Diagenèse associée aux discontinuités sédimentaires émersives sur les plates-formes carbonatées : étude intégrée à l'affleurement et en subsurface de la Formation Natih (Cretacé, Oman), évolution des propriétés réservoir

Abstract

En domaine de plate-forme carbonatée épicontinentale peu profonde, la production sédimentaire est étroitement liée aux variations eustatiques, au climat et à la position paleogéographique. Les périodes d’émersion constituent des phases de non-dépôt durant lesquelles l’arrêt de l’enregistrement sédimentaire peut être relayé par un enregistrement diagénétique. Les transformations associées aux discontinuités (réarrangement des porosités, modifications lithologiques, circulations tardives…) peuvent avoir un rôle déterminant sur les propriétés pétrophysiques des réservoirs carbonatés. La détection des surfaces d’émersion et des produits diagénétiques associés apparaît donc essentielle pour préciser la qualité des réservoirs, par (1) la compréhension des processus sédimento-diagénétiques aux limites de séquence, (2) la comparaison de données d’affleurement et de subsurface, et la caractérisation des géométries des réservoirs associés, (3) l’analyse de l’impact de la diagenèse associée à ces surfaces (amélioration ou détérioration des propriétés réservoir).La Formation Natih d’Oman (Albien sup. – Turonien inf.) se situe au sommet d’une épaisse série de plates-formes carbonatées peu profondes et de grande extension géographique (marge de la Néotéthys). La Formation Natih est subdivisée en quatre séquences majeures (3ème ordre) constituées d’unités transgressives tabulaires à faiblement inclinées (rampe à faciès boueux) et de prismes régressifs progradants plus inclinés (barrière bioclastique bien différenicée protégeant un domaine de lagon interne) (van Buchem et al. 2002). Ces séquences se terminent par une ou plusieurs surfaces d’émersion, pouvant être associées à des incisions (Grélaud et al. 2006). La présente étude porte sur l’analyse diagénétique de ces surfaces d’émersion par l’intégration de données de terrain (Foothills d’Adam, Jebel Akhdar) et de subsurface (carottes de forage et données de puits de champs pétroliers voisins).L’analyse diagénétique détaillée des affleurements et des données de subsurface repose sur l’étude de la chronologie relative et de la répartition spatiale des phases diagénétiques associées aux surfaces d’émersion. Elle démontre la mise en place d’une diagenèse précoce dans des conditions relativement arides qui se traduisent par l’absence de karstification et de phénomènes pédogénétiques bien développés sur la plate-forme émergée. Sous les surfaces, des circulations de fluides météoriques oxydants, alimentés par des recharges latérales, entrainent une dissolution précoce des minéralogies instables et la précipitation de ciments météoriques en domaine phréatique. Cette étude diagénétique est complétée par l’analyse des phases mésogétiques et télogénétiques qui permettent de contraindre la séquence diagénétique de la Formation Natih avec les grandes étapes de déformations tectoniques et d’enfouissement.A partir de ces résultats, les produits diagénétiques et leur impact sur l’évolution des réservoirs peuvent être caractérisés et interprétés pour chaque surface. Ils résultent d'interactions complexes entre des facteurs intrinsèques et extrinsèques comme la dynamique de l'aquifère météorique, le contexte paléogéographique et géodynamique au moment des émersions, la maturité du substrat... Ces paramètres sont effectifs au moment du dépôt et des émersions. Toutefois la préservation des produits éogénétiques peut-être fortement influencée par l'évolution au cours de l'enfouissement qui se caractérise par des phénomènes de compaction, cimentation ou dissolution.