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Chapitre 14
Juin 2014
TECTONIQUE DES PLAQUES APPLIQUEE : PROSPECTION DES RESSOURCES
PETROLIFERES
formation d’un gisement : (rappel 2nde) : http://www.youtube.com/watch?v=jiC06N1rWWQ
Un océan peut naître (Mer Rouge actuelle) de la fracturation d’un continent : l’Océan Atlantique Sud est ainsi né de la
fracturation il y a -140 Ma d’un continent regroupant l’ Amérique du Sud et l’Afrique : cette fracturation est complète quand
se met en place une dorsale dont l’activité engendrera l’expansion océanique : les 2 bordures du continent fracturé, zones
de transition océan / continent, sont appelées marges passives.
Dans certains cas, les conditions de sédimentation dans ces marges permettent la genèse du pétrole.
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I / NAISSANCE D’UN OCEAN ET DE SES MARGES PASSIVES
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A/ Caractères généraux d’une marge passive
B/ la phase continentale : naissance du rift
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Il existe des régions où la fracturation d’un continent est visible : ce sont les rifts ou fossés d‘effondrement . Ils peuvent
être avortés (fossé rhénan, en Alsace) ou en activité comme dans la région des Grands Lacs, à l’Est de l’Afrique, où un
océan est en formation.
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rift = bassin long, étroit, limité par un système de failles normales qui témoignent d’une tectonique en extension, de
mouvements divergents, résultant d’un étirement lithosphérique crustal continental où l’extension se traduit par
l’apparition de failles normales délimitant des blocs basculés/ Conséquence : un amincissement de la croûte s’opère, ce qui
entraîne un affaissement (subsidence) du rift dont le fond est souvent avec lacs ou bras de mer et des sédiments se
déposent dans les fossés entre les blocs basculés. Cela entraîne aussi une montée asthénosphérique avec activité
volcanique plus ou moins intense au niveau du rift et des dépôts volcaniques. Le rifting s’achève quand la montée de cette
asthénosphère entraîne la naissance de la dorsale à l’origine d’une formation et de la mise en place de la lithosphère
océanique.
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Le rifting est la période pendant laquelle les phénomènes tectoniques sont continentaux seulement et cesse quand la
dorsale se met en place et que débute l’expansion océanique.
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C/ Genèse et évolution de la lithosphère océanique
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A l’axe de la dorsale, 10 à 20 km de lithosphère océanique se créent, essentiellement de la croûte, à basaltes et gabbros
issus du refroidissement d’un magma dont la genèse à l’axe de la dorsale se fait à partir d’un manteau supérieur solide
dont le point de fusion est atteint par décompression adiabatique (remontée à température fixe de 1300°C accompagnée
d’une baisse de pression) : avec un taux de 10-20% de fusion, le magma péridotitique asthénosphérique conduit à un
magma basaltique en surface et s’accumule dans une chambre magmatique : une partie refroidit lentement, cristallise en
gabbros à gros minéraux alors que le reste parvient en surface et se refroidit au contact de l’eau en pillow lavas (basaltes
en coussins). La partie non fondue devient du manteau lithosphérique par refroidissement.
En s’éloignant de la dorsale, toute la lithosphère océanique s’épaissit et sa densité augmente : elle s’enfonce alors peu à
peu de 2500 m à plus de 5000 m de profondeur dans les plaines abyssales.
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D/ Marges passives et expansion océanique
Pendant l’expansion, la marge continentale active (sismicité et volcanisme lors du rifting) devient passive. Son évolution
est surtout liée à son enfoncement (subsidence) : le socle fracturé s’enfonce mais la profondeur de la marge passive
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immergée n’augmente pas car l’enfoncement du socle est compensé par le dépôt de sédiments parfois très abondant
venant de l’érosion intense des continents proches et de dépôts marins de faible profondeur : ils sont post-rift.
Pour certaines marges (Niger, Gabon Angola …), l’épaisseur sédimentaire peut atteindre 10 km !
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II / TECTONIQUE DES PLAQUES ET RECHERCHE D’ HYDROCARBURES
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Modèle expliquant les séismes, le volcanisme intra et inter-plaque, l’orogenèse (formation des chaînes de montagnes, des
océans, la sédimentation sur les marges et les fonds), elle peut également orienter la recherche des ressources
énergétiques et en particulier des hydrocarbures.
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A/ Conditions de formation du pétrole
1/ des restes d’organismes morts (matière organique) se déposent
avec d’autres sédiments (souvent des argiles) en milieu lacustre
ou marin peu profond.
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2/ cette matière échappe, au moins en partie, à la dégradation par
les bactéries aérobies et par les organismes des fonds
3/ en conditions anaérobies (pénurie ou absence d’O2), cette
matière est dégradée par des bactéries anaérobies qui la
transforment en kérogène, ensemble complexe de molécules
enrichies en C + H, imbibant le sédiment minéral qui deviendra la
roche-mère des hydrocarbures. Le kérogène ne peut devenir
hydrocarbures qu’à des températures supérieures à 60°C, à une
profondeur suffisante (pression particulière) : à - 2 à - 5 km, entre
60°C et 150°C, les grosse molécules organiques du kérogène
deviennent des hydrocarbures liquides (pétrole brut) et
gazeux, à densité faible, tendant donc à quitter la roche
mère et à monter vers la surface, d’autant plus vite qu’il
existe un réseau de failles facilitant ce mouvement
ascensionnel : la rencontre d’un piège au cours du
parcours interrompt la migration et l’accumulation
dans ce piège s’effectue alors.
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Un piège est constitué :
- d’une roche réservoir, poreuse type calcaire ou grès
dans les pores de laquelle s’insinue la pétrole
- une roche de couverture, à roche imperméable type
saline, argile
- une structure géologique piégeant le pétrole dans la
roche réservoir (faille, anticlinal par exemple)
B/ Pétrole et contexte géologique associé
Les principales provinces pétrolifères connues (30% de la surface du
globe) sont liées à la tectonique des plaques : rifts, marges passives,
zones de collisions continentales …
Les marges passives (30%) et les rifts (31%) représentent 2/3 des
grands champs pétrolifères : ce sont donc les sites les plus
favorables à la recherche d’hydrocarbures.
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exemple : certaines régions, comme le Golfe Persique ont des
ressources pétrolières associées à une histoire géologique complexe
avec rift, marges actives, collision …
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C/ pétrole et marges passives
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Aujourd’hui, au niveau des marges passives de l’Est du Brésil et de l’ouest Africain (Niger, Gabon, Angola …), toutes issues
de l’ouverture de l’Atlantique Sud, il y a des gisements pétrolifères découverts ou non.
exemple : marge passive brésilienne : à 300 km au Sud de Rio de Janeiro et à 300 km au large des côtes brésiliennes, des
champs pétrolifères aux réserves considérables (huiles + gaz) ont été découverts depuis 7 ans. A - 2000 m, les forages ont
atteint la roche réservoir après 5000 m de sédiments
La roche mère correspond à des sédiments lacustres syn-rift (déposés pendant l’épisode de rafting = accrétion, à l’origine
de la séparation Amérique du Sud / Afrique de l’Ouest )
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1/ Les conditions anoxiques (sans 02) au sein du rift ont favorisé la conservation de la matière organique abondante
(kérogène)
2/ après la subsidence (enfoncement selon la gravité) de la marge passive alourdie de ses couches sédimentaires
épaisses, cette roche mère est aujourd’hui enfouie sous 5 km de sédiments et l’élévation de température et de pression
pendant cet enfoncement a transformé le kérogène en pétrole et gaz
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3/ les épisodes de sédimentation syn-rift et post-rift de la marge passive forment les roches réservoir (calcaires poreux
ici)
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4/ la couche de sel recouvrant le réservoir joue le rôle de couverture pour le piège à pétrole, liée à l’histoire de la marge
dont les eaux, isolées ou liées à l’océan ont subi des évaporations intenses entraînant une concertation et des dépôts
salins.
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Donc, tout, là-bas, dans l’histoire de cette marge passive brésilienne, a été réuni pour en faire une région à pétrole.
D’autres gisements sont donc présents dans la marge africaine : c’est pourquoi des compagnies off-shore explorent encore
le sous-sol africain.
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Prospecter coûte cher et forer aussi (c’et fastidieux et long) : cela ne se fait donc que pendant plusieurs années après avoir
réuni l’ensemble des indices nécessaires pour s’assurer de la présence d’un nouveau gisement, salutaire en période de
début de prise de conscience de la pénurie prochaine de ressources fossiles mondiales.
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BILAN
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Les gisements pétroliers sont très souvent dans des zones liées à la tectonique des plaques, en particulier les
rifts et les marges passives. Dans certaines de ces zones, les conditions nécessaires à la genèse de pétrole
sont réunies : accumulation de sédiments riches en matière organique, enfouissement indispensables à la
formation d’hydrocarbures, existence de pièges permettant l’accumulation de la ressource fossile.
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Tectonique des plaques et recherche d’hydrocarbures : http://www.youtube.com/watch?v=XJgtiKy87rc
Les hydrocarbures : http://www.youtube.com/watch?v=hopOvgVKqOc
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