Analyse et modélisation stratigraphique du bassin sédimentaire onshore du Liban

Dans cette dernière décennie, des découvertes pétrolières importantes ont été faites au large du Liban dans les eaux est-méditerranéennes. Des études géologiques nombreuses en offshore (bassin du Levant) avec des acquisitions sismiques (2D et 3D) ont révélé des réservoirs d'hydrocarbures d'âge Miocène et suggèrent des perspectives prometteuses pour l'exploration. Par ailleurs, des modélisations de systèmes pétroliers à l'échelle de toute la région ont été réalisées, et montrent que les formations du Trias-Jurassique sont des roches-mères potentielles entrées à maturité thermique grâce à un fort contrôle tectonique à certaines périodes. Si celles-ci ont été très étudiées dans le Moyen Orient (Syrie, Jordanie, …) et ont permis de mettre en évidence leur potentialité pétrolière, la zone onshore libanaise a été quant à elle peu étudiée. L'approche stratigraphique complète et l'analyse du bassin sédimentaire onshore libanais font encore défaut sur certains aspects, ne permettant pas encore de définir parfaitement le rôle de la tectonique sur la géométrie, la nature et le calendrier des évènements sédimentaires et diagénétiques. Cette thèse a ainsi pour objectif de caractériser la géométrie des dépôts sédimentaires du bassin onshore et d'expliciter le contrôle tectonique sur son enregistrement stratigraphique. Un ensemble de données géologiques issues de la littérature sur la région (calages profondeurs, stratigraphie, etc.) est synthétisé dans un modeleur géologique 3D (SKUA-GoCad®). A partir de ces données géo-modelées, une approche interprétative permet de visualiser : i) les dépôts sédimentaires du bassin libanais ; ii) les structures tectoniques majeures le contrôlant ; iii) les surfaces d'érosion majeures et iv) les pièges pétroliers potentiels. Cette approche permet ensuite de générer des courbes de subsidence tectonique du bassin sédimentaire dans l'onshore libanais et une partie de l'offshore (sous PetroMod®) et de les interpréter. L'ensemble des résultats décrit les relations entre sédimentation et évolution tectonique à l'échelle régionale du Liban, de définir les failles majeures contrôlant l'enregistrement sédimentaire, d'identifier certaines phases clés dans l'évolution géodynamique et donc de retracer l'histoire tectonique du pays. D'une échelle régionale à une échelle plus locale, cette thèse se focalise sur une famille de failles ayant un rôle de contrôle sur l'enregistrement sédimentaire, en étudiant l'une d'entre-elles dans la région de Nahr Ibrahim. Ce travail se concentre sur la période initiale du Mésozoïque (Jurassique) présent sur le territoire libanais et d'un système structural peu étudié qui l'affecte : le système de failles normales mésozoïques NE-SO réactivées lors de la structuration du système de failles du Levant. Afin de caractériser le contrôle tectonique de ces failles sur la sédimentation (géométrie et diagenèse), une étude de terrain a été réalisée dans cette région, avec une approche sédimentaire, géochimique et diagénétique. Ainsi, trois coupes stratigraphiques dans la formation de Kesrouane (Jurassique) sont présentées. Une étude des faciès et de la diagenèse permet d'identifier les variations d'environnements, puis les principales phases diagénétiques qu'a subi cette formation jurassique. Par une approche chimio-stratigraphique (isotopes du strontium notamment), un calage par des âges absolus est proposé qui permet de corréler les coupes stratigraphiques et de mettre en évidence un rejet vertical de la faille régionale de Nahr Ibrahim de l'ordre de 800 m. Les résultats permettent de mettre en évidence le rôle important de ces failles sur le contrôle de la sédimentation jurassique, la structuration géométrique des formations mésozoïques et leur rôle potentiel joué sur la diagenèse. Aussi, cette approche locale a permis de revenir sur le modèle 3D régional et de l'améliorer en prenant en considération le rôle majeur de ces failles NE-SO réactivées (rejets de 800m) affectant la stratigraphie.