Un contrôle climatique pour les dépôts sédimentaires riches en matière organique du nord de la France

Une nouvelle étude s’est penchée sur les conditions associées à la formation des niveaux sédimentaires riches en matière organique présents dans le nord-ouest de l’Europe, dont certains sont à l’origine des hydrocarbures de la Mer du Nord. Le climat, mais également les variations du niveau de la mer, auraient joué un rôle important.  

Pas d’hydrocarbure sans matière organique

Pétrole et gaz naturel sont produits à partir de la maturation de la matière organique piégée dans les sédiments, mais pas n’importe comment. Si certaines conditions de pression et température doivent être respectées pour espérer obtenir, après plusieurs millions d’années, le précieux or noir, la quantité de matière organique présente est également un facteur important. Or, voilà un paramètre qui s’avère être très variable dans le temps. Certaines périodes dans l’histoire de la Terre ont ainsi été plus favorables au dépôt, mais également à la préservation, de grandes quantités de matière organique. Ces niveaux sédimentaires sont aujourd’hui des cibles privilégiées pour la recherche et l’exploitation des hydrocarbures.

C’est le cas des dépôts sédimentaires de la fin du Jurassique (Kimméridgien-Tithonien, 150 millions d’années environ) que l’on retrouve dans plusieurs bassins dans le nord-ouest de l’Europe, et plus particulièrement en Mer du Nord. Comprendre la formation de ces dépôts est donc essentiel pour l’industrie pétrolière. Plus généralement, leur étude donne de précieux indices sur les conditions environnementales qui régnaient à ce moment-là.

Des facteurs qui influencent la production et la préservation de la matière organique

De nombreux facteurs influencent en effet l’enrichissement des dépôts marins en matière organique. Le climat, bien sûr, mais également les variations du niveau de la mer, la configuration des masses continentales… Or, la quantification de ces facteurs au moment de l’initiation des dépôts kimméridgiens que l’on retrouve dans le nord de la France n’est pas encore clairement établie.

Une petite équipe de chercheurs menée par Johann Schnyder de l’ISTeP s’est donc intéressée à la caractérisation de la base de ces dépôts sédimentaires, au niveau de la transition Oxfordien-Kimméridgien (environ 155 millions d’années), à proximité de Boulogne-sur-Mer.

À partir d’observations de terrain et de l’analyse d’échantillons de sédiments, les chercheurs montrent que le début du Kimméridgien est marqué par un brusque enrichissement en matière organique favorisé par une production accrue en phytoplanctons. La nature des sédiments indique également une augmentation du niveau de la mer à cette période et donc un approfondissement du milieu de dépôt. L’environnement profond étant moins bien oxygéné, les conditions pour une bonne préservation de la matière organique auraient donc été réunies.

Les falaises du Cap de la Crèche au nord de Boulogne-sur-Mer. La couleur sombre des roches indique quelles sont riches en matière organique © François Baudin

Une prolifération du planton en lien avec un réchauffement du climat

L’étude, publiée dans Comptes Rendus Géosciences de l’Académie des Sciences montre de plus qu’il s’agit d’un phénomène régional, des dépôts similaires et de même âge ayant été retrouvés en Normandie, en Charentes, mais également sur les côtes anglaises du Yorkshire et du Dorset. Le dépôt des niveaux riches en matière organique se serait ainsi fait à l’échelle du nord-ouest de l’Europe, du début du Kimmeridgien jusqu’au milieu du Tithonien, soit une période de 6,8 millions d’années. Les données paléoclimatiques montrent que cette période est d’ailleurs associée à un réchauffement climatique qui aurait notamment fait augmenter la température de l’eau d’environ 6°C. D’après les auteurs, ce serait bien cette hausse des températures qui pourrait être à l’origine de la surproduction de phytoplancton en surface, tandis que les conditions pauvres en oxygène régnant en profondeur auraient permis la bonne préservation de l’importante quantité de matière organique se déposant au fil du temps. L’alternance de dépôts riches puis pauvres en matière organique suggère cependant de courtes fluctuations de ces conditions environnementales durant cette période.

Brève rédigée par Morgane Gillard

Pour en savoir plus : Johann Schnyder, François Baudin, Roger Jan Du Chêne. The Oxfordian–Kimmeridgian transition in the Boulonnais (France) and the onset of organic-rich marine deposits in NW Europe: a climatic control? Comptes Rendus Géoscience, Tome 354 (2022) no. S3, pp. 107-124. doi : 10.5802/crgeos.173.

https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/geoscience/articles/10.5802/crgeos.173/

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