Crustal geometries, paleo-geographic evolution and terrigenous accumulation history of the Guyana Shield passive margin basins

This thesis is a part of "Source to Sink Guyana" project supported by TOTAL and BRGM. Its objective was to establish bases for a Source to Sink study of the Guiana Shield, by studying the geo-dynamic evolution of its passive margin since 200 Ma. These objectives were acquired after seismic data interpretation, crustal cross-sections and paleogeographic maps constructions and terrigeneous accumulation history quantification of the margin. The passive margin of the Guiana Shield is composed of two basins: Guiana/Suriname (GS) and Foz d'Amazonas (FOZ), derived from a Jurassic then Lower Cretaceous diachronous rifting respectively. The study of the subsurface data allowed us to show that the superimposition of the two rifts has shaped the Demerara Shelf into a continental block, thinned twice and surrounded by oceanic crust on three sides. The more oblique rifting of the FOZ basin forms systematically narrower segments and finer syn-rift deposits than in the GS basin. The paleo-geographic evolution of the margin and terrigenous accumulation, over eight intervals of time (from 200 Ma), show a different evolution of the two basins. The lithological distribution of sedimentary systems is homogenized from the Campanian, when both basins reach the late-post-rift stage, during which the distribution is mainly controlled by continental river dynamics. Terrestrial accumulated volumes show however an opposite evolution during Cretaceous in both basins, in connection with the decrease and increase in the drained areas of the major rivers of this region, Paleo-Berbice and Paleo-Tocantins respectively. Siliclastic inputs towards the margin are generally low (between 2 and 11 m/Ma), but alternating with periods of high inputs corresponding to the recreation of the relief on the continent.; Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet "Source to Sink Guyane" de TOTAL et BRGM. Son objectif était de poser les bases d'une étude Source to Sink du Craton Guyanais, en étudiant l'évolution géo-dynamique de sa marge passive depuis 200 Ma. Pour ce faire, nous avons interprété des données sismiques, construit des coupes crustales, des cartes paléo-géographiques et quantifié l'histoire de l'accumulation terrigène de la marge. La marge passive du bouclier des Guyanes est composée de deux bassins : Guiana/Suriname (GS) et Foz d'Amazonas (FOZ), issus d'un rifting diachrone jurassique, puis crétacé inférieur respectivement. L'étude des données de sub-surface nous a permis de montrer que la superposition des deux rifts a façonné le plateau de Demerara en un bloc continental aminci deux fois et entouré de croûte océanique sur trois côtés. Le rifting plus oblique du bassin de FOZ forme des segments systématiquement plus étroits et des dépôts syn-rift plus fins que dans le bassin de GS. L'évolution paléo-géographique de la marge et l'accumulation terrigène, sur huit intervalles de temps (à partir de 200 Ma), montrent une évolution différente des deux bassins. La distribution lithologique des systèmes sédimentaires s'homogénéise à partir du Campanien, lorsque les deux bassins atteignent le stade tardi-post-rift, durant lequel la distribution est principalement contrôlée par la dynamique fluviatile continentale. Les volumes terrigènes accumulés montrent cependant une évolution opposée au Crétacé dans les deux bassins, en lien avec la diminution et l'augmentation des aires drainées des fleuves majeurs de cette époque, de paléo-Berbice et de paléo-Tocantins respectivement. Les apports siliciclastiques vers la marge sont faibles de façon générale (entre 2 et 11 m/Ma), mais alternés par des périodes de forts apports correspondant à la recréation du relief sur le continent.