Le régime thermique des marges continentales passives : Méthodologie, observations et modélisation

devant le jury: Alain BONNEVILLE ....T ................. Co-directeur de thèse Andrea FÖRSTER ......................... Examinateur Claude JAUPART ......................... Examinateur Francis LUCAZEAU ....................... Directeur de thèse JEAN-CLAUDE MARESCHAL .................. Rapporteur Heinrich VILLINGER ..................... Rapporteur Résumé: Dans le but d'améliorer la connaissance du régime thermique des marges continentales divergentes, nous avons développé un travail qui s'est successivement articulé autour d'un volet méthodologique, de nouvelles estimations du flux de chaleur et de modélisations numériques. Afin d'exploiter au mieux les données issues de l'exploration pétrolière, active sur un certain nombre de marges continentales, nous avons développé une méthode basée sur les réseaux de neurones pour estimer la conductivité thermique à partir d'un jeu de diagraphies géophysiques. Ensuite, nous avons réalisé un travail d'inter-comparaison des méthodes pour corriger les températures pétrolières de fond de trou, en nous appuyant sur un large ensemble de données provenant de forages en Australie. La méthodologie ainsi développée a été appliquée sur plusieurs marges anciennes, à l'est du Canada, en Afrique du Sud et en Australie. Les résultats obtenus suggèrent que le flux de chaleur mantellique est plus élevé sur les marges que sur le continent -- et possiblement l'océan -- adjacents, contredisant ainsi les modèles classiques d'évolution thermique des marges. Les mesures issues d'une campagne océanographique de flux de chaleur sur une marge jeune, dans le Golfe d'Aden, sont elles aussi significativement plus élevées que les prédictions des modèles classiques. Ces résultats sont compatibles avec des modélisations numériques qui placent les marges continentales à l'échelle de la convection du manteau, et montrent systématiquement une augmentation du flux de chaleur vers la bordure du continent sur une distance d'au moins 200 km, qui perdure indéfiniment. Les conclusions de ce travail de thèse pourraient apporter un nouvel éclairage sur les modes de déformation des marges continentales et l'évolution des systèmes pétroliers. Abstract: In order to gain insights into the thermal regime of divergent continental margins, we successively developed a methodological part, estimated new heat flow values and performed numerical modelings. So as to use efficiently data from oil exploration, which is active on a number of continental margins, we set up a new method based on the neural network technique, relating a set of geophysical well logs to the thermal conductivity. We then performed an inter-comparison of several methods to correct bottom-hole temperatures from oil exploration, using a comprehensive data set from boreholes in Australia. We applied this methodology on several old margins, in eastern Canada, South Africa and Australia. The results we obtained suggest that mantle heat flow is higher on the margins than on the adjacent continent -- and possibly that on the adjacent ocean -- thereby contradicting the classical model of thermal evolution of continental margins. Heat flow measurements performed during a scientific cruise on a young margin, in the Gulf of Aden, are also significantly more elevated than the predictions of the classical models. These results are in agreement with numerical modelings that set the continental margins at the scale of the mantle convection, and show systematically an increase of heat flow towards the border of the continent on a minimum distance of 200 km, which remains permanently. The findings of this PhD work could bring new perspectives on the mechanisms of deformation of continental margins and the evolution of petroleum systems.