Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures - SVT - Première S

Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures - SVT - Première S

Découvrez ce cours de SVT gratuit niveau Première S, rédigé par notre professeur, sur le chapitre "Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures". Ce cours est la première partie du thème "Tectonique des plaques et géologie appliquée" du programme de Sciences de la Vie et de la Terre de 1ère S.

La première partie de ce cours de SVT gratuit porte sur la tectonique des plaques et le dépot de la matière organique, à travers les lieux de formation des hydrocarbures ainsi que le dépot et la conservation des hydrocarbures. Vous étudierez ensuite l'enfouissement et la transformation de la matière organique en hydrocarbures, puis la migration et le piegeage des hydrocarbures.

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Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures - SVT - Première S

Le contenu du document

 

Le terme d’hydrocarbure regroupe une famille de molécules chimiques d’origine organique. La formule générale d’un hydrocarbure s’écrit CnH2n. Ces hydrocarbures sont l’une des principales sources d’énergie utilisées actuellement : leur combustion libère de l’énergie thermique. Il existe trois types d'hydrocarbures :

  • Les hydrocarbures liquides, comme le pétrole
  • Les hydrocarbures gazeux, comme le méthane
  • Les hydrocarbures solides, comme le charbon

 

TECTONIQUE DES PLAQUES ET DEPOT DE LA MATIERE ORGANIQUE

Les hydrocarbures se sont formés pendant le jurassique (-200 à -145 millions d'années), qui est une époque interglaciaire avec des continents majoritairement placés sur la zone équatoriale.

 

LIEUX DE FORMATION DES HYDROCARBURES

La formation du pétrole implique des zones géographiques possédant une forte accumulation de matière organique au sein des sédiments. 

 

  • Les marges passives

Les marges passives sont constituées par une croute continentale amincie fracturée par des failles délimitant des blocs basculés particulièrement favorable à l’accumulation de sédiments. De telles zones sont observées au bord des océans en extension, au niveau de la bordure immergée des continents (Figure 1). Ces bassins sédimentaires sont particulièrement favorables à l’accumulation de grandes quantités de sédiments, on parle alors de bassin sédimentaire.

Exemple de marge passive : Golfe du Mexique

Contrairement à la marge active qui est une frontière océan-continent en subduction, la marge passive est une frontière ne présentant pas d’activité tectonique.

Structure de la marge passive - Cours SVT Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures

Figure 1 : Structure de la marge passive (Source : http://svtmarcq.blogspot.fr/)

 

  • Le rift

Un rift est une zone où la croûte continentale s'amincit sur plusieurs centaines de kilomètres de long et plusieurs dizaines de kilomètres de large. Il aboutit à terme à la formation d'un océan. Le processus de formation d'un rift se nomme le « rifting ». Les sédiments "pre-rift" sont loin de rift, et les sédiments "syn-rift" s'accumulent dans le bassin et tendent à le combler (Figure 2).

Exemple : La mer Rouge a été créée par un phénomène de rifting.

Au cœur d'un rift, plusieurs phénomènes tectoniques sont propices à la formation des hydrocarbures :

- La phase de fracturation de la croûte forme un bassin dans lequel les sédiments s'accumulent.

- L'amincissement permet un enfoncement rapide de ces sédiments.

Caractéristiques d'un rift - Cours SVT Tectoniques des plaques et recherche d'hydrocarbures

Figure 2 : Caractéristiques d’un rift (Source : Univ. Leicester, Royaume-Uni)

 

DEPOT ET CONSERVATION DES HYDROCARBURES

Le dépôt de quantité importante de matière est une condition nécessaire mais pas suffisante, il est également indispensable que se produise un enfouissement rapide de cette matière. Au sein des bassins sédimentaires on observe un affaissement lent de la lithosphère entraînant un dépôt progressif de sédiments sous une profondeur d'eau constante : ce phénomène est appelé : subsidence.

Trois conditions sont nécessaires pour que la matière organique se transforme en hydrocarbures :

- Une forte productivité de matière organique, pour avoir de grandes quantités de carbone 

- Une faible teneur en oxygène 

- Un fort taux de sédimentation pour que la matière organique soit rapidement enfouie et peu de temps en contact avec l'air chargé en dioxygène.

 

ENFOUISSEMENT ET TRANSFORMATION DE LA MATIERE ORGANIQUE EN HYDROCARBURES

Les couches sédimentaires s’enfouissent naturellement sous l’effet de leurs propres masses et à la suite de leur couverture par de nouveaux dépôts. Au cours de ce phénomène et au-delà de 1 000 mètres de profondeur sous le plancher océanique, les résidus minéraux des boues de sédimentation se solidifient en une roche relativement imperméable appelée « roche-mère ». Cette roche est le lieu de formation du kérogène : composé visqueux intermédiaire contenant à la fois des molécules d’hydrocarbures déjà formées et des molécules organiques pas encore dégradées.  

Au fur et à mesure de l’enfouissement et sous l’effet de la pression et de la température, le kérogène se transforme en hydrocarbures. Des hydrocarbures gazeux (le méthane) sont également générés lors de la transformation du kérogène.

 

MIGRATION ET PIEGEAGE DES HYDROCARBURES 

MIGRATION DES HYDROCARBURES

Il existe deux types de migration : primaire et secondaire (Figure 3)

 

  • Migration primaire

Le pétrole brut initialement contenu dans la roche-mère migre vers une roche-réservoir. Ce passage du pétrole de la roche mère à la roche réservoir est appelée « migration primaire » et s’effectue grâce à la poussée d’Archimède. Les principales roches-réservoirs sont essentiellement des sables plus ou moins compactés en grès. Ils sont formés de petits grains siliceux de type quartz ou feldspaths. En général, ces roches proviennent de la dégradation de granites continentaux.

 

  • Migration secondaire

La migration verticale ascendante du pétrole au sein de la roche réservoir est appelée « migration secondaire » : le pétrole s’accumule dans la partie superficielle de cette roche. Cette migration du pétrole est bloquée par une formation géologique imperméable appelée « roche-couverture ». Une accumulation de pétrole associé à de l’eau et du gaz se forme alors dans la roche-réservoir en dessous de la roche-couverture. Les roches couvertures sont souvent des argiles.

Migration du pétrole de la roche mère vers la roche réservoir - Cours SVT Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures

Figure 3 : Migration du pétrole de la roche mère vers la roche réservoir

(Source : http://haldimand.petrolia-inc.com/)

 

PIEGEAGE DES HYDROCARBURES

L’ensemble roche-réservoir/roche-couverture forme une structure dite « piège à pétrole ». Il existe différents types de « pièges à pétrole » par lesquels la présence d’une couche argileuse bloque la remontée des hydrocarbures (figure 4) :

- Un anticlinal : Un anticlinal est une série de strates sédimentaires successives bombées « vers le haut ». On retrouve parfois des anticlinaux qui constituent des pièges stratigraphiques. 

- Une faille : normale ou inverse, peut mettre en contact des strates d’âges différents  et créer un piège à pétrole. 

- Discordance et biseau sédimentaire : formant un piège stratigraphique.

- Dôme de sel : (appelé diapir)  masse de sel formée en profondeur qui remonte sous l’effet de la température et de la pression. En s’élevant, elle traverse des couches perméables et subdivise les réserves de pétrole. Exemple : le golfe du Mexique. 

Différents types de pièges à pétrole - Cours SVT Tectonique des plaques et recherche d'hydrocarbures

Figure 4 : Différents types de pièges à pétrole (Source : http://www2.ggl.ulaval.ca/)

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