Late diagenetic, fault-controlled dolomitisation has received much interest as it is an important host for MVT-mineralisation and hydrocarbons, and an excellent proxy for fluid flow and reaction in carbonate systems. The source of fluids of sufficient volume and the correct chemistry to explain the volume of dolostone is much debated. Recent work has shown how seawater convection along deep-seated crustal lineaments is focused in zones of structural complexity. Since dolomitisation is favoured where there is a precursor high magnesium calcite or dolostone, it is possible that such a process is a critical precursor to the formation of these late diagenetic dolostones from evolved brines during extension and transpression. In the Pennine Basin and North Wales, UK, late diagenetic fault/fracture controlled dolostones developed on the margins of Mississippian carbonate platforms that grew on the rotated footwalls of normal faults and a basement of Lower Palaeozoic metasediments. Conceptual models for their formation focus on expulsion of fluids from Serphukovian-Bashkirian sediments within adjacent hanging wall basins, by compactional dewatering or rupture of overpressured compartments and seismic pumping. This project aims to determine the source, composition and drive mechanism of fluids that formed a large (~60km2), non-stratabound dolostone body exposed within the Viséan sediments on the southern margin of the Derbyshire Platform, through a combined regional sedimentological, diagenetic and structural framework using multiscale, interdisciplinary techniques. Techniques include field observation, transmitted light and CL analysis, bulk major and trace element analysis including rare earth elements, stable isotope (oxygen/carbon), and strontium isotope analysis. The Derbyshire Platform underwent burial, several episodes of fluid-flow, and multiple phases of diagenetic overprinting. The products of fluid circulation in this area consist of dolomitisation and Mississippi Valley-type (MVT) mineralisation, affecting the carbonates of the Lower Carboniferous (Viséan) succession. Dolomitisation on the Derbyshire Platform is aligned to deep-seated basement faults and extrusive, intraformational volcanic beds, and five dolostone phases have been identified. These are present as matrix replacive and cement phases that are spatially and temporally related to deep seated structural lineaments. It is proposed that stratabound, early post-rift dolomitisation resulted from the geothermal convection of a mixed meteoric-seawater that interacted with the Viséan extrusive and intrusive volcanics on the Derbyshire Platform, providing additional magnesium for dolomitisation. This previously undescribed model of dolomitisation is key to explaining the anomalously large quantity of dolomitisation observed on the Derbyshire Platform and has implications to other carbonate platforms where dolomitisation is interpreted as fault-controlled. Subsequent phases of dolomitisation are fault-controlled, with each phase becoming increasingly confined to fractures. Timing of dolomitisation is interpreted to be a Carboniferous event, with later mineralisation also being of late Carboniferous in age, with basin de-watering on to the platform via faults/fracture systems and the development of pockets of overpressuring. Illite-smectite clay transformations within Viséan basinal sediments provided the necessary magnesium required within select fault/fracture systems. Consequently, burial calcite cements and MVT mineralisation was precipitated within fractures and dissolution-enhanced secondary porosity, with fluids derived from the overlying Namurian succession which also acted as the seal. This project provides a step-change in our ability to predict the location of late diagenetic fault/fracture controlled dolomitisation in rift basins by demonstrating the importance of dolomitisation by mixed meteoric-seawater on platform margins to the localisation of late diagenetic dolostone bodies. It also highlights the complex interplay between basin kinematics, host rock permeability and timing of fluid supply through episodic fault reactivation, connecting platforms to basin compartments, which ultimately controlled the positioning of dolostone geobodies on platform margins. This has implications to the exploration of both minerals and hydrocarbon within dolostone hosts, and will inform studies of fluid transfer and reaction in carbonate systems.

Despite the economic importance of dolomitised Upper Cretaceous strata, little work has been conducted to further the understanding of the controls on dolomitisation during a green-house period with low marine Mg/Ca ratio. This study presents a multidisciplinary, multi-scale approach using field, petrographical and geochemical data to understand the mechanism of dolomitisation in North Africa and western Mediterranean in order to determine the controls on dolomitisation of Upper Cretaceous strata. Two field areas have been chosen that exhibit similar facies and are time equivalent, located along the Jeffara Escarpment in southern Tunisia and in the Iberian Range of central Spain. Both areas comprise facies deposited in mid-ramp, platform margin, lagoon, inter- and supra-tidal environments. Based on the distribution of facies, a sequence stratigraphic model was proposed for both areas which show similar changes in relative sea level. In the Iberian Basin there is strong evidence of a dramatic rearrangement in basin architecture resulting from tectonic activity during the Upper Cenomanian, whilst on the Jeffara Escarpment deposition took place on a passive margin. Both areas show evidence of warm, arid climates; even though the Iberian Range was in a more northerly palaeogeographic position, there was a rain shadow which affected facies distribution and dolomitisation. Planar dolomite fabrics, dull luminescence under cathodoluminescence, marine trace element concentrations and marine to slightly enriched oxygen isotope values suggest that dolomitisation occurred from mesosaline, marine fluids. Dolomitisation occurred from multiple fluxes of dolomitising fluids, controlled by high frequency changes in relative sea level. A cessation of dolomitisation only occurred during late transgressive systems tract of low order sea level cycles as a result of platform flooding. The Distribution of dolomitising fluids was partly controlled by pre-cursor limestone with low permeability horizons acting as aquicludes and permeable sandstones acting as aquifers. Changes in basin architecture caused reversals in flow of dolomitising fluids on the Iberian Range whilst increased subsidence caused cessation of dolomitisation due to rapid increase in relative sea level on the platform top. Dolomitisation occurred over a wider geographical area in the Jeffara Escarpment compared to the Iberian Range as a result of higher fluid salinity, larger brine pool and higher temperature of dolomitising fluids. The distribution of dolomitised strata of the circum-Tethys and across the Arabian Plate suggests that early reflux dolomitisation occurred within arid climate belts, and did not require hypersaline conditions, evidenced by evaporite distribution, as previously suggested. This study has important implications for the hydrocarbon industry by improving our ability to predict distribution, size and geometry of dolomitised strata essential for hydrocarbon exploration and field development. Furthermore this study has improved our understanding on the controls on dolomitisation during greenhouse periods with low Mg/Ca ratio of seawater and high frequency sea level changes.

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement. / Once deposited, sediment is affected by diagenetic processes during their burial history. These diagenetic processes are able to affect the petrophysical properties of the sedimentary rocks and also improve as such their reservoir capacity. The modelling of diagenetic processes in carbonate reservoirs is still a challenge as far as neither stochastic nor physicochemical simulations can correctly reproduce the complexity of features and the reservoir heterogeneity generated by these processes. An alternative way to reach this objective deals with process-like methods, which simplify the algorithms while preserving all geological concepts in the modelling process. The aim of the methodology is to conceive a consistent and realistic 3D model of diagenetic overprints on initial facies resulting in petrophysical properties at a reservoir scale. The principle of the method used here is related to a lattice gas automata used to mimic diagenetic fluid flows and to reproduce the diagenetic effects through the evolution of mineralogical composition and petrophysical properties. This method developed in a research group is well adapted to handle dolomite reservoirs through the propagation of dolomitising fluids and has been applied on two case studies. The first study concerns a mid-Cretaceous rudist and granular platform of carbonate succession (Urgonian Fm., Les Gorges du Nan, Vercors, SE France), in which several main diagenetic stages have been identified. The modelling in 2D is focused on dolomitisation followed by a dedolomitisation stage. For the second study, data collected from outcrops on the Venetian platform (Lias, Mont Compomolon NE Italy), in which several diagenetic stages have been identified. The main one is related to per ascensum dolomitisation along fractures. In both examples, the evolution of the effects of the mimetic diagenetic fluid on mineralogical composition can be followed through space and numerical time and help to understand the heterogeneity in reservoir properties.

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement.

Ce travail concerne le Trias alpin de la partie septentrionale de Belledonne : affleurements de la Girotte, de la vallée de l'Arly, Crest Volland et Signal de Bisane. La sédimentation continentale est étudiée dans des zones à la tectonique très active.

Les cornieules (cargneules ou "Rauhwackes") sont des variétés de brèches dolomitiques à ciment calcaire très vacuolaires en surface. C'est un terme pratique de terrain. Mais, la définition même du mot cornieule est vague, souvent entachée d'ambiguités. Pour cette raison, la classification suivante: 1- cornieule monomicte, 2- cornieule polymicte, 3- cornieule dimicte, 4- roches apparentées aux cornieules, a été adoptée dans ce travail. Cette grande diversité est le fruit de nombreux processus qui ont transformé une roche initiale (la dolomie). Ces processus sont exprimés préférentiellement dans chaque variété de cornieule. Un type de genèse unique qui expliquerait toutes les cornieules ne peut être envisagé. La première et principale partie de ce travail est consacrée à l'étude des cornieules polymictes et de leurs éléments. La répartition cartographique erratique des affleurements, ainsi que la la nature des éléments de ces brèches polymictes mettent en évidence la source du matériel détritique étranger au Trias, soit les roches avoisinantes, et les dépôts quaternaires proches. Nous associons les cornieules polymictes (cat. 2) à des résidus de dissolution de la dolomie et de la cornieule, en général en bordure des gypses Une telle hypothèse d'incorporation tardive lithoclastes est confirmée par l'observation de structures karstiques: - conduits obstrués par des sédiments carbonatés fins, varvés subhorizontalement, des masses de sédiments fins varvés remaniés dans la brèche polymicte, - plusieurs phases de sédiments reconstitués à faciès cornieule. Les aquifères ont été actifs durant le Quaternaire ou même récemment puisque ces résidus contiennent parfois des galets des moraines rhodanienes, ou locales suivant les cas. Lorsque la contamination par les galets étrangers n'a pas été possible, la brèche est restée monomicte, avec une matrice finement détritique marno-calcaire. La deuxième partie de ce travail est consacrée au développement de quelques traits bien caractéristiques des différentes variétés de cornieules: relations entre les différents types, altération, cloisons, phénomènes chimiques et aspects tectoniques. Nous avons préférentiellement développé les aspects physicochimiques et sédimentaires, car les phénomènes de cimentation et de dédolomitisation offrent des possibilités d'études prometteuses. Les aspects de la fracturation sont abordés d'une manière plus théorique, une conjonction d'arguments cruciaux est difficile à mettre en évidence. Les brèches des catégories 3 et 4, ainsi que certaines cornieules monomictes (cat. 1), sont plus marquées par les événements tectoniques qu'elles ont subis. Elles sont apparues pendant ou à la fin de l'orogenèse alpine. Il est difficile d'évaluer l'importance de la tectonique dans les cornieules polymictes, et dans certaines cornieules monomictes à matrice détritique. Les phénomènes subactuels ont camouflé le passé.

L'étude de l' Hauterivien et du Barrémo-Bédoulien a permis de définir et de dater les grandes étapes de l'installation et de l'évolution de la plate-forme carbonatée urgonienne entre le Jura méridional et les massifs subalpins. L'étude sédimentologique a permis de proposer un modèle de plate-forme carbonatée qui comprend 4 domaines paléogéographiques: le bassin, le talus externe, la bordure et le domaine interne de la plate-forme. Chacun de ces ensembles est caractérisé par des groupes de faciès renfermant des associations biologiques et une microfaune typiques. L'étude minéralogique a porté sur l'identification des divers minéraux (argiles, quartz et goethite) contenus dans les sédiments, sur la comparaison entre classes de minéralofaciès et groupes de microfaciès et sur une caractérisation originale des milieux de dépôt et de leur évolution . Elle a permis de mettre en évidence une relation entre la nature des sédiments et les associations minéralogiques, un parallélisme entre évolution minéralogique et évolution séquentielle, des variations du contexte paléogéographique par apparition ou disparition non synchrone de minéraux d'une coupe à l' autre , des précisions d'ordre stratigraphique avec notamment l'apparition d'anomalies au niveau des limites. L'étude stratigraphique a permis , du point de vue paléontologique, de situer avec précision les limites Valanginien-Hauterivien et Hauterivien inf. Hauterivien sup. et de dater les assises sommitales du Barrémien sup. Du point de vue séquentiel, la série étudiée, représentée par une mégaséquence régressive a été découpée en huit séquences principales limitées par des horizons de discontinuité majeurs. Du point de vue des corrélations, il a été possible de replacer les résultats obtenus dans un cadre régional et de définir des correspondances précises avec les coupes du Vercors et du Jura. Paléogéographiquement, quatre grandes étapes ont pu être définies dans l' évolution de la plate-forme: plusieurs tentatives d'installation au cours de l'Hauterivien, sur une morphologie héritée de l' ancienne plate-forme valanginienne, léger recul lors du Barrémien inférieur, accroissement maximal (apparition des milieux protégés) et stabilité lors du Barrémien supérieur, recul important lors du passage Barrémien supérieur-Bédoulien. DEUXIEME SUJET: L'étude de la dolomitisation structurale de l' Urgonien au voisinage d'une faille dans le massif du Vercors a permis de décrire: une dolomitisation précoce synsédimentaire et une dolomitisation structurale liée à une fracturation ancienne, une ca1citisation liée à des systèmes de fracturation plus récents, des mécanismes de dissolution induisant une porosité intracristalline ( liée à la dédolomitisation) , intercristalline ou de microfissures.