Cartographie structurale et lithologique du substratum du Bassin parisien et sa place dans la

375 Pages·2017·46.75 MB·French

by  Julien Baptiste

Cartographie structurale et lithologique du substratum
du Bassin parisien et sa place dans la chaîne varisque de
l’Europe de l’Ouest: approches combinées géophysiques,
pétrophysiques, géochronologiques et modélisations 2D
Julien Baptiste
To cite this version:
Julien Baptiste. Cartographie structurale et lithologique du substratum du Bassin parisien et sa place
dans la chaîne varisque de l’Europe de l’Ouest: approches combinées géophysiques, pétrophysiques,
géochronologiques et modélisations 2D. Sciences de la Terre. Université d’Orléans, 2016. Français.
￿NNT: 2016ORLE2052￿. ￿tel-01549122￿
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UNIVERSITÉ D’ORLÉANS

ÉCOLE DOCTORALE
ENERGIE, MATERIAUX, SCIENCES DE LA TERRE ET DE L’UNIVERS

Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM)
Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO)

THÈSE
présentée par :
Julien BAPTISTE

soutenue le : 16 décembre 2016

pour obtenir le grade de : Docteur de l’université d’Orléans
Discipline/ Spécialité : Sciences de la Terre

Cartographie structurale et lithologique du
substratum du Bassin parisien et sa place dans la
chaîne varisque de l’Europe de l’Ouest
Approches combinées : géophysiques, pétrophysiques,
géochronologiques et modélisations 2D

THÈSE dirigée par :
Michel FAURE Professeur, Université d’Orléans

RAPPORTEURS :
Denis GAPAIS Directeur de Recherche, Université de Rennes 1
Karel SCHULMANN Professeur, Université de Strasbourg
____________________________________________________________________

JURY:
Michel FAURE Professeur, Université d’Orléans
Denis GAPAIS Directeur de Recherche, Université de Rennes 1
Guillaume MARTELET Ingénieur-chercheur, BRGM
Karel SCHULMANN Professeur, Université de Strasbourg
Laurent BECCALETTO Ingénieur-chercheur, BRGM
Jean-Bernard EDEL Maître de Conférences, Université de Strasbourg

REMERCIEMENTS
Un jour en 2013, en fait le 16 juin 2013, un mail de Mr Guillaume Martelet arrive dans
ma boîte mail avec en pièce jointe, un sujet de thèse… « Tiens de la géophysique…, pour un
géologue…, bizarre » pensais-je. Ce même Mr Martelet évoqua je cite : « Nous savons ici que
trouver le candidat à 8 pattes maitrisant toutes les composantes de notre sujet relèverait du
miracle »… « Tu m’étonnes !», m’exclamais-je. « Mais finalement, pourquoi ce candidat ne
serait-il pas moi ?», m’interrogeais-je, ce sujet m’emballa…
…et voilà où nous en sommes.
Donc un énorme Merci à toute l’équipe d’encadrement pour m’avoir accordé leur
confiance afin de mener à bien ce projet, plus particulièrement :
Merci à Michel Faure, mon directeur de thèse, qui a partagé toutes ces expériences et
ces connaissances sur la chaîne varisque, de m’avoir montré de beaux affleurements au sein
du Massif armoricain et d’avoir dirigé ces travaux.
J’exprime toute ma gratitude à ce fameux Mr Martelet pour CE petit mail anodin qui
finalement m’a permis de réaliser cette fantastique thèse dans des conditions
exceptionnelles. Je le remercie également pour m’avoir plongé dans ce vaste univers qu’est
la géophysique aéroportée et d’avoir finalement réussi à faire d’un géologue, un être à
double personnalité. Aussi merci Guillaume d’avoir été présent de la première jusqu’à la
toute dernière seconde.
Je remercie tout particulièrement Laurent Beccaletto de m’avoir ouvert au monde des
bassins permo-carbonifères, bien cachés sous la couverture du Bassin parisien, pour sa
culture géologique, pour les nombreuses discussions (géologiques ou non) et d’avoir été
présents à chaque moment jusqu’au dernier. Je vais même te remercier pour ton
côté… pointilleux, tatillon…enfin tu vois ce côté qui finalement, fait que tout prend un peu
plus de sens qu’avant.
Merci à Eric Lasseur, qui, même sans trop de dynamique des bassins, ni de craie, a
participé à la construction de ce projet et qui a été présent aux moments cruciaux ; qui a
même ajouté sa petite touche perso à la fin de ces travaux.
Enfin, merci à Yan Chen de m’avoir ouvert les portes de la pétrophysique, sans quoi
ces travaux n’auraient pas abouti.
Je tiens à remercier grandement Karel Schulmann et Denis Gapais d’avoir accepté de
rapporter et d’examiner ces travaux de thèse et à Jean-Bernard Edel d’avoir examiné mes
travaux et d’avoir apporté de très bon conseils.
Ce projet de thèse a fait l’objet d’un co-financement entre la Région Centre-Val de
Loire et le BRGM, je les en remercie.
D’un point de vue technique, je vais remercier les personnes de LAB qui m’ont permis
de réaliser mes analyses, à savoir, Hubert Haas pour la mise à disposition des labos et des
outils pour les mesures de densité, à Mollud et à Sébastien pour leur aide. Un grand merci
également à Raphaël qui a su m’aider et réparer de manière splendide le matériel utilisé pour
les mesures de densité ainsi que pour son soutien. Je remercie également Guillaume Wille
pour les images MEB réalisées sur les zircons et les analyses microsondes, Philippe Lach pour
la partie datations des monazites. Je tiens à remercier aussi Cédric Duée pour son implication
dans la partie analytique des monazites…peut-être une nouvelle passion ??
Pour clore cette partie, je remercie Marc Poujol de Géosciences Rennes pour les datations LA-
ICP-MS sur zircons. Merci à Hervé Théveniaut de m’avoir confié le kappamètre sans lequel
rien de cela n’aurait pu aboutir.
Le bon déroulement d’une thèse dépend aussi de toutes les personnes qui nous
entourent au quotidien. Alors je ne vais pas faire du cas par cas, ce serait trop long…alors je
vais remercier toute l’équipe GAT au complet, ces personnes qui m’ont accueilli, soutenu,
conseillé, supporté enfin bref pour leur bonne humeur ; par ordre alphabétique merci à :
Anne Bialkowski, Aurélien Leynet, Betty Lanson, Christine Brossard, Claire Luquet, Claudine
Delaporte, David Dessandier, Florence Quesnel, François Prognon, Frédéric Lacquement,
Hélène Tissoux, José Perrin, Martine Daniel, Mercedes Garcia, Olivier Rouzeau, Pascal
Marteau, Philippe Brinon, Pierre Nelhig, Pierre-Alexandre Reninger, Robert Wyns, Stephane
Chevrel…j’espère n’avoir oublié personne.
Je remercie tout particulièrement Fred pour la mission de terrain dans le bassin de
Laval, tout le temps que tu as passé à me montrer des jolis carnets de terrain et à
m’éclaircir ? les idées sur les Ardennes, pour les vannes et d’avoir pensé à la couleur ! Et
merci PA de m’avoir accompagné dans les Vosges, sous un climat hostile, heureusement la
cascade du Howald et la choucroute étaient là pour nous remonter le moral – merci aussi
pour toutes les discussions.
Je n’oublie pas l’unité GBS, sans les énumérer, ils sauront se reconnaître, merci pour
tout leur soutien.
Merci à Jeremie Melleton pour le coup de main essentiel sur toute la partie
géochronologie.
Un grand merci aux thésards (et ex-thésard) de l’ISTO, du BRGM pour leur bonne
humeur, les discussions et les escapades au V&B…toute la clique, Kévin, Alex, Hugo, Anthony,
Carole, Val, Anaëlle, Vincent, Adrien, Maxime, Rabi, Léo…
Merci à Geoffrey Aaertgeerts pour longues discussions sur le Massif Armoricain et à
Simon Andrieu pour la partie Dogger. Merci à Marc le blond pour le rhum banane flambée.
Merci à tous ceux que j’aurais pu oublier…
La fin de ces remerciements approche…
Ces presque dernières lettres vont droits à ma famille, mon frère, ma belle-sœur, Isa
et toute la famille du Jura qui m’ont toujours soutenu, épaulé.
Je ne les remercierai jamais assez : mes amis géologues de Besançon (qui ne sont plus
tellement des géologues) et Charly qui n’a pas la chance d’être géologue, qui, finalement,
font aussi un peu partie de la famille ; ceux-ci se reconnaîtront si un jour ils daignent lire ces
mots et le pavé qui suit…merci à eux d’être ce qu’ils sont depuis plusieurs années, de leur
présence dans les bons et les...toujours dans les bons moments.
Plus qu’un énorme Merci à mes parents qui m’ont laissé évolué au fil du temps et de
m’avoir soutenu dans tous mes projets, sans eux, rien de tout cela n’aurait été possible.

Papa, tout l’aboutissement de ce travail est pour toi.

Et pour finir, ces derniers mots…les plus importants pour la personne la plus
importante, pour celle qui m’a soutenu jusqu’à la dernière seconde et pour celle qui a cru en
moi, qui a su être patiente et qui a été ma plus grande motivation Jéro, ces derniers mots
sont pour toi.

TABLE DES MATIÈRES

TABLE DES MATIÈRES ....................................................................................................... 7
INTRODUCTION GÉNÉRALE .......................................................................................... 13
CHAPITRE 1 Contexte géologique géneral ......................................................................... 17
I. Cadre géologique général .............................................................................................. 19
I.1. Le Bassin parisien ...................................................................................................... 19
I.2. Les témoins de l’orogène varisque en Europe ........................................................... 20
II. L’histoire de la chaîne varisque en Europe de l’ouest .............................................. 28
II.1 Les reliques d’un socle icartien ................................................................................. 28
II.2. Les témoins de la chaîne cadomienne ...................................................................... 28
II.3. Le magmatisme cambro-ordovicien ......................................................................... 30
II.4. La phase éo-varisque ................................................................................................ 32
II.5. La phase varisque s.s ................................................................................................ 34
II.6. Les grandes phases de déformation .......................................................................... 36
II.7. Le magmatisme dévono-carbonifère ........................................................................ 38
II.8. Les bassins permo-carbonifères ................................................................................ 41
III. Les unités pré-mésozoïques du pourtour du Bassin parisien ................................. 42
III.1. La délimitation des domaines géologiques ............................................................. 42
III.2. Lithologie des unités lithostratigraphiques ............................................................. 45
III.2.a. Le Massif armoricain ........................................................................................ 45
III.2.b. Le Massif central .............................................................................................. 54
III.2.c. Les Vosges ........................................................................................................ 55
IV. La caractérisation du substratum pré-mésozoïque du Bassin parisien : les travaux
antérieurs ................................................................................................................................ 58

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