Small-scaled lateral variations of an organic-rich formation in a ramp-type depositional environment (the Late Jurassic of the Boulonnais, France): impact of the clastic supply

Importance des variations latérales discrètes dans les apports détritiques, observées dans des faciès de rampe sédimentaire riches en matière organique (Jurassique supérieur du Boulonnais)

¹ Univ. Lille, UMR LOG 8187 université Lille 1 – ULCO – CNRS, laboratoire d'océanologie & géosciences, 59000 Lille, France
² Université de Bourgogne/Franche Comté, UMR CNRS biogéosciences 6282, 6 boulevard Gabriel, 21000 Dijon, France
³ Sorbonne universités, université Pierre et Marie Curie, UMR CNRS 7193 ISTeP, Case courrier 117, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
⁴ Université de Lausanne, institut des sciences de la terre, bâtiment Géopolis 3879, 1015 Lausanne, Switzerland

^* Corresponding author: nicolas.tribovillard@univ-lille1.fr

Abstract

We studied a potential petroleum source rock deposited in a clastic-dominated ramp environment: the Argiles de Châtillon Formation (Kimmeridgian-Tithonian, Boulonnais area, northern France). The formation was deposited along a proximal-distal gradient on this ramp affected by synsedimentary fault movements. A sedimentological, mineralogical and geochemical study was conducted to decipher the distribution patterns of sedimentary parameters along such a depth increase over the ramp. It comes out that smectite distribution unexpectedly mimics the lateral depth evolution despite the good floatability of the mineral. It is also observed that the Argiles de Châtillon could accumulate noticeable amounts of organic matter in spite of paleoenvironmental conditions that were not specifically prone to organic matter preservation and burial (sedimentation rate, mineral particle grain size, productivity, oxygenation level…). Conversely, reactive iron, when being present in limited abundance, must have allowed sulfide ions to react with organic molecules instead of forming iron sulfides, which fostered organic matter preservation and accumulation. This protecting role of organic sulfide incorporation (additional to other favorable factors) cannot exist if reactive iron is relatively abundant. Lastly, our results (still fragmentary) suggest that smectite minerals could carry reactive iron, which would have occasionally hampered organic-matter preservation.

Résumé

La formation des Argiles de Châtillon (Kimméridgien-Tithonien, Boulonnais) est un bon analogue géologique de roche mère pétrolière déposée en contexte de rampe clastique. Ces dépôts se sont mis en place le long d'un transect proximal-distal sur une rampe affectée par des mouvements tectoniques synsédimentaires. Pour mettre en évidence et comprendre la distribution des paramètres sédimentaires en fonction de l'évolution de la profondeur, une étude sédimentologique, minéralogique et géochimique fut entreprise. Il en ressort que la distribution de la smectite au sein du cortège argileux respecte ce gradient, malgré la flottabilité reconnue de ce minéral. Il apparaît également que les Argiles de Châtillon ont pu accumuler des quantités sensibles de matière organique malgré un contexte de dépôt peu favorable à la préservation et à l'enfouissement de celle-ci. En revanche, le fer réactif, quand il était présent en faible quantité dans les sédiments, a pu permettre aux ions sulfures de réagir avec les molécules organiques, plutôt que de former des sulfures de fer. Cette sulfuration a pu accroître la résistance de la matière organique à la dégradation microbienne, ce qui explique la bonne préservation du carbone organique. Ce rôle protecteur de la vulcanisation naturelle (qui s'ajoute à d'autres facteurs favorables) ne peut pas s'exercer si le fer réactif est relativement abondant. Nos résultats (encore fragmentaires) suggèrent également que la smectite (qui est un minéral pouvant véhiculer du fer faiblement lié au réseau cristallin) pourrait, dans certains cas, limiter la préservation de la matière organique.