La matière organique: les échanges entre réservoirs

Cours de
Sédimentologie approfondie
(GEOL-F - 421)
Année 2008-2009 Organic matter
Xavier Devleeschouwer

La matière organique: introduction
La matière organique est une composante banale des roches. Elle est présente dans
presque tous les types de roches mais en concentration très faible.
La granulométrie joue un rôle essentiel: les sédiments les plus fins présentent quasi toujours
des concentrations plus élevées en Carbone Organique Total (COT).
- les sédiments carbonatés contenant au moins 0,3 à 0,6 % de CO et
- les sédiments argileux contenant au moins 1 % de CO
>>> sont des roches-mères potentielles des pétroles
Quelle est l’origine, la composition et la répartition de la matière organique ??
La matière organique c’est essentiellement du carbone, élément fondamental de la chimie du
vivant avec l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le phosphore
Atome de carbone (C)
- n° atomique: 6
- masse atomique: 12,011
- isotopes stables: 12C, 13C
- isotope radioactif naturel: 14C
Couche K
(n=1)
Couche L
(n=2)
6 électrons (e-) dont 4 électrons célibataires qui interviennent
dans les liaisons de covalence, le carbone est tétravalent

La matière organique
Le carbone minéral correspond au carbone oxydé
CO2(+4) ou CO (+2)
CaCO3(+4) ou FeCO3(+4)
Le carbone organique correspond à la forme réduite du carbone
CH4(-4)
Chaque atome de carbone peut former des liaisons covalentes fortes et partage 1, 2 ou 3
électrons de sa couche externe formant ainsi des liaisons carbonées simples, doubles ou
triples.
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Les diffé érentes formes allotropiques du carbone pur dans la nature: rentes formes allotropiques du carbone pur dans la nature:
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diamant, graphite, les fullerè ènes et le carbone amorphe nes et le carbone amorphe
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La matière organique
Le diamant diamant (système cubique) se retrouve dans les kimberlites et dans certaines roches issues d’un impact
d’astéroïde.
La structure tétraédrique est très résistante, il est utilisé sur les scies des roches et sur les têtes de trépan de
forages.
Le graphite graphite se retrouve dans les roches métamorphiques (micaschistes et gneiss). La structure hexagonale
disposée en feuillets (plans parallèles).
Il a une bonne conductibilité électrique et thermique. Il est utilisé comme lubrifiant, comme électrode dans les
piles et comme « mine » des crayons.

La matière organique
Représentation de la molécule la plus courante de fuller fullerè ène ne comportant 60
atomes de carbone dont l’assemblage ressemble à un ballon de football.
Certaines molécules comportent jusqu’à 400 atomes de C. Ces molécules
synthétiques sont utilisées dans les applications industrielles comme
superlubrifiants et supraconducteurs.
Des fullerènes naturels sont décrits par après dans:
- des shungites [ roches métamorphiques très riches en matière organique
datant de 2 Ga ]
- des fulgurites [ roches vitreuses formées lorsque la foudre atteint un sol
constitué de grains siliceux comme le sable, le grès … ]
- des impactites [ roches formées lors de l’impact d’un astéroïde ]
- les dépôts de la limite Crétacé-Tertiaire et Permo-Trias
- les météorites carbonées
Le carbone amorphe carbone amorphe (contient des traces d’hydrogène et d’oxygène) est produit par décomposition
thermique de substances carbonées et durant les incendies si la combustion des matières organiques est
incomplète. On retrouve ces noirs de carbone naturels dans les charbons, dans les sols et les sédiments
marins.