Problématique environnementale de l'exploitation des sables bitumineux en Alberta (Canada)

2.2.2. Origine et formation des sables bitumineux

Le bitume qui constitue les sables bitumineux provient d'une source de pétrole brut léger. Il est clairement admis que ce bitume ne peut pas avoir migré sous sa forme actuelle, mais qu'il a subi diverses altérations et dégradations complexes pendant sa phase de migration jusque dans les réservoirs⁵ (Zhou et al., 2008).

Bien qu'il n'existe pas de consensus sur l'origine du pétrole léger à partir duquel les bitumes albertains se sont formés, deux hypothèses principales sont développées (Dunbar, 2009). La première hypothèse, majoritairement acceptée, fait intervenir une source organique d'origine marine, similaire aux sources de pétrole conventionnel. La roche source correspondrait aux schistes argileux de la formation Exshaw, actuellement située à 380 kilomètres au sud-ouest, au

⁴ BP Bitumes France - Fabrication du bitume, http://www.bp.com/genericarticle.do?categoryId=3050450&contentId=3050866, consulté le 13 juin 2010

⁵ En plus des réserves de sables bitumineux, de grandes quantités de bitumes (environ 15% du volume des sables bitumineux) sont stockées dans des roches de carbonate (10-14% de porosité) fracturées. Dans ce cas les fractures sont les sites d'entrée privilégiés du pétrole. A l'inverse, les sables sont non fracturés, le déplacement pendant la phase d'invasion de gaz et de pétrole s'effectue par un flux dans un milieu poreux sous des conditions de hauts gradients de pressions et de températures élevées (Dusseault, 2002).

bord de la ceinture de plissement et de faille de chevauchement des montagnes Rocheuse canadiennes (Fowler and Riediger, 2000). Les hydrocarbures issus du pétrole léger auraient donc migré par transport hydrodynamique sur de longues distances, en direction du Nord-est, vers l'emplacement des gisements actuels et auraient subi diverses altérations et biodégradations qui les auraient progressivement transformés en bitume (Hein, 2006). Cette hypothèse ne permet cependant pas d'expliquer les volumes considérables de bitume stockés sous forme de sables bitumineux, 100 fois le total de toutes les réserves de pétrole conventionnel de la province, rendant pour certains la théorie de l'origine marine inadéquate. Ainsi, selon une autre hypothèse, le pétrole léger qui a généré le bitume aurait une source continentale et proviendrait des processus de houillification (transformation de la tourbe en anthracite) survenus dans la région, dont les réserves en charbon sont exceptionnellement riches. Le charbon qui est une roche source non marine possédant une capacité non négligeable de production de pétrole serait à l'origine des sables bitumineux, les hydrocarbures d'origine marine n'y ayant que minoritairement contribué (Stanton, 2004).

Une fois expulsé de la roche source, le long des voies de migrations ou dans les réservoirs peu profonds, le pétrole brut peut subir diverses modifications dans sa composition. Parmi les processus responsables de ces altérations, la biodégradation et la maturation thermique sont les plus courants, mais le fractionnement par évaporation, le «water washing» ou le déparaffinage, par exemple, peuvent également y contribuer (Zhou et al., 2008). La transformation du pétrole léger normal en huiles extra-lourdes ou en sables bitumineux implique principalement la biodégradation effectuée par des microorganismes charriés par de l'eau oxygénée présente dans des cellules de circulation plus proches de la surface, intervenant lorsque le pétrole subit des mouvements ascensionnels. Ce phénomène ne se produit que lorsque la température du gisement est inférieure à 80°C (Wilhelms et al., 2001). L'action microbienne s'attaque principalement aux molécules légères, laissant en place les fractions lourdes et complexes. Les pétroles ainsi dégradés deviennent plus visqueux, plus riches en souffre, en résines, en asphaltènes et en métaux lourds (particulièrement du nickel et du vanadium), et diminuent en qualité (Zhou et al., 2008).