Poly-phased fluid flow in the giant fossil pockmark of Beauvoisin, SE basin of France

Migration poly-phasée de fluides dans le pockmark géant fossile de Beauvoisin, bassin du SE de la France

¹ Géosciences Montpellier, Université de Montpellier, CNRS, Université des Antilles, Montpellier, France
² Géoazur Nice, UMR CNRS 7329, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, IRD, Géoazur, 06560 Valbonne, France
³ Laboratoire d’Océanologie et Géosciences, UMR 8187, Université de Lille, ULCO, CNRS, 59000 Lille, France
⁴ Laboratoire EPOC – OASU, UMR 5805, Université de Bordeaux, CNRS, 33615 Pessac, France
⁵ Earth Science and Engineering, Imperial College London, Exhibition Road, London SW7 2AZ, UK
⁶ SEDISOR/UMR CNRS 6538 LGO, Place Nicolas Copernic, 29280 Plouzané, France
⁷ Department of Mineralogy, Petrology and Applied Geology. Faculty of Earth Sciences, Barcelona University (UB), 08028 Barcelona, Spain

^* Corresponding author: aurelien.gay@umontpellier.fr

Received: 13 January 2020
Accepted: 19 August 2020

Abstract

The giant Jurassic-aged pockmark field of Beauvoisin developed in a 800 m wide depression for over 3.4 Ma during the Oxfordian; it formed below about 600 m water depth. It is composed of sub-sites organized in clusters and forming vertically stacked carbonate lenses encased in marls . This fine-scale study is focused on a detailed analysis of petrographical organization and geochemical signatures of crystals that grew up in early to late fractures of carbonate lenses, surrounding nodules, and tubes that fed them. The isotopic signature (C, O and Sr) shows that at least three different episodes of fluid migration participated to the mineralization processes. Most of the carbonates precipitated when biogenic seepage was active in the shallow subsurface during the Oxfordian. The second phase occurred relatively soon after burial during early Cretaceous and thermogenic fluids came probably from underlying Pliensbachian, Late Toarcian or Bajocian levels. The third phase is a bitumen-rich fluid probably related to these levels reaching the oil window during Mio-Pliocene. The fluids migrated through faults induced by the emplacement of Triassic-salt diapir of Propiac during the Late Jurassic and that remained polyphased drain structures over time.

Résumé

Le pockmark géant de Beauvoisin s’est développé dans une dépression de 800 m de diamètre pendant plus de 3,4 Ma à l’Oxfordien. Il est composé de sous-sites formant des lentilles carbonatées empilées verticalement et inter-stratifiées avec des marnes. Cette étude est basée sur une analyse détaillée de l’organisation pétrographique et des signatures géochimiques des cristaux qui se sont développés dans les fractures précoces à tardives des lentilles de carbonate, des nodules environnants et des tubes qui les alimentaient. La signature isotopique (C, O et Sr) montre qu’au moins trois épisodes différents de migration de fluides ont participé aux processus de minéralisation. La plupart des carbonates ont précipité grâce aux apports de fluides biogéniques provenant des marnes sous-jacentes pendant l’Oxfordien. La deuxième phase s’est produite relativement peu de temps après l’enfouissement au début du Crétacé et ce sont des fluides thermogéniques provenant des niveaux plus profonds du Pliensbachien, du Toarcien supérieur ou du Bajocien qui l’ont traversé, sans savoir si ceux-ci ont atteint le paléo-fond de mer. La troisième phase est un fluide riche en bitume probablement lié à ces mêmes niveaux atteignant la fenêtre à huile pendant le Mio-Pliocène. Les fluides ont migré par des failles induites par la mise en place du diapir de sel du Trias de Propiac, mais ces conduits initiaux restent ouverts et sont donc réutilisés par des fluides plus tardifs liés à l’enfouissement de cette structure au court du temps.