MODULE 1 :LES ROCHES SEDIMENTAIRES FORMATION EN PRODUCTION PETROLIERE. Presenté: par Jean Jacques NZIGOU MANDJI Ingénieur Géologue MS.C Exploitation des Mines Consultant en sécurité des projets exploration-exploitation QUALIGAB INGENIERIE & SERVICES QHSE Module 1 : Les roches exogènes Rappels : les différents types de roches Qui se sont formées ou proviennent de l’intérieur de la croûte terrestre Roches endogènes Qui se sont formées à la surface de l’écorce terrestre Roches exogènes Roches résiduelles Métamorphiques Roches sédimentaires Magmatiques Volcaniques Plutoniques Les roches exogènes ne représentent que 5% du volume des roches de la croûte terrestre mais couvrent 75% de sa surface. I. Processus Altération Erosion Transport Roches meubles ROCHES RESIDUELLES Dépôt ROCHES SEDIMENTAIRES Diagénèse Roches consolidées I. Processus 1. ALTERATION : Ensemble de processus qui vont "ameublir" une roche et rendre sa matière mobilisable. • Altération chimique • Altération mécanique Agents d'altération = agents atmosphériques, biologiques, tectoniques, …. 2. EROSION : Mobilisation de cette matière 3. TRANSPORT : Agents de transport = eau, vent, glaciers 4. DEPOT : Particules : dépôt par gravité (agents de transport plus assez énergique) Ions : précipitation ( saturation / organismes vivants) Formation d'un sédiment fait de particules élémentaires 5. DIAGENESE : Ensemble des processus qui affectent un dépôt sédimentaire et le transforme progressivement en roche sédimentaire consolidée (compaction, cimentation). II. Classification des roches exogènes ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) Lapiaz = figures de dissolution sur calcaire pur DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) II. Classification des roches exogènes ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE Cimentation ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES EXOGENES ROCHES DETRITIQUES III. Roches sédimentaires détritiques ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES DETRITIQUES III. Roches sédimentaires détritiques Définition : Roches détritiques constituées de particules (éléments figurés) issues de l'altération de roches préexistantes (fragments de roche ou de minéraux). Ces particules peuvent être liées entre elles par une phase de liaison. Eléments figurés Phase de liaison Phase de liaison : • Matrice (grains fins d'origine détritique) • Ciment (précipitation) III. Roches sédimentaires détritiques Classification selon la taille des éléments figurés (quelle que soit leur nature) et sur la présence ou non d’un ciment Classe Rudite 3 tailles Taille Roches meubles Roches consolidées > 2mm Blocs Galets Graviers Conglomérats = 6 roches Arénite 2mm - 63μm Sables Grès Lutite < 63μm Silts Argiles Pélite III. Roches sédimentaires détritiques Lutites : Argiles (meubles) Pélite (consolidées) Fort pouvoir adsorbant (argiles gonflantes) fins grains de quartz (silts) • Siltites (grain fins) • Argilites (grain très fins) fine boue calcaire minéraux argileux Pélite Argiles III. Roches sédimentaires détritiques Arénites : Sables (meubles) Grès (consolidé) • Minéraux isolés en grains (Quartz, feldspaths, micas) • Débris coquilliers calcaires (de 0 à 100%) • Classement / nature éléments figurés et ciment • Ciment : carbonaté, siliceux, ferrugineux, … consolidation 1 cm Sable 1 cm Grès III. Roches sédimentaires détritiques Rudites : Eléments grossiers = transport peu important et/ou forte énergie (formation continentale et frange littorale) Conglomérats (consolidé) • Poudingues : élément figurés arrondis • Brèches : éléments figurés anguleux • polygéniques : élément de différentes origines • monogéniques : éléments de même origine Poudingue 1 cm Brèche 1 cm II. Classification des roches exogènes ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES DETRITIQUES IV. Roches sédimentaires chimiques • Précipitation (par concentration) d'éléments dissous dans une solution (H20) Classe Calcaires (CaCO3) Siliceuses (SiO2) Noms Description Calcaire Oolithique petites sphères de CaCO3 (< 2 mm) autour d’un noyau. Calcaire Pisolithique sphères deCaCO3 (>2 mm) Calcaire Dolomitique Travertin noyaux Sources d’eaux chargées en CaCO3 avec débris ou empreintes de végétaux Silex Concrétion de Silice dans Calcaires et Marnes Sel gemme (Halite) Evaporites Calcaire (CaCO3) + Dolomie CaMg (CO3)2. NaCl. Evaporation d’une solution de chlorure de sodium (ex. évaporation d’eau de mer) CaSO (H O) . Evaporation d’une solution de Calcaire Gypse oolithique 4 2 2 sulfate de calcium IV. Roches sédimentaires chimiques • Précipitation (par concentration) d'éléments dissous dans une solution (H20) Classe Calcaires (CaCO3) Siliceuses (SiO2) Noms Description Calcaire Oolithique petites sphères de CaCO3 (< 2 mm) autour d’un noyau. Calcaire Pisolithique sphères deCaCO3 (>2 mm) Calcaire Dolomitique Calcaire (CaCO3) + Dolomie CaMg (CO3)2. Travertin Sources d’eaux chargées en CaCO3 avec débris ou empreintes de végétaux Silex Concrétion de Silice dans Calcaires et Marnes Sel gemme (Halite) NaCl. Evaporites Ex: évaporation d’eau de mer Gypse CaSO4 (H2O)2 IV. Roches sédimentaires chimiques Halite Silex Paludier Gypse Gypse Silex avec gangue « cortex » calcaire Travertin V. Roches sédimentaires biochimiques ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES DETRITIQUES V. Roches sédimentaires biochimiques • Tests d’organismes ayant fixé des éléments dissous dans l’eau Classe Noms Calcaire Lumachelles Calcaires (tests d’organismes calcaires) Siliceuses (tests siliceux) Calcaire à Polypiers (restes d’organismes carbonés – Matière organique) Débris de lamellibranches Construction récifale,coraux. Craie Débris d’algues unicellulaires (Foraminifères, Coccolithes) Falun Sable calcaire avec débris de coquilles de lamellibranches et de gastéropodes. Diatomites Tourbes Carbonées Description Débris de coquilles de diatomées. Très légère. Absorbant, abrasif. Débris végétaux (mousses) Lignites Débris végétaux “supérieurs”.Structure fibreuse, ligneuse. Charbon Dépôt végétal. Grande concentration de Carbone. Pétrole Matière organique Hydrocarbures. Dégradation du plancton par des bactéries. Solide = Asphalte. V. Roches sédimentaires biochimiques Calcaire à polypiers et polypiers Lumachelle Craie et coccolithophoridés Falun V. Roches sédimentaires biochimiques • Tests d’organismes ayant fixé des éléments dissous dans l’eau Classe Noms Calcaire Lumachelles Calcaires (tests d’organismes calcaires) Siliceuses (tests siliceux) Calcaire à Polypiers (restes d’organismes carbonés – Matière organique) Débris de lamellibranches Construction récifale,coraux. Craie Débris d’algues unicellulaires (Foraminifères, Coccolithes) Falun Sable calcaire avec débris de coquilles de lamellibranches et de gastéropodes. Diatomites Tourbes Carbonées Description Débris de coquilles de diatomées. Très légère. Absorbant, abrasif. Débris végétaux (mousses) Lignites Débris végétaux “supérieurs”.Structure fibreuse, ligneuse. Charbon Dépôt végétal. Grande concentration de Carbone. Pétrole Matière organique Hydrocarbures. Dégradation du plancton par des bactéries. Solide = Asphalte. V. Roches sédimentaires biochimiques Pétrole Carbonifère Lignite Tourbe Charbon VI. Roches résiduelles ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES DETRITIQUES VI. Roches résiduelles Résidu solide laissé sur place par l’altération. Meubles (argiles) ou consolidés. Exemple La Bauxite Formé par l’altération des roches endogènes et exogènes, ou des aluminosilicates. Elimination des éléments solubles - Concentration en Al (peu soluble) (Faits d’hydroxydes d’Aluminium) Colorée en rouge par les Oxydes de Fer II. Classification des roches exogènes ROCHES PREEXISTANTES ALTERATION CHIMIQUE (Dissolution, Hydrolyse, …) RESIDUS Pas de transport DEBRIS (particules solides) IONS (mis en solution) Transport et précipitation Évolution sur place Transport et utilisation par des organismes Transport et dépôt DIAGENESE Cimentation ROCHES CHIMIQUES ROCHES RESIDUELLES DESAGREGATION MECANIQUE (Cryoclastie, …) ROCHES BIOCHIMIQUES ROCHES SEDIMENTAIRES ROCHES EXOGENES ROCHES DETRITIQUES VII. Description macroscopique des roches • La texture - homogène : aspect lisse - granulaire : toucher rugueux = éléments figurés dans une phase de liaison • Dureté (Echelle de Mohs) - Se raye à l'ongle, à l'acier ? - Raye le verre ? • Débit (cassure de la roche) - Massif - Friable - Conchoïdal VII. Description macroscopique des roches Voir p 33 du fascicule • Couleur - Gris, noir: présence de matière organique - Ocre, rouge : présence d'oxyde de fer • Test HCl (acide chlorhydrique) Réaction à l'HCl => présence de CaCo3 (roche calcaire) • Eléments constitutifs - Eléments figurés : taille, forme, nature (test HCl, dureté, …) - Phase de liaison : type (ciment ou matrice), nature, … Nom de la roche Exemple de procédure de reconnaissance des roches sédimentaires Texture Homogène et/ou lisse Hétérogène – rugueuse granulaire Test HCl Test HCl Galets Graviers Sables Conglomérat Conglo. calcaire Arrondis Poudingue Nature : - des éléments figurés - de la phase de liaison Anguleux Brèche C. oolithique Halite Forme des éléments figurés C. bioclastique Gypse Attention : Ce tableau n'est pas exhaustif ! > 2 mm Autres … C. lithographique Salé < 2 mm Polypiers Bioclastes Oolithes Craie Non salé Taille des éléments figurés Calcarénite tendre + bulles sales Pulvérulent Compact tendre cass. conchoïdale Goût R. détritique siliceuse Nature des éléments figurés Colle si humide C. à polypiers Silex R. évaporitiques Lité blanc Cassure Marne Raye le verre Se raye à l'ongle Densité très faible Argiles Dureté Argilite Dureté Pulvérulent tendre Diatomite Cass. conchoïdale Négatif Grés Cassure Irrégulière Positif Calcaire Positif Calcaire Négatif
