Etude de l'évolution diagenétique de la formation de la Vaca Muerta (Argentine) à différents niveaux de maturité

La Formation Vaca Muerta (bassin de Neuquén, Argentine) est une roche mère de la fin du Jurassique et début Crétacé qui a connu un regain d'intérêt depuis 2010 ou l'on a montré que l'on pouvait y extraire des hydrocarbures de façon non conventionnelle. Depuis, cette formation est étudiée grâce à ses beaux affleurements, et aux abondantes carottes sédimentaires. L'étude réalisée dans cette thèse est basée sur une approche couplée sédimentologique, minéralogique et géochimique d'échantillons de mudstones et de cendres volcaniques de surface et de subsurface à différents degrés de maturité. L'objectif est de décrire et d'étudier les transformations diagénétiques qui ont affectées les roches de Vaca Muerta, ainsi que les conditions d'enfouissement qui ont conduit à ces transformations. L'étude de la caractérisation pétrographique et minéralogique des faciès de la formation Vaca Muerta a révélé que ces mudstones, ou shales en anglais, étaient dominés par une association de trois lithologies dominantes : carbonaté, mixte carbonate siliceux et mixte siliceux, en fonction de la proportion variable de calcite (~15-45%), de quartz (~20-40%), d'albite (~8-20%) et de minéraux argileux (~15-25 %). Les lithologies mixtes siliceuses sont les plus riches en matière organique (2-8 % en poids). Les observations pétrographiques de la paragenèse, couplées à la géochimie, ont permis de déterminer une séquence diagénétique pour les mudstones de Vaca Muerta. La diagenèse précoce comprend la précipitation de pyrite, de calcite, d'apatite, de quartz, de kaolinite, ainsi que les premiers stades de l'illitisation des smectites. Les processus diagénétiques tardifs (> 70°C) comprennent l'illitisation des interstratifiés I/S, l'albitisation des feldspaths plagioclases, la précipitation de calcite, de dolomite, de quartz, de pyrite et de chlorite.L'observation et la caractérisation des cendres volcaniques présentes dans la Vaca Muerta ont permis de décrire deux faciès distincts : les CRAB (Clay Rich Ash Beds, riches en minéraux argileux) et les CCAB (Calcite Cemented Ash Beds, riches en calcite). Ces faciès résultent d'un volcanisme calco-alcalin andésitique-rhyodacitique et sont caractérisés par une paragenèse minérale et une évolution diagénétique distinctes, probablement liées aux différences texturales et au contenu distinct en verre volcanique et en microphénocristaux. La principale distinction entre les CRAB et les CCAB est la cimentation carbonatée précoce, pré-compaction, qui a préservé les textures primaires des éclats de verre dans les CCAB.