CHAPITRE III LA STRUCTURE GEOLOGIQUE DU BASSIN ET
FORMATION DU PETROLE
Les
sédiments qui proviennent de l'érosion des continents contiennent
une certaine proportion de matière organique qui est
transportée et déposée dans les bassins
océanique et lacustres ensemble avec les particules minérales, A
cette matière organique terrigène s'ajoute celle provenant de la
biomasse du bassin océanique ou lacustre lui-même c'est-a-dire
les reste organiques issus de la destruction des algues, des
bactéries et des planctons, L'ensemble constitue « la
matière organique sédimentaire « qui, au cours de son
enfouissement, sous l'influence de la température, Se dégrade
progressivement en perdant dans un premier temps des constituants
oxygénés sous forme de CO2 et HO2, c'est le stade de la
« Diagénèse » étape au cours de
laquelle, l'oxygène libre contenu dans l'eau de mer est
rapidement consommé par l'oxygène d'une partie de la
matière organique, ceci entraine le fait que les conditions dans
les sédiment deviennent rapidement des condition anoxiques
c'est-a-dire sans oxygène et, on parle aussi de « milieu
anaérobie ».
La matière organique composée de Carbone,
hydrogène, oxygène et azote dans les milieux anaérobiques
qui n'ont pas besoin de l'O2 libre. Pour leur métabolisme,
ces bactéries anaérobies vont puiser l'oxygène et de
l'azote dans les molécules organiques pour ne laisser dans ces
dernières que l'Hydrogène et le Carbone : c'est la
« dégradation biochimique » de la matière
organique.
Le carbone et l'hydrogène vont s'unir ou s'associer
pour former de nouvelles molécules essentiellement composées de
ces deux éléments et qu'on appelle hydrocarbures ou carbures
d'oxygène.
Une de premières molécules qui se forme est le
« méthane » (CH4) (gaz naturel), qui est
un gaz biogénique parce qu'il est issu de la dégradation
biochimique. C'est cela l'origine des gaz naturels.
Au fur et à mesure que les sédiments s'empilent
sur les plancher océanique ou lacustre, l'enfouissement devient
très important, les molécules d'hydrocarbures amenées
à des températures et des pressions de plus en plus
élevées, deviennent très complexes. Les
dégradations passent alors de biochimiques régies par les
bactéries, thermiques (régies par l'élévation de la
température).
C'est le stade de « catagenèse »
dont le début se situe entre 60 et 120°C (en fonction du gradient
géothermique local). Pour une profondeur de 1500 à 4000m, la
principale étape de la formation de l'huile (pétrole brut) et des
HC légers.
L'étape suivante, correspondante à des
températures et pressions plus importante et celle d'une
évolution très avancée appelée
« métagenèse », au cours de laquelle on
assiste à la formation « gaz sec » (méthane)
par craquage des HC précédemment formées et du
kérogène résiduel : c'est le méthane tardif.
III.1. TRANSFORMATION DES MATIERES OEGANIQUE EN
HYDROCARBURE
Un gisement de pétrole ou de gaz est une accumulation
d'hydrocarbure emprisonnés sous pression dans les interstices d'une
roche poreuse, le plus souvent calcaire, grès, ou sable comprimé
d'origine sédimentaire, d'où il leur est impossible de
s'échapper : un gisement est donc un piège constitué
par une anomalie du sous-sol, anticlinal, donc, faille ou coin.
Les terrains sédimentaires ont été
formés, tout au long de l'histoire de la terre, par l'action
érosive des forces naturelles : pluies, neige, vent, cours d'eau
vagues de la mer, glaciers, entrainant des débris rocheux
arrachés à la surface du sol et finalement déposés
au fond des estuaires, des mers et des océans sous l'effet du poids des
alluvions suivantes, les grains de sable ou d'argile de certaines couches de
sédiments sous-marins ont ensuite été compactés
pour donner des argiles, des schistes ou des calcaires durs. Ils peuvent
également avoir été cimentés par des apports
secondaires de calcite ou de silice véhiculée avec les eaux
souterraines : c'est le cas des grès et des sables
agglomérés.
D'autres roches sédimentaires ont une origine
chimique : il s'agit de sels en dissolution dans l'eau de mer pouvant se
déposer au fond lorsque le taux de saturation vient à être
dépassé ce qui est le cas des carbonates de calcium (calcaire) ou
de magnésium (dolomie). De même, l'évaporation du milieu
marin laissera un gisement de chlorure de sodium (sel gemme ou de sulfate de
calcium (gypse et anhydrite).
En fin, certains terrains pétrolifères sont de
prorcemances purement organiques, soit animale comme les coraux ou comme ces
minuscules coquillages appelés foraminifère dont les squelettes
fossilisés constituent une roche d'apparence calcaire, soit
végétale comme certaines algues capables de former des relifs
analogues à ceux des polypiers.
A l'heure actuelle, on a recours essentiellement à la
théorie biogénique ou organique pour expliquer l'origine du
pétrole. En effet, d'après ces théories, le pétrole
provient de la transformation des matières organiques d'origine animale
ou végétale (dont les constituants majeurs sont les
protéines, les lipides et les glucides).
En milieu marin, la matière organique est produite par
le phytoplancton (algues) le zooplancton et les bactéries,
l'accumulation de cette matière organique dans les sédiments
à grain fin (argile, vase calcaire fine) donne naissance aux roches dite
sapropéliennes ou roche-mères.
Dans un milieu confiné (lacs, lagunes, dettas) et par
conséquent réducteur, une partie de la matière organique
stockée dans les boues, sapropéliques donc incorporée dans
les sédiments subit l'action des bactéries anaérobies
(fermentation anaérobies) qui transforment les lipides et les protides
en hydrocarbures.
C'est la phase de la diagénèse au cours de
laquelle se forment dans les sédiments essentiellement le
kérogène (résidu organique totalement insoluble) et
accessoirement du méthane et du protopétrole. On enregistre au
cours de la diagénèse, la perte en azote et en oxygène
sous forme du CO2. La seconde phase est qualifiée de
catagenèse ; elle voit la transformation par dégradation
thermique, du kérogène en hydrocarbure (condition requises :
1500 à 2000m de profondeur ; 60 à 100Oc) elle est
caractérisée aussi par la perte en CO2,
H2O, N2.
Il est à signaler qu'à partir d'un
kérogène de composition donnée, se forment d'une par des
hydrocarbures enrichis en hydrogène, et d'autre par un
kérogène résiduel appauvri en hydrogène.
Cela nous pousse à parler de la mise en place des
pétroles.
1) Migration (primaire)
Pour constituer des gisements, il est nécessaire de
mobiliser les hydrocarbures pour les faire passer dans les parties les plus
poreuses de la roche-mère (réservoirs poreux). Cette migration
est le plus souvent une filtration lente à travers des roches plus ou
moins poreuses ; mais peut aussi se faire par circulation dans les
fissures ouvertes, pour arrêter la propension (due à la faible
densité, à la non miscibilité à l'eau et à
la volatilité) du pétrole à migrer vers les zones
superficielles de l'écorce, il faut l'existence d'un soit (ou un mur)
imperméable, et d'une roche-magasin (grès, calcaire
bréchique ou dolomitique) capable de l'empêcher de se disperser
dans les formation trop poreuses.
Retenons qu'une roche-magin ou roche réservoir est
faute roche dans laquelle s'est accumulé du pétrole et dont on
peut l'en extraire par sondages, peut ou galeries. La roche-magin doit
être assez poreuse pour qu'une quantité notable de pétrole
s'y accumule et assez perméable pour que le pétrole contenu
puisse être extrait par simple écoulement filtrant
(percolation).
2) ACCUMULATION
C'est par un mécanisme de migration dite secondaire que
le pétrole passe du réservoir pour s'accumuler dans les
pièges.
Il peut y avoir dans certains cas la dismigration
c'est-à-dire la fuite du pétrole hors du piège soit pour
aller se piège dans une autre position, soit pour s'échapper vers
la surface du sol d'où les indices de pétrole et de gaz (indices
qui sont à l'origine des « feux éternels » en
mésopotamie).
Les meilleurs pièges à pétrole sont
constitués par des anticlinaux à grand rayon de courbure, les
zones de faille inverses, les discordants angulaires et dans certain cas des
diapirs mis en évidence par des techniques géophysiques.
Selon la « théorie anticlinales »
le gaz, le pétrole liquide et l'eau de gisement (eau salée qui
accompagne le pétrole) se superposent par ordre de densité,
quelle que soit la structure et la forme qu'affecte la roche-magin. Gaz et
pétrole s'accumulent dans les parties les plus hautes qui constituent
des pièges à pétroles (traps).
Signalons par ailleurs que les séries
pétrolifères sont constituées par des alternances de
couches sableuses et couches marneuses ou argileuses (tous les termes
intermédiaires sont représentés) on note aussi des
dolomies caverneuses, des calcaires récifaux plus ou moins caverneux ou
fissurés.
Retenons enfin que les séries
pétrolifères se sont formés dans des aires de subsidences,
d'où la conclusion selon laquelle le pétrole prend naissance dans
des couches sédimentaires détritique en bordures des
géosynclinaux en voie de subsidence.
3. PIEGES A PETROLE
Ce sont des structures favorables à l'accumulation
du pétrole. Quant à la nature de la roche-magin, il peut s'agir
d'un grès, d'un calcaire bréchique ou dolomitique.
Les meilleurs pièges à pétrole
sont :
Ø Des anticlinaux (Fig 32, Fig 33), les couches
sédimentaires de l'écorce terrestre sont redressées et
plissées sous forme de montagnes.
Ø Des biseaux de faille (Fig 34, Fig 34bis) : la
faille interrompt la continuité du réservoir et stoppe la
migration secondaire
Ø Structure diapiriques en champignons ou en
cônes (Fig 35, fig 36) : les dômes de sel remontent des zones
profondes, percent et rebroussent les couche à travers lesquelles ils
passent ou contre lesquelles ils butent.
Ø Discordance : il ya dépôt des
couches horizontales sur des couches plissées autrement orientées
(Fig 37)
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