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Shale deforms under three major principles; (1) seismic scale plasticity (folding and faulting), (2) fluidization (mud volcanism), and (3) ductile strain/plasticity (distributed slow motion) and can mimic salt deformation under stress and strain. Ductility of these two rocks are governed by processes taking place beyond the ‘scale of observation’ (e.g. crystalline plasticity and pressure solution for salt; shear bands, folding and faulting for shale) forming a ‘distributed deformation’. Certain controlling factors such as confinement pressure, temperature, water content, rate of loading, and amount of sedimentation, modulate the ductile behavior of these rocks. When these controlling factors are met, ductile rocks (e.g. salt and shale) display behavioral similarity to viscous materials (e.g. fluids) in nature and their specific deformation-related signature (e.g. halokinesis, claykinesis) can be recorded within the sedimentary package surrounding these rock formations.However, the mobilization pattern of shales and hence the topic of Shale Tectonism is not yet as-well-identified-as salt due to the usual bad quality of acquired subsurface data (seismic) and the lack of well-preserved outcrop examples we are able to access around the world. Even though certain structures depicted as ‘diapirs’, ‘canopy features’, ‘minibasins’ and ‘welds’ have been recorded by the surrounding sedimentary cover in some natural cases and reported by researchers; unlike salt, no such conclusive remarks are made on the topic of shale mobility. In this PhD study, we worked on a well-imaged high-quality 3D seismic dataset and aimed to make a geometrical analysis of deformation in a shale-prone system (Ceduna Sub-Basin located in Great Bight Basin, Offshore Australia) in order to compare it with Salt Tectonics. The main purpose was to display the importance of mobilized shales on the structural development as well as proposing a kinematic scenario for the whole deltaic system (White Pointer Delta) driven above a thick shale detachment level (Blue Whale Formation). Following our research, we have come to realization that; -At large scale, shales display a plastic deformation pattern and behave like a fluid in a viscous manner mimicking salt deposits, while the deformation signature associated with shale mobilization can be recorded by the sediment strata surrounding these shale remnants (e.g. clay-kinesis). -From technical point of view, there are observed features with characteristics of salt tectonics such as wedges, welds and minibasins in the dataset. The gliding delta evolve from a classic deep water fold and thrust belt towards a thrust duplex, which suggests a change in shale rheology and strain hardening favoring a localization of deformation. -Locally, shales can be fluidized and form mud volcanoes in the studied Ceduna Sub-Basin area. Therefore, we propose that a duplexation mechanism initiates shale mobility above the early down-building structures in this region.It is of utmost importance to further investigate these analogies in order to conclude on the fact that at large scale; shale can mimic salt deformation and that the concept of Salt Tectonics can be applied to Shale Tectonics. First hand results of our research support this idea and encourage a promising path for the way forward.; Les argiles se déforment selon trois mécanismes principaux; (1) plasticité à l'échelle sismique (plis et failles), (2) fluidisation (volcanisme de boue), et (3) déformation ductile / plasticité (distribuée spatialement), ce qui peut imiter la déformation du sel sous contrainte. La ductilité de ces deux roches est régie par des processus se déroulant au-delà de «l’échelle d’observation» (e.g. plasticité cristalline et pression solution pour le sel, bandes de cisaillement, plis et failles pour l’argile) impliquant une «déformation distribuée». Certains facteurs de contrôle tels que la pression de confinement, la température, la teneur en eau, le taux de chargement et la quantité de sédimentation, définissent le comportement ductile de ces roches. Lorsque ces facteurs de contrôle sont satisfaits, les roches ductiles (e.g. le sel et l’argile) présentent une similitude comportementale avec les matériaux visqueux (par exemple les fluides) dans la nature et leur signature spécifique liée à la déformation (e.g. halocinèse, argilocinése) peut être enregistrée dans le paquet sédimentaire entourant ces formations des roches.Cependant, le modèle de mobilisation des argiles et donc la tectonique argileuse n'est pas encore aussi bien identifié que pour le sel en raison de la mauvaise qualité des données de subsurface acquises (sismiques) et du manque d'exemples d'affleurements bien préservés. Même si certaines structures décrites comme des «diapirs», des «caractéristiques de la canopée», des «minibasins» et des «welds» ont été enregistrées par la couverture sédimentaire environnante dans certains cas naturels et rapportées par les chercheurs; contrairement au sel, aucune remarque concluante de ce type n'est proposée sur le thème de la mobilité des argiles. Dans cette étude de doctorat, nous avons travaillé sur un ensemble de données sismiques 3D de haute qualité bien imagées et avons cherché à faire une analyse géométrique de la déformation dans un système sujet à la tectonique argileuse (le bassin de sous-Ceduna situé dans le bassin de Great Bight, Australie) afin d’illustrer les analogies avec la tectonique salifère. L'objectif principal était de montrer l'importance de la mobilization argileuse et son impact sur le développement structural et de proposer un scénario cinématique pour l'ensemble du système deltaïque (White Pointer Delta) enfoncé au-dessus d'un niveau de détachement de l’argile épais (formation Blue Whale). Suite à nos recherches, nous en sommes venus à montrer que:- À grande échelle, les argiles présentent un modèle de déformation plastique et se comportent comme un fluide de manière visqueuse imitant les dépôts de sel, dont la signature de déformation peut être enregistrée par les strates de sédiments entourant ces restes de l’argile (argilo-cinèse).- D’un point de vue technique, nous observons des structures telles que les ‘wedges’, les ‘welds’, les ‘minibasins’ classique de la tectonique salifère: le delta en glissement et étalement montre une evolution depuis la chaine de deformation par plis et chevauchement vers un duplex de chevauchement, ce qui suggère un changement rhéologie de l’argile, évoulant par du durcissement qui favorise la location de la déformation. - Localement, dans la zone étudiée du sous-bassin de Ceduna, les argiles montrent une mobilization par fluidization, formant des volcans de boues. Nous avons proposé que le mécanisme de duplexation favorise l'initiation de la mobilité fluide de l’argile au-dessus des structures de ‘down-building’.Il est de la plus haute importance d'approfondir ces analogies afin de conclure sur le fait qu'à grande échelle, l’argile peut imiter la déformation du sel et que les concepts de tectonique salifère peuvent être appliqués à la tectonique argileuse. Les résultats de nos recherches soutiennent cette idée et encouragent une voie prometteuse pour l'avenir. |
