James Richard

Maître de Conférences à l'UFR Sciences et Techniques de l'Université Marie et Louis Pasteur. Travaux de recherche menés au sein de l'UMR 6249 Chrono-environnement et enseignements dispensés dans le cadre des formations gérés par le Département Géosciences
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I - THEMATIQUE DE RECHERCHE PRINCIPALE


OBJECTIFS ET STRATEGIE SCIENTIFIQUE


Le but de mes recherches est de faire progresser les connaissances sur la discrimination et l’interprétation du signal primaire (héritage sédimentaire) et secondaire (diagenèse) des roches micritiques en s’appuyant sur l’examen détaillé et la comparaison de différents cas d’étude.

Dans un premier temps, l’objectif est d’identifier au sein des données analytiques les marqueurs du signal primaire et secondaire. Une attention tout particulière est portée à la discrimination des marqueurs géochimiques. Une fois les marqueurs identifiés, une réflexion est engagée afin :
  • de proposer, un modèle physico-chimique conceptuel et prédictif permettant de préciser l’évolution spatio-temporelle des qualités de réservoir et du nannofacies du matériau étudié, de quantifier les transferts de matière associés à l’évolution diagénétique de la roche (de l’échelle du massif à l’échelle des particules constitutives), d’identifier les processus diagénétiques moteurs et de déterminer l’emprise de ces processus ;
  • de caractériser l’état initial des qualités de réservoir et du nannofacies de la roche étudiée ;
  • d’interpréter le signal primaire en terme de paléoenvironnement et de variations eustatiques.
A long terme, l’objectif est de réaliser des comparaisons entre des roches de sites et d’âges différents afin :
  • de mettre en évidence les spécificités de la diagénèse des roches carbonatées micritiques ;
  • de discriminer le contrôle exercé par les caractéristiques initiales de la roche de celui exercé par les conditions de diagenèse précoce et tardive sur l’évolution diagénétique des roches micritiques ;
  • d’établir le potentiel interprétatif du signal primaire des roches micritiques.
Les roches micritiques constituent bien souvent un sujet de réflexion essentiel pour de nombreux acteurs socio-économiques internationaux et nationaux avec des enjeux tant d’un point de vue économique qu’environnemental. A titre d’exemple, rappelons qu’elles constituent les roches réservoirs de 60 % des réserves mondiales en pétrole et de 40 % des réserves mondiales en gaz ou bien encore qu’elles sont employées comme barrière géologique dans les sites de stockage des déchetsd’origine anthropique et dans la géosequentration du dioxyde de carbone.

CHANTIERS


Structures tectoniques
L’étude de l’évolution diagénétique des roches micritiques associée aux déformations tectoniques repose, pour l’instant, sur deux chantiers ayant permis d’analyser l’impact de la croissance de failles normales. Etudier les conséquences du développement de structures tectoniques telles que des failles est primordiale car (1) elles peuvent jouer un rôle important dans la migration et le piégeage du pétrole et du gaz et (2) elles peuvent affecter des roches micritiques à faible perméabilité employées comme barrière dans certains sites de stockage de déchets ou de géoséquestration du dioxyde de carbone.
Failles normales d’Omey : failles normales affectant à une profondeur de -150 à -250 m une craie lithifiée et saturée (nappe phréatique libre) par des fluides météoriques.
Failles normales de Mons : faille normale affectant une craie très faiblement lithifiée et saturée par des fluides marins.
Comparaison des systèmes de failles d’Omey et de Mons : étude des transferts de masse à grande échelle liés aux déformations tectoniques.

Réservoirs crayeux
Les réservoirs pétrolifères crayeux représentent une part importante des réserves mondiales. Ils sont constitués de roches carbonatées de plate-forme à dominante micritique. La spécificité de ces réservoirs réside dans le réseau microporeux associé aux zones micritiques (matrice ou grains) des roches les constituant. L’origine de cette spécificité fait toujours l’objet de controverses, raison pour laquelle je m’y suis intéressé.
Plate-forme urgonienne du Jura - Bas Dauphiné : constitue une référence internationale pour l’étude des plate-formes, les unités de calcaires crayeux sont compartimentées par des calcaires compacts, certains facies micritiques résultent d’une micritisation poussée des grains.
La séquence régressive de la plate-forme interne jurassienne à l’Oxfordien moyen : les qualités de réservoir des roches carbonatées constituant la séquence régressive de la plate-forme interne jurassienne à l’oxfordien moyen sont liées à leur réseau microporeux. Contrairement aux réservoirs pétrolifères crayeux, le réseau microporeux des roches étudiées peut être totalement contrôlé par les zones micritiques dans le cas des mudstones et des wackstones ou résulter d’un contrôle partagé entre les zones micritiques et les ciments dans le cas des packstones et des grainstones.
✓ Plate-forme urgonienne provençale : la plate-forme urgonienne provençale constitue une référence internationale en tant qu’analogue de terrain des réservoirs pétrolifères crayeux.

Micrites à coccolithes en "boutons de manchette"
Durant la majeure partie du Jurassique moyen et supérieur (du Bajocien au Tithonien), les roches micritiques sont constituées de coccolithes de petite taille (inférieurs à 5 μm), dits en "boutons de manchette", issus d’une nannoflore oligospécifique. Ces roches micritiques ont retenu mon attention car (1) elles ont été relativement peu étudiées, (2) elles se distinguent de la craie par leurs particules constitutives (la craie se compose de coccolithes de grande taille issus d’une nannoflore diversifiée) et leur signature pétrophysique (la craie est une roche très poreuse contrairement aux micritiques à coccolithes en "boutons de manchette") et (3) elles se sont déposées dans des environnements très variés allant du domaine océanique franc au domaine lagunaire émersif.
Calcaires de Clerval (Jura, Oxfordien moyen) : la micrite à coccolithes en "boutons de manchette" des Calcaires de Clerval (Jura, Oxfordienmoyen) est d’origine lagunaire.
Calcaires kimméridgiens et tithoniens de l’est du Bassin de Paris.

Etude du signal primaire
Craie campanienne du Bassin de Mons

II - AUTRES TRAVAUX

Le cycle du germanium dans la zone d'altération supergène des gisements à Zn-Pb de type Mississipi Valley (MVT).
Le Campnien des domaines téthysien et boréal.

III - RECHERCHES ACTUELLES

Enfouissement et exhumation de la couvertire sédimentaire du Jura : apport de l'étude des paléo-circulations de fluides depuis le Jurassique
En 2023, j’ai commencé à travailler sur cette thématique de recherche en développant différentes collaborations. Le but est d’acquérir des données sur la succession temporelle des paléo-circulations de fluides au sein de la couverture sédimentaire du Jura permettant de mieux contraindre l’enfouissement et l’exhumation (calage temporel et histoire thermique) de la couverture sédimentaire du Jura depuis le Jurassique. Ces travaux s’appuient sur l’étude des ciments carbonatés des roches de la série sédimentaire du Plateau d’Ornans. Cette série a été ciblée car elle est représentative de la couverture sédimentaire du Jura du Jurassique moyen à l’actuel et elle est peu affectée par les déformations tectoniques, contrairement aux zones de faisceaux. L’objectif est d’établir la paragenèse des roches de la série sédimentaire du Plateau d’Ornans afin d’identifier les évènements diagénétiques permettant (1) de dater les paléo-circulations de fluides, (2) de déterminer la nature (météorique, marine, …) et la paléo-température de ces fluides et (3) de préciser l’origine de ces paléo-circulations (émersion, évènements tectoniques, …).

Domaines de recherche

Sciences de la Terre

Compétences

Diagenèse des roches carbonatées Micrite Pétrographie (LP, CL, MEB) Géochimie élémentaire et isotopique Pétrophysique/propriétés de réservoir

Publications

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Publications

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Control on carbonate reservoir properties along a shallowing-upward sequence: The middle oxfordian jura inner platform predictive model.

James Richard , Jean-Pierre Sizun
Marine and Petroleum Geology, 2023, 150, ⟨10.1016/j.marpetgeo.2023.106133⟩
Article dans une revue hal-04207403 v1

Distribution of trace elements in willemite from the Belgium non-sulphide deposits

Flavien Choulet , James Richard , Marie-Christine Boiron , Augustin Dekoninck , Johan Yans
European Journal of Mineralogy, 2019, 31 (5-6), pp.983-997. ⟨10.1127/ejm/2019/0031-2871⟩
Article dans une revue hal-02480880 v1
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Continental weathering as a driver of Late Cretaceous cooling: new insights from clay mineralogy of Campanian sediments from the southern Tethyan margin to the Boreal realm.

Elise Chenot , Jean-François Deconinck , Emmanuelle Pucéat , Pierre Pellenard , Michel Guiraud et al.
Global and Planetary Change, 2018, 162, pp.292-312. ⟨10.1016/j.gloplacha.2018.01.016⟩
Article dans une revue hal-01728788 v1
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Characterization and origin of low-T willemite (Zn2SiO4) mineralization: the case of the Bou Arhous deposit (High Atlas, Morocco)

Flavien Choulet , Luc Barbanson , Martine Buatier , Richard James , Torsten Vennemann et al.
Mineralium Deposita, 2017, 52, pp.1085-1102. ⟨10.1007/s00126-016-0675-7⟩
Article dans une revue insu-01366479 v1

Large-scale mass transfers related to pressure solution creep-faulting interactions in mudstones: driving processes and impact of lithification degree

James Richard
Tectonophysics, 2014, 612-613, pp.40-55. ⟨10.1016/j.tecto.2013.11.034⟩
Article dans une revue hal-00924529 v1

Pressure solution-fracturing interactions in weakly cohesive carbonate sediments and rocks: example of the synsedimentary deformation of the Campanian chalk from the Mons Basin (Belgium)

James Richard , Jean-Pierre Sizun
Journal of Structural Geology, 2011, 33, pp.154-168
Article dans une revue hal-00566827 v1

Mass transfers and volume changes related to pressure solution-fracturing interactions in carbonate rocks: example of the Oligocene deformation of the Coniacian chalk from the Omey area (Paris basin, France)

James Richard
Journal of Structural Geology, 2008, 30, pp.1300-1313
Article dans une revue hal-00343669 v1

Development and compartmentalization of chalky carbonate reservoirs: the Urgonian Jura-Bas Dauphiné platform model (Génissiat, southeastern France)

James Richard , Jean-Pierre Sizun , Louaï Machhour
Sedimentary Geology, 2007, 198, pp.195-207
Article dans une revue hal-00483531 v1

Environmental and diagenetic records from a new reference section for the Boreal realm: the Campanian chalk of the Mons basin (Belgium)

James Richard , Jean-Pierre Sizun , Louaï Machhour
Sedimentary Geology, 2005, 178, pp.99-111
Article dans une revue hal-00483557 v1

Mass transfer controlled by fracturing in micritic carbonate rocks

James Richard , Michel Coulon , Patrick Gaviglio
Tectonophysics, 2002, 350, pp.17-33
Article dans une revue hal-04252584 v1

Hydrofracturing: a tectonic deformation with a high diagenetic potential. Example from the hydrofractured chalks of the Omey area (Paris Basin, France)

James Richard , Michel Coulon , Patrick Gaviglio , Karl Ramseyer
Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series III - Sciences de la Vie, 1997, 325, pp.359-366
Article dans une revue hal-04252638 v1

Evolution des flux de matière depuis 12 000 ans dans la haute vallée du Doubs (France)

Michel Campy , Vincent Bichet , Christian Di Giovanni , Hervé Richard , James Richard et al.
Bulletin de la Société Géologique de France, 1994, t. 165 (n°4), pp.381-400
Article dans une revue hal-02564980 v1