Questioning carbonate facies model definition with reference to the Lower Cretaceous Urgonian platform (SE France Basin)

Questionner la définition d’un modèle de faciès carbonaté par l’étude de la plate-forme carbonatée Urgonienne du Crétacé inférieur (Bassin du Sud-Est de la France)

¹ Modis Pau, 4 rue Jules Ferry, Pau, France
² TotalEnergies S.A., Centre Scientifique & Technique Jean Féger, avenue Larribau, Pau, France
³ Aix-Marseille University, CNRS, IRD, Coll France, INRA, CEREGE, Aix-en-Provence, France
⁴ Badley Ashton, Reservoir Geoscience Consultancy, Abu Dhabi, United Arab Emirates
⁵ Avignon University, INRAE, UMR EMMAH, 84000, Avignon, France

^* Corresponding author: cyprien.lanteaume@totalenergies.com

Received: 5 July 2022
Accepted: 28 July 2023

Abstract

Designing carbonate facies models requires the integration, correlation and conceptual interpretation of multiple geological data sets. Potential significant errors are sourced from uncertain stratigraphic correlations, speculative palaeoecological interpretations and poorly recorded palaeotopographic profiles. The present study explores a methodological workflow to define a well-supported facies model. An exhaustive literature review is presented on sedimentary facies and depositional profiles of Urgonian carbonate platform from SE France and Switzerland (Barremian–Aptian interval). The historical evolution of Urgonian facies models and related sedimentological concepts is investigated to contextualise published models. The presented conceptual model and table of depositional facies shows a consistent, process-based organization of specific elementary facies, facies associations and carbonate system. Within the chronostratigraphic framework, the study of synchronous strata correlations provides quantitative analyses of facies-belt extents and palaeobathymetric estimations. The resulting depositional profile is based on general palaeoecological and sedimentological concepts, facies distribution on palaeogeographic maps and stacking trends. In rare locations in the field, direct lateral facies belt transitions are recorded. Proximal (i.e. emersive and peloidal-foraminiferal) depositional facies are rarely observed; most outcrops record the (i) rudist facies association, which corresponds to distal parts of the inner platform, (ii) coral, ooidal and bioclastic facies associations, which are interpreted to occur on the outer platform, and (iii) calcisiltite, slope and basinal deposits. Key data and concepts allow for the building up of a robust, harmonised facies model that can be used to properly interpret palaeoenvironmental changes, stacking trends and stratigraphic sequence evolution, the resolution of which depends on the available chronostratigraphic framework.

Résumé

La construction d’un modèle de faciès nécessite l’intégration, la corrélation et l’interprétation conceptuelle de données géologiques multiples. De potentielles erreurs significatives résident dans les corrélations stratigraphiques incertaines, les interprétation paléoécologiques spéculatives et les mauvais enregistrements du profil paléotopographique. La présente étude explore une méthode de travail pour définir un modèle de faciès contraint qualitativement par des données et des concepts. Pour cela, une revue bibliographique exhaustive est présentée sur les faciès et profils sédimentaires des plates-formes carbonatées urgoniennes du sud-est de la France et de la Suisse (intervalle Barrémien–Aptien). L’évolution historique du modèle urgonien et des concepts sédimentologiques associés est étudiée afin de contextualiser les modèles publiés. Le modèle conceptuel et le tableau des faciès de dépôt présentés montrent une organisation basée-processus cohérente des faciès élémentaires spécifiques, des associations de faciès et du système carbonaté. Dans le cadre de l’interprétation chronostratigraphique, l’étude des corrélations de strates synchrones fournit des analyses quantitatives de l’étendue des ceintures de faciès et des estimations paléobathymétriques. Le profil sédimentaire qui en résulte est basé sur des concepts paléoécologiques et sédimentologiques généraux, la distribution des faciès sur les cartes paléogéographiques et des tendances d’empilement cohérentes. Dans de rares endroits, des transitions latérales directes de ceinture de faciès sont enregistrées. Les faciès de dépôt proximaux (i.e. faciès émersifs et à péloïdes et foraminifères) sont rarement observés ; la plupart des affleurements enregistrent (i) l’association de faciès rudiste, qui correspond aux parties distales de la plate-forme interne, (ii) les associations de faciès corallien, ooïdal et bioclastique, qui sont interprétées comme se produisant sur la plate-forme externe, et (iii) la calcisiltite, la pente et dépôts du bassin. Les données et concepts clés permettent de construire un modèle de faciès robuste et harmonisé qui peut être utilisé pour interpréter correctement les changements paléoenvironnementaux, les tendances d’empilement et l’évolution des séquences stratigraphiques, dont la résolution dépend du cadre chronostratigraphique disponible.