es similar a la de la zona más somera, también rica en calcita y aparición de plagioclasa. La porción de phylosilicatos está compuesta principalmente de micas, clorita, esmectita y kaolinita. Los minerales magnéticos son alogénicos, derivados de lutitas y carbonatos que forman la cuenca de la zona de captación.

Intégrée dans le cadre du programme Palhydaf (PALéoHYDrologie en Afrique), l’étude des dépôts lacustres dans le Sahara algérien a pour but la reconstitution fine des environnements continentaux au cours du Pléistocène supérieur et de l'Holocène. L’approche analytique pluridisciplinaire des échantillons prélevés sur des coupes à l'affleurement ou pour un sondage, a fait intervenir les méthodes de sédimentologie, de géochimie (analyses des éléments en trace sur biomarqueurs) et isotopiques (carbone-13 et oxygène-18 sur carbonates inorganiques et biogéniques). La chronologie des événements hydrologiques a été établie par deux méthodes, radiocarbone et U/Th. Pour les âges relativement anciens du Pléistocène supérieur, seule la cohérence de ces deux méthodes assure la représentativité de la chronologie. Pour le Pléistocène moyen, la présence de deux phases humides vers 150 et 110 ka, remet en question l'existence du dernier épisode humide du Pléistocene supérieur précédemment considéré comme centré sur 30 ka et qui serait donc beaucoup plus ancien. La mise en évidence d'une brève phase humide vers 13 ka B. P. Sur l'Atlas saharien liée à des advections d'air polaire, est un des résultats essentiels de ce travail. Cette phase paraît être synchrone de la reprise de la mousson. Sur la marge sud du Sahara et serait relier au premier palier de la déglaciation dans l'Afrique Nord.

Les stromatolites sont des roches organo-sédimentaires laminées composées de carbonates de Ca et/ou Mg mais également de silicates de Mg dans certains cas. Les processus impliqués dans leur formation restent encore mal compris. L’objectif central de cette thèse est de mieux comprendre les processus géochimiques et géomicrobiologiques permettant de favoriser ou au contraire de défavoriser la formation des carbonates et silicates de magnésium dans les environnements lacustres alcalins mexicains. Deux axes principaux ont été développés. Le premier axe s’est focalisé sur les analyses de souches formant des carbonates de calcium amorphes (ACC) intracellulaire (ACC+) ou non. Une grande diversité de souches de cyanobactéries a été analysée pour leur capacité à incorporer le Ca. De plus, l’impact des alcalino-terreux sur la croissance de certaines de ces souches a été déterminé. A partir de cette étude, nous avons mis en évidence que les souches de cyanobactérie ACC+ incorporent plus de Ca que les autres et qu’elles le stockent principalement dans les inclusions d’ACC et dans les polyphosphates (polyP). De plus, nous avons déterminé que les souches ACC+ ont relativement plus besoin de Ca pour leur croissance et certaines d’entre elles sont capables de substituer le Ca par du Sr et Ba. Nous proposons que les inclusions d’ACC 1) peuvent servir de ballasts, 2) peuvent tamponner le pH intracellulaire et équilibrer la formation d'hydroxyde par conversion de HCO3 en CO2 lors de la fixation du carbone et 3) alternativement, ils peuvent servir de forme de stockage de carbone inorganique disponible pour les cellules sur des périodes limitées en C. De plus, les polyP pourraient être impliqués dans le stockage de Ca. Plus largement, les cyanobactéries ACC+ pourraient favoriser la dissolution de carbonate de Ca et par extension celle des stromatolites. Le second axe s’est intéressé à l’étude de la formation de silicates de magnésium dans les sédiments et mésocosmes analogues de 3 lacs alcalins mexicains mais également par des expériences de biominéralisation. Les analyses minéralogiques et chimiques des silicates de magnésium ont été couplées aux caractérisations géochimiques des solutions. L’étude des sédiments a montré la formation de deux smectites, l’une pauvre et l’autre riche en Al et également de smectite ferrugineuse ou sans forte teneur en Fe. Plusieurs interprétations ont été proposées quant à leur formation : 1) la dissolution conjointe d’hydromagnésite et des frustules de silice biogénique, 2) elle est héritée de la colonne d’eau, 3) est liée à l’altération des feldspaths dans les sédiments et 4) à la biominéralisation dans la colonne d’eau. Il a également été montré qu’une souche de cyanobactéries est capable d’induire la précipitation de silicates de magnésium en milieu non tamponné. Dans les mésocosme des lacs alcalins, la formation de silicate de Mg serait directement liée à la composition minéralogique des microbialites, et possiblement des diatomées permettant l’apport de Si dans la solution et localement dans le biofilm, et est biologiquement influencée par les EPS des communautés microbiennes
Stromatolites are laminated organo-sedimentary rocks composed of Ca and/or Mg carbonates but also Mg-silicates in some cases. The processes involved in their formation are still poorly understood. The main goal of this thesis was to better understand the geochemical and geomicrobiological processes that favor the formation or dissolution of carbonates and Mg-silicates in Mexican alkaline lacustrine environments. Two main axes have been developed. The first axis focused on the study of 52 cyanobacterial strains, some forming ACC intracellular, others not forming ACC. The strains were analyzed for their ability to incorporate Ca. The impact of alkaline earth elements on the growth of some of the strains was determined. In this study we have shown that ACC+ cyanobacterial strains incorporate more Ca than others and they store this Ca strongly in ACC and in polyP. In addition, we determined that ACC+ strains need more Ca for their growth and some of them are capable to substitute Ca by Sr and Ba for this purpose. We propose that ACC inclusions 1) can serve as ballasts, 2) can buffer intracellular pH and balance the formation of HCO3 conversion hydroxide to CO2 during carbon fixation and 3) available inorganic carbon storage for carbon dioxide. In addition, polyP could be involved in Ca storage. More broadly, ACC+ cyanobacteria have contributed to the dissolution of calcium carbonate and by extension stromatolites. The second axis focused on the study of Mg-silicate formation in sediments and mesocosms of 3 Mexican alkaline lakes but also in laboratory experiments. Mineralogical and chemical analyzes of magnesium silicates have been coupled with geochemical characterization of the solutions. The study of sediments showed the formation of an Al-low and an Al-rich stevensite-like phase and of ferrous or non-ferrous saponite-like. Several interpretations have been proposed regarding their formation: 1) dissolution of hydromagnesite and biogenic silica frustules, 2) it is inherited from the water column, 3) it is related to the alteration of feldspaths within sediments and 4) biomineralization in the water column. It has also been shown that a cyanobacterial strain was able to induce precipitation of magnesium silicates in an unbuffered medium. Mg-silicate formation in mesocosms from alkaline lakes is thought to be directly related to the mineralogical composition of microbialites, and possibly diatoms that allow Si to be introduced into the solution and locally into the biofilm and is biologically influenced by microbial community EPS

En provence, un regime continental s'est installe au santonien et s'est poursuivi sans interruption jusqu'au lutetien. Il est caracterise par une alternance des conditions fluviatiles et lacustres, avec une periode de developpement majeur des paleosols carbonates au cours du danien. L'analyse des facies demontre la presence de facies de depot (limons de plaine d'inondation, calcaires palustres et dolomies de playa) et de facies d'alteration. Les facies d'alteration sont de deux types: les facies pedogenetiques (encroutements calcaires et paleosols marmorises) et les facies phreatiques (calcretes et dolocretes phreatiques). Les dolocretes phreatiques sont caracterises par la corrosion du quartz, son remplacement par la dolomite et la transformation du cortege argileux (neoformation de la smectite et de la palygorskite), phenomenes qui sont produits dans la zone du melange de l'eau de la nappe et de l'eau lacustre (dolocrete en aureole). Les caracteristiques petrographiques et les motifs en cathodoluminescence des calcretes et dolocretes phreatiques ont ete utilises pour determiner les battements de la nappe. Les variations de l'indice d'emersion des calcaires palustres ont traduit les fluctuations du niveau lacustre. La comparaison entre la courbe synthetique de fluctuations du niveau de base de la region proche du lac et celle situee dans la plaine alluviale montre une importante ressemblance et peut donc etre utilisee dans les correlations de haute resolution en milieu continental (quelques 100 000 ans). Les correlations des series daniennes a l'echelle du bassin ont ete basees sur l'hypothese que le climat a une influence importante sur la modalite de la sedimentation. Les courbes d'aridite construites pour chacune des coupes levees a partir des indicateurs lithologiques ont permis de correler des coupes separees de 0,5 a quelques km, avec une resolution temporelle que l'on estime de 0,5 a 1 ma

As recentes descobertas de acumulações gigantes de hidrocarboneto nas coquinas e outras rochas carbonáticas lacustres das supersequência Rifte e Pós-Rifte (pré-sal) das Bacias de Campos e Santos tem fomentado uma série de pesquisas focadas em entender a gênese destes reservatórios singulares. Esta pesquisa se concentra em entender o modelo deposicional e evolução das rochas bioclásticas retrabalhadas e demais rochas associadas pertencentes a Formação Coqueiros, depositadas em alto externo no norte da Bacia de Campos, durante a transição entre as fases final de rifte e sag, a partir da integração de dados petrográficos de amostras laterais e testemunho, dados sísmicos e de perfis de poços. Sete fácies carbonáticas, duas magnesianas, uma siliciclástica e três híbridas foram definidas a partir de análise combinando informações de amostras laterais e estruturas sedimentares interpretadas em perfis de imagem. Rudstones e grainstones bioclásticos com moderado a alto retrabalhamento das conchas representam 65% das amostras descritas. Diversas evidências apontam para um ambiente deposicional lacustre predominantemente raso, dominado por correntes de tempestades, sendo as principais: (i) presença de rudstones com estratificações cruzadas de alto ângulo (>14°) e paleo-correntes de longshore; (ii) ocorrência pontual de sedimentos lamosos intercalados a espessos pacotes de rudstones bioclásticos amalgamados, indicando ambiente sujeito a correntes de maior energia, acima da zona de ação de ondas de tempo bom; (iii) predomínio de depósitos de rudstones desprovidos de matriz sobre o alto estrutural, com grande continuidade lateral, coerentes com processos de tempestades atuantes sobre amplas áreas de lago raso; (iv) depósitos de rudstones maciços, com conchas desorganizadas, semelhantes aos depósitos bioclásticos costeiros modernos da Califórnia e de Shark Bay. Três conjuntos de associação de fácies são propostos : (i) conjunto de alta energia, representado por rudstones e grainstones bioclásticos desprovidos de matriz, depositados entre as regiões de shoreface e berma, acima do nível de ação de onda de tempo bom (FWB); (ii) conjunto de baixa energia, formado pelas fácies hibridas com matriz lamosa ou peloidal e demais fácies de granulometria inferior à areia média, depositados abaixo do FWB ou em ambientes rasos protegidos (backshore); (iii) conjunto formado principalmente por facies de oóides argilo-magnesianos, cujo controle é dado pela composição mais alcalina da água do lago. Blocos diagramas dos modelos deposicionais de cada uma das cinco unidades sismo-estratigráfica estabelecidas para a Formação Coqueiros na área de estudo permitiram inferir a evolução das associações de fácies ao longo do tempo, evidenciando uma tendência geral de raseamento do lago, culminando com a discordância Pré-Neo-Alagoas (DPA). O padrão de paleo-correntes sugere atuação de mais de uma direção de vento sobre o alto externo, um mais forte vindo de noroeste e outro mais brando vindo de sudeste, resultando em fácies bioclásticas limpas de matriz e com bom potencial como reservatório em ambos os flancos do alto estrutural. Estas direções de ventos propostas para o Eobarremiano e Neoaptiano no norte da Bacia de Campos são de extrema importância para prever a localização das melhores fácies deposicionais da Fm. Coqueiros em outras áreas alvo de exploração de hidrocarboneto.
Recent discoveries of giant hydrocarbon accumulations in coquinas and other lacustrine carbonate rocks of Rift and Post-Rift (pre-salt) supersequences of Campos and Santos Basins have stimulated a series of studies focused on understanding the genesis of these unique reservoirs. An integrated petrologic-sedimentologic-stratigraphic-seismic study of Coqueiros Formation allowed characterizing the depositional model and evolution of reworked bioclastic rocks and other associated rocks deposited on the external high in the north of Campos Basin during the transition between late rift and sag stages. Seven carbonatic facies were defined from analysis combining information from sidewall core and sedimentary structures interpreted in image logs, in addition to one siliciclastic, two magnesian, and three hybrids facies. Bioclastic rudstones and grainstones with moderate to high reworking of the shells represent 65% of the samples described. Several pieces of evidences point to a predominantly shallow lacustrine depositional environment, dominated by storm currents: (i) presence of rudstones with high-angle cross-bedding (>14°) and longshore paleocurrents; (ii) limited occurrence of muddy sediments interbedded with thick packages of amalgamated bioclastic rudstones, indicating environment subject to high energy currents, above the fairweather wave base (FWB); (iii) predominance of rudstones deposits devoid of matrix on the structural high, with great lateral continuity, consistent with processes of storms acting on large areas of shallow lake; (iv) deposits of massive rudstones, with disorganized shells, similar to the modern coastal bioclastic deposits of California and Shark Bay. Three sets of facies association are proposed: (i) high energy set, represented by bioclastic rudstones and grainstones devoid of matrix, deposited between the shoreface and berm regions, above the FWB; (ii) low energy set, formed by hybrid facies with muddy or peloidal matrix and other facies of grain-size finer than medium sand, deposited below the FWB or in protected shallow environments (backshore); (iii) and an alkaline set, formed mainly by magnesian clay ooids, whose control is given by the more alkaline composition of lake water. Block diagrams of each of the five seismic-stratigraphic units, established for the Coqueiros Formation in the study area allowed to infer the evolution of the facies associations over time, demonstrate the general falling of relative lake level culminating in the pre-Neo-Alagoas unconformity (DPA). Paleocurrents suggests the activity of more than one wind direction over the external high, the stronger coming from northwest and a milder one coming from southeast, resulting in clean matrix bioclastic facies with good reservoir potential on both flanks of the structural high. These proposed wind directions for the Eobarremian and Neoaptian in the north of Campos Basin is extremely important to predict the location of the best depositional facies of the Coqueiros Formation in other target areas for hydrocarbon exploration.

Les roches carbonatées lacustres de la formation de la Barra Velha (BVF), dans le bassin de Santos, présentent des compositions et textures distinctes, avec des hétérogénéités sédimentaires auxquelles se surimposent celles diagenétiques, conduisant à la formation de réservoirs complexes. Pour mieux comprendre et prédire les hétérogénéités latérales/verticales des réservoirs carbonatés du bassin de Santos, nous avons adopté une approche multidisciplinaire, intégrant des analyses sédimentologiques et diagenétiques, des modèles stratigraphiques et de la modélisation géochimique. À partir des données multi-échelles, nous avons (1) caractérisé la distribution spatiale et stratigraphique des différents faciès et phases diagenétiques et leurs principaux facteurs de contrôle, (2) évalué le modèle conceptuel proposé et fourni les conditions initiales pour le modèle d'interaction fluide-roche en utilisant la modélisation stratigraphique (SFM), (3) étudié les conditions physico-chimiques idéales et les schémas de circulation des fluides dans le bassin régissant les altérations diagenétiques observées dans la zone d'étude. L'analyse des données réalisée dans cette étude met en évidence la distribution spatiale et temporelle des différents types d'argiles magnésiennes, les principaux produits diagenétiques et leur association avec les différents faciès. La distribution stratigraphique des argiles magnésiennes indique une influence de la chimie de l'eau du lac. Par ailleurs, le schéma d'altération des argiles magnésiennes et ses caractéristiques diagenétiques suggèrent un contrôle important du cadre structural. Les tendances spatiales et stratigraphiques des caractéristiques sédimentologiques et diagenétiques indiquent, qu’au premier ordre, l’évolution hydrochimique de l'eau du lac contrôle les principaux aspects de dépôt et de diagénèse, étant modulée par des facteurs locaux qui ont renforcé l'empreinte diagenétique. Les données indiquent que trois caractéristiques principales marquent les variations hydrochimiques de l'eau du lac : une phase initiale associée à un apport important de sédiments détritiques, une phase intermédiaire marquée par des conditions d'évaporation plus élevées et une phase finale caractérisée par des fluctuations des conditions d'évaporation avec une contribution détritique plus faible. Dans la deuxième partie de l'étude, nous proposons un modèle numérique stratigraphique basé sur le modèle géologique conceptuel et l'évaluation des contraintes à grande échelle, telles que la subsidence et les variations du niveau du lac. Le modèle aborde également l'évolution des zones hydrologiques. Grâce à ce modèle, nous proposons une grille latérale et verticale de faciès, utilisée pour définir les conditions initiales de la modélisation en transport réactif. Dans la troisième phase de l'étude, une série de calculs géochimiques permet d’estimer le potentiel diagenétique de différentes sources de solutés et les principaux contrôles paléo-environnementaux sur les modifications diagenétiques. Enfin, nous examinons les principaux scénarios diagenétiques à partir de la modélisation de transport réactif, en nous concentrant sur les processus de dolomitisation, de silicification et de dissolution et sur l’impact de la circulation régionale ou locale des fluides sur les altérations diagenétiques. Les hétérogénéités sédimentaires, liées aux caractéristiques intrinsèques des environnements de dépôt, jouent un rôle crucial dans l'évolution des processus diagenétiques. Les résultats démontrent également l’existence de chemins préférentiels de circulation des fluides et d'altérations diagenétiques associés à l’alternance de strates riches en argiles magnésiennes et de faciès présentant une perméabilité plus élevée. L'approche multidisciplinaire fournit une vue spatiale des interactions entre les propriétés des roches et les schémas possibles de circulation des fluides dans le bassin
The lacustrine carbonate rocks of the Barra Velha Formation (BVF), Santos Basin, present distinct composition and texture, with superimposed sedimentary and diagenetic heterogeneities, forming complex reservoirs. To better understand and predict lateral and vertical heterogeneities of the carbonate reservoirs of Santos Basin, we conduct a multidisciplinary approach, integrating sedimentological-diagenetic analyses, stratigraphic forward (process-based) modeling, and geochemical modeling. From a multiscale dataset of a field localized in the Outer High of the Santos Basin, we (1) characterized the spatial and stratigraphic distribution of the different facies and diagenetic phases and their main controlling factors, (2) evaluated the conceptual model proposed and provide the initial conditions for fluid-rock interaction model, using stratigraphic forward modeling (SFM) (3) investigated the ideal physicochemical conditions and basin fluid circulation patterns ruling the diagenetic alterations observed in the study area. The data analysis performed in this study highlights the spatial and temporal distribution of different types of Mg-clay, the main diagenetic products, and their association with different facies. The stratigraphic variations in Mg-clay distribution indicate an influence of the lake water chemistry. Furthermore, the Mg-clay alteration pattern and its diagenetic features suggest a strong control of the structural setting. The spatial and stratigraphic distribution of sedimentological and diagenetic heterogeneities indicate that the lake water’s first-order hydrochemical evolution drove the major depositional and diagenetic aspects, modulated by local factors, which enhanced the diagenetic imprint. Three main characteristics mark the lake water hydrochemical variation: an initial stage associated with a higher input of detrital content, an intermediary phase marked by higher evaporative conditions, and a final stage characterized by fluctuations of the evaporative conditions with a lower detrital contribution. In the second part of the study, we propose a stratigraphic forward model based on the depositional conceptual model and the evaluation of large-scale constraints, like subsidence and lake-level variations. The model also addresses the lake-level variations relying on the hydrologic water balance between precipitation and evaporation rate and provides insights into the evolution of hydrological zones. Through the process-based model, we propose a lateral and vertical grid of facies used to parametrize the reactive transport modeling. In the third part of the study, a series of geochemical calculations were used to estimate the diagenetic potential of different solute sources and the main paleoenvironmental controls on diagenetic modifications. The calculations show that the pH fluctuation is the main factor impacting the Mg-clay preservation, followed by the diagenetic fluids' Mg/Ca and Mg/Si ratios, and emphasize the role of pCO2 in the diagenetic alteration. In addition, the models point out the ability of different Mg-clay types to generate distinctive amounts of diagenetic products. Finally, we explore diagenetic scenarios on the BVF sag phase through reactive transport modeling, focusing on the dolomitization, silicification, and dissolution processes and addressing the impact of regional versus local fluid circulation on diagenetic alteration. The initial facies heterogeneities, intrinsically related to the depositional characteristics, have a crucial role in the evolution of the diagenetic process. The results also highlight the preferential pathways of fluid circulation and diagenetic alteration associated with Mg-clay-rich layers and facies with higher permeability alternation. The multidisciplinary approach provides a spatial view of the interplay between rock properties and possible fluid circulation patterns in the basin

Dans les systèmes continentaux actuels, les dépôts carbonatés liés à une activité microbienne présentent des morphologies et des compositions variées et se développent dans des environnements très différents (lacs d’eau douce, alcalins, hyper-salés, rivières, systèmes hydrothermaux, etc.). Face à la diversité des dépôts microbiens continentaux et leur spécificité, les terminologies et les classifications sont devenues multiples et complexes, rendant leur usage difficile et contraignant pour les interprétations des environnements de dépôts. Par ailleurs, la minéralisation de ces dépôts carbonatés résulte de l’interaction de facteurs biotiques (intrinsèque) et de facteurs environnementaux (extrinsèques et externes) agissant à différentes échelles. Le premier objectif de ce travail était de caractériser les morphologies et les compositions des carbonates microbiens à travers une analyse fine de ces dépôts à l’échelle macro-, méso- et microscopique. Le deuxième objectif était d’identifier les facteurs contrôlant le développement et la préservation des carbonates microbiens. Ces objectifs ont été abordés à travers trois exemples ; deux exemples lacustres fossiles : les bioconstructions à microbes et métazoaires du bassin des Limagnes (France) ; les dépôts microbiens pléistocènes du lac asséché de Winnemucca (Nevada, États-Unis) et un exemple fluviatile actuel : les tufas-microbiens de la Vallée de la Mérantaise (France). Ces trois exemples permettent de préciser et de proposer une nouvelle classification des fabriques des dépôts microbiens, de l’échelle macroscopique à microscopique. Cette classification, basée sur des critères descriptifs, facilite la caractérisation des carbonates microbiens ouvrant sur de nouvelles interprétations des environnements de dépôts. L’étude des dépôts minéralisés de la Vallée de la Mérantaise et des minéralisations obtenues lors d’expériences de précipitations des micro-organismes extraits de ces mêmes milieux ont permis de discuter du caractère biotique des minéralisations. L’origine biotique des dépôts carbonatés des Limagnes et de Winnemucca est fortement suggérée, même s’il subsiste toujours un doute quand il s’agit d’attester de l’origine biotique dans le registre fossile. Plusieurs facteurs environnementaux contrôlent la répartition, les morphologies, le développement et la préservation des dépôts microbiens dans les trois secteurs d’étude : le climat et les variations d’accommodation influencent les géométries (à l’échelle du million et du millier d’années) et les microfabriques (échelle saisonnière), le contexte géodynamique (tectonique et volcanisme) contrôle la géométrie et la répartition des dépôts microbiens à l’échelle du bassin et les failles constituent des drains pour la circulation des fluides. Les paramètres physico-chimiques des eaux s’avèrent être un facteur prépondérant dans la minéralisation des carbonates microbiens. Ils résultent de changements du bilan ionique en lien avec les apports de surface et de sub-surface dans ces différents systèmes. Enfin, la minéralisation et la préservation des dépôts microbiens sont favorisées par la présence de substrats durs et stables, qui impactent également leur morphologie. Afin de mieux comprendre l’origine et la diversité des carbonates microbiens continentaux, les études à multi-échelle s’avèrent essentielles pour discuter de l’influence des facteurs de contrôle
The non-marine carbonates related to microbial activity display a large range of morphologies and compositions and accumulate in various settings (freshwater, alkaline, and saline lakes, fluvial environments, thermal and freshwater springs, …). The variety of non-marine microbial carbonates and their particularity led to propose numerous and complex terminologies and classifications, making their use complicated and restrictive for the interpretation of depositional settings. Mineralization of these carbonates results from the interaction between biotic factors (intrinsic) and environmental factors (extrinsic and external) at multi-scales. The first aim of this work was to characterize morphologies and compositions of microbial carbonates, through a detailed analysis of these deposits at macro-, meso- and microscales. The second aim was to identify the controlling factors acting on the development and preservation of microbial carbonates. To develop these topics, three examples have been studied: two ancient lacustrine systems: the microbial-metazoan buildups from the Limagne Basin (France), the Pleistocene microbial deposits from the dry Winnemucca Lake (Nevada, USA) and one modern fluvial system: the microbial-tufa of the Mérantaise Valley (France). From these examples, a new classification of the fabrics of microbial deposits ranging from macro to micro-scale has been proposed. Based on descriptive criteria, this classification is helpful for the characterization of microbial deposits and improves the discussion about depositional settings. The study of the mineralized deposits of the Mérantaise Valley and results from microbial culture experiments in the laboratory extracted from the same environment showed the implication of microorganisms in mineralization. The microfabrics from Limagne and Winnemucca Basin reveal a likely biotic origin of these carbonates even if doubt remains on the direct biotic origin in the fossil record. Several environmental factors control the distribution, morphologies, development, and preservation of microbial deposits in the three studied settings: climate and variation of accommodation influence the geometries (at the million- or thousand-years scale) and the microfabrics (seasonal scale), the geodynamic context (tectonics and volcanism) controls the geometry and the distribution of microbial deposits at the basin-scale and faults form drains for fluids circulation. Physico-chemical parameters of waters appear to be a major factor for the mineralization of microbial carbonates. They result from changes in the ion balance depending on surface and sub-surface inputs in these different systems. Finally, the presence of hard and stable substrates improves the mineralization and preservation of microbial deposits and impact their morphologies. To better understand the origin and diversity of non-marine microbial carbonates, a multi-scale approach is crucial to discuss the influence of controlling factors

Les microbialithes sont des dépôts organosédimentaires benthiques résultant de la minéralisation et de la lithification de tapis microbiens, et dont les plus anciennes formes, se développant il y a 3.4 Ga, constituèrent les premiers écosystèmes terrestres. Ils forment alors une archive sédimentaire unique incluant des périodes clés de l’histoire géologique. Ce travail de thèse se propose d’analyser et de comparer les processus et produits de minéralisation dans les tapis microbiens actuels de deux environnements contrastés : un exemple de lac intracontinental hypersalin, le Grand Lac salé (GSL) aux USA ; une lagune hypersaline à alimentation marine, à Cayo Coco (Cuba) (CCLN). Le devenir des minéraux au cours de la diagenèse précoce, ainsi que leur potentiel d’enregistrement de biosignatures seront particulièrement analysés. Cette thèse se focalisera spécialement sur l’influence de trois facteurs majeurs contrôlant la minéralogie et la fabrique des microbialithes : (i) le rôle de la chimie du milieu (ii) le rôle des métabolismes microbiens (le moteur de l’alcalinité) ; (iii) le rôle de la production et de la dégradation des matrices organiques extracellulaires (EOM). Les deux cas d’études démontrent un rôle prépondérant de la production d’EOM par les cyanobactéries et leur dégradation par les bactéries hétérotrophes dans la minéralisation : (1) Dans les deux systèmes, la première phase minérale a précipiter sur les EOM alvéolaires est une phase riche en magnésium et en silicium. Ce type de minéraux nécessite des pH>8.6-8.7 pour cristalliser. (2) Une autre observation commune est que les carbonates cristallisent souvent dans des zones de forte activité des bactéries sulfato-réductrices (SRB). Notre hypothèse est que les SRB dégradent les EOM, libérant des cations (Mg2+ et Ca2+) disponibles pour la cristallisation des carbonates. Dans les tapis du CCLN et contrairement au GSL, nos résultats démontrent une forte activité de photosynthèse anoxygénique par les bactéries pourpres sulfureuses (PSB). La limite entre la zone oxique et la zone anoxique est caractérisée par un pH maximum et coïncide avec la formation d’une lamine de carbonates. Deux différences majeures sont observées entre les paragenèses du GSL et du CCLN : (1) le locus initial de la précipitation des carbonates. Dans le GSL, l’aragonite précipite dans les cyanobactéries, perminéralise leur paroi et enfin la matrice organique. Pour Cuba, une calcite magnésienne péloïdale précipite sur les EOM puis rempli les bactéries ; (2) la minéralogie et l’évolution des carbonates lors de la diagenèse précoce. Les microbialithes du GSL montrent une aragonite partiellement dissoute et une dolomite venant se développer à sa périphérie. Au CCLN, de l’aragonite se développe en surcroissance des peloïdes de HMC précédemment formés. Les différences minéralogiques des carbonates entre les deux systèmes pourraient s’expliquer par un changement du rapport Mg/Ca. Les résultats pourront être utilisés afin de mieux interpréter les conditions paléoenvironnementales et les processus microbiens en jeu dans des microbialithes de registres fossiles analogues
Microbialites are benthic organosedimentary deposits resulting of the mineralization and lithification of the microbial mats, and the most ancient forms, developing there are 3.4 Ga, are the first earthly ecosystem. They form a unique sedimentary archive including key periods of the geological history. This study proposes to analyze and compare the processes and the products of mineralization in the modern microbial mats of two different environments: an example of intracontinental modern lake, the Great Salt Lake (USA; GSL); a lagoonal marine sea fed in Cayo Coco (Cuba; CCLN). The mineral product during of the primary diagenesis, as that them potential of biosignatures recording will be particularly detailed. This work will focus on the influence of three major factors controlling the mineralogy and the fabric of the microbialites: (i) environment chemistry role, (ii) microbial metabolisms role, (iii) role of the production and degradation of the extracellular organic matrix (EOM). Both environments studied show a high role of the EOM production by cyanobacteria and them degradation by the heterotrophic bacteria in the mineralization: (1) In both systems, the first phase to precipitate on the alveolar EOM is a rich magnesium and silica phase. This type of mineral needs pH around 8.6/8.7 to precipitate. (2) An other common observation is that carbonate precipitate generally in the high sulfate-reducing activity zones. Our hypothesis is that the sulfato-reducing bacteria (SRB) degrade the EOM, releasing cations (Mg2+ and Ca2+) available for carbonate crystallization. The limit between the oxic and anoxic zones is characterized by maximum pH coinciding with the precipitation of carbonate lamina. Two mains differences have been observed between the paragenesis both systems: (1) initial locus of the carbonate precipitation. In the GSL, the aragonite precipitates in the bacteria and then permineralizes the wall of bacteria and then the EOM network. In Cuba, the peloidal magnesian calcite precipitates on the EOM then fill the bacteria; (2) the mineralogy and the evolution of the carbonate during the preliminary diagenesis. The microbialithes of GSL show the aragonite partly dissolved and a dolomite developing next to the aragonite. In the CCLN, aragonite developing around the magnesian calcite peloids. The mineralogical carbonate differences between both systems could explain by a change of the Mg/Ca. The results could be used to better understand and interpret the paleoenvironmental conditions and the microbial processes stake in ancient microbialite analogs