Bassins Sédimentaires
Marges Divergentes Atlantiques
26- Marges Divergentes Atlantiques (A.1.2)
Dans ce chapitre, nous décrirons les caractéristiques pétrolières des marges divergentes de type Atlantique (fig. 13.1). Ces marges sont constituées par deux phases tectono-sédimentaires :
- Une phase transgressive, et
- Une phase régressive.
La phase transgressive se localise à la base de la marge, immédiatement au-dessus de la discordance associée à la rupture de la lithosphère. La phase régressive se situe au sommet. La limite entre ces deux phases sédimentaires est marquée par la surface basale de progradation majeure du Méso-Cénozoïque (pour les marges potérieures à la Pangée), en générale d'âge Turonien Moyen. La phase transgressive ressemble beaucoup aux bassins cratoniques revus dans le chapitre antérieur.
Figure 13.1- Ce schéma illustre, grossièrement, les bassins et les phases tectono-sédimentaires qui composent un offshore Atlantique. Le plus souvent, au-dessous d'un substratum précambrien ou paléozoïque, autrement dit, au-dessus du substratum, on reconnaît deux types de bassins sédimentaires: (i) Des bassins de type-rift induits par l'étirement de la croûte continentale et (ii) Une marge divergente. Les premiers forment l'infrastructure de la marge et sont antérieurs à la rupture de la lithosphère. La marge est postérieure à la rupture. La base de la phase transgressive de la marge est, le plus souvent, composée par des sédiments épicontinentaux peu profonds. Ceux-ci sont surmontés par des sédiments transgressifs à géométrie rétrogradante. Au-dessus des sédiments transgressifs, se dépose un intervalle régressif caractérisé par une géométrie progradante. La limite entre les sédiments transgressifs et régressifs est soulignée par une surface basale de progradation majeure. Pendant la phase transgressive, la profondeur de dépôt augmente, alors qu'elle diminue, progressivement, pendant la phase régressive.
L'offshore Angola (fig. 13.2), ou celui de l'Est des USA (fig. 13.7) peut être pris comme un offshore types des marges divergentes Atlantiques. Ces marges ne doivent pas être confondues avec les marges divergentes des mers marginales (contexte géologique compressif). Celles-ci sont associées aux bassins épisuturaux et, tout particulièrement, à ceux qui s'installent au-dessus des bassins d'arrière-arc (classe B.2.1.2). Quand en arrière d'un arc volcanique, l'étirement de la croûte continentale atteint une valeur b ± 4, la croûte se déchire. Ce déchirement permet la formation d'une croûte océanique nouvelle avec formation de chaque côté des plaques lithosphériques nouvelles d'une marge divergente non-Atlantique.
Les caractéristiques de ce type de marges sont très différentes de celles des marges Atlantiques :
- Elles sont associés à la formation des mégasutures :
- Elles se développent dans un contexte tectonique globalement compressif ;
- Elles se localisent à l'intérieur des mégasutures et surmontent, surtout, des bassins d'arrière-arc ;
- Les sédiments qui les composent sont, très souvent, raccourcis par des inversions tectoniques, plus ou moins accentuées (fig. 13.3 et 13.4) ;
- Le raccourcissement rend le paramètre pétrolier migration / timing très critique. L'âge des pièges structuraux (fermeture propre) est, souvent, postérieur à l'âge de la migration.
Figure 13.2- La marge divergente de l'offshore de l'Angola est caractéristique des marges Atlantiques évaporitiques. Sur cette coupe schématique, qui a été construite à partir de données sismiques, on constate que les sédiments (marge et bassins de type-rift) ont subit des extensions et compressions, plus au moins, importantes. Au Crétacé, une tectonique en radeaux avec une extension extrême et une légère contraction ont pris place. Au Cénozoïque moyen : (i) Une extension et une subsidence le long de la charnière Atlantique, sur le talus supérieur, (ii) Une extension et une subsidence le long de la limite croûte continentale / croûte océanique, sur le talus moyen et (iii) Des collapsus salifères au voisinage des parois salifères, sur le talus inférieur, peuvent, facilement, être mis en évidence. Au Cénozoïque Terminal : (i) Un soulèvement de la plate-forme avec érosion et troncature ; (ii) l'inversion de quelques bassins de type-rift et (iii) l'érosion du Canyon du Congo ont pris place. Cependant, sur le talus inférieur, au Cénozoïque Terminal, il y a eu réactivation des parois salifères, des chevauchements salifères et soulèvement de la couverture Crétacé / Paléogène. Finalement, au Plio-Pleistocène, il y a eu une extension au-dessus du paléo-escarpement suite au basculement vers l'Ouest du fond de la mer.
Les caractéristiques des marges divergentes du type Atlantique peuvent se résumer comme suit:
(i) Elles sont directement associées à la formation de la croûte océanique nouvelle ;
(ii) Elles s'installent au-dessus de bassins de type rift qui, en général, constituent leur infrastructure ;
(iii) Elles se développent à peu près parallèlement aux bassins de type-rifte sous-jacents ;
(iv) Leur substratum est souvent d'âge précambrien ;
(v) Leur substratum peut être constitué par des sédiments paléozoïques avec un potentiel pétrolier générateur.
Il faut éviter d'interpréter un substratum sédimentaire comme des bassins de type rift (infrastructure). Cette erreur a été faite assez souvent (fig. 13.3), en particulier sur la marge nord de l'Australie. Dans cette marge, le sous-système pétrolier générateur est localisé dans le substratum (argiles organiques du Dévonien).
Figure 13.3- Cette marge divergente post-Pangée s'est développée sur un substratum complexe dans lequel on reconnaît des sédiments paléozoïques. Ces sédiments ne doivent pas être interprétés comme des bassins de type rift. Les sédiments paléozoïques témoignent existence d'une chaîne plissée qui a été totalement pénéplainée. Ils sont les seuls sédiments qui peuvent avoir un potentiel pétrolier générateur. En effet, ils ont été, suffisamment, enfouis pour que leur matière organique puisse atteindre la maturation. Aucun bassin de type-rift n'est visible sur cette ligne. Ceux-ci se localisent probablement vers le SE. Les phases transgressives et régressives qui composent la marge divergente Atlantique sont bien visibles. Sur la ligne originelle, deux surfaces basales de progradation majeures, l'une d'âge albien et l'autre Cénomanien-Turonien, peuvent être mises en évidence dans la phase transgressive.
Fig. 13.4- Ces lignes sismiques de l'offshore de la Malaisie (offshore NO de Bornéo) illustrent la partie distale d'une marge divergente non-Atlantique. La partie proximale de ces marges s'installe au-dessus d'un bassin d'arrière-arc, tandis que la partie distale repose directement sur de la croûte océanique nouvelle. Sur ces lignes, qui sont grosso modo parallèle aux alignements structuraux, le raccourcissement sédimentaire n'est pas très bien visible. Les structures compressives sont beaucoup mieux marquées sur la ligne illustrée sur fig. 13.5, laquelle est perpendiculaire à l'axe des structures.
(vi) Elles sont allongés par des failles normales et plis d'entraînement. Ces derniers sont des antiformes, autrement d,t des structures extensives et non des anticlinaux (structures compressives) ;
(vii) Le régime tectonique prédominant est d'extension ;
(viii) Des intrusions argileuses et salifères sont assez fréquentes ;
(ix) Les sédiments peuvent localement être raccourcis par des régimes tectoniques compressifs. Le plus souvent, ces régimes tectoniques sont associés:
(i) à des glissements gravitaires ;
(ii) à des réajustements des plaques lithosphériques ;
(iii) aux contraintes induites par la mise en place de la croûte nouvelle (fig. 13.2 et 13.6).
Les raccourcissements des marges divergentes Atlantiques (fig. 13.3) sont locaux. Ils contrastent avec l'amplitude des structures compressives observés sur les marges divergentes non-Atlantiques comme par exemple celles visibles sur l'offshore profond du Nord-Ouest de Bornéo (fig. 13.4 et 13.5).
Mis à part certains cas particuliers, on peut dire que les marges divergentes du type Atlantique se développent dans les secteurs lithosphériques où le régime tectonique est extensif :
- Le
_1 (axe principal de l'ellipsoïde des contraintes effectives) est vertical, et
- Le
Figure 13.5- Cette ligne sismique est perpendiculaire à celle de la figure précédente. Elle est à peu près perpendiculaire aux alignements structuraux compressifs. Elle permet de comprendre pourquoi les offshores profonds des marges non-Atlantiques sont de plus en plus recherchés par les explorateurs. Dans ces offshores, dû au régime tectonique compressif global, on y trouve des pièges structuraux avec des surfaces fermées très grandes avec des réserves potentielles très importantes. En effet, sous des tranches d'eau importantes, il est de plus en plus probable qu'une exploitation rentable des hydrocarbures ne soit possible pour es réserves sont supérieures à 800-1000Mbbl et des productivités de l'ordre des 10.000-20.000 barils par jour.
Dans l'évolution d'un offshore Atlantique, les marges forment et caractérisent, la phase de séparation. Une discordance qui correspond souvent à une limite de cycle stratigraphique (cycle eustatique de 2e ou 3e ordre), sépare cette phase de la phase de fracturation qui caractérise la formation des bassins de type-rift sous-jacents. Ainsi :
- A la base de la marge, on constate une discordance (quelque fois angulaire), entre les sédiments d'eau peu profonde et les sédiments de la phase transgressive ;
- Les sédiments épicontinentaux d'eau peu profonde de la base de la marge (souvent infrasalifères) se déposent souvent au-dessus de coulées volcaniques subaériennes (SDRs) ;
- Les sédiments transgressifs marquent le démarrage de l'accrétion continentale au vrai sens du terme, c'est-à-dire la formation de croûte océanique ;
- La tranche d'eau augmente au fur et à mesure que la croûte océanique subside. Cette subsidence est principalement thermique ;
- Dès que vitesse de l'expansion océanique diminue, ou dès que les phénomènes de subduction s'initient, la tranche d'eau commence à diminuer (c'est le début de la phase tectono-sédimentaire régressive).
Pour les marges divergentes de type-Atlantique du Méso-Cénozoïque, celles associées à la dispersion des continents individualisés à la suite de la fracturation de la Pangée, la majorité des auteurs admet que la chronologie de la rupture de la lithosphère (discordance fracturation / séparation) peut se résumer comme suit:
Amérique du Nord..............................Afrique--------------------------Jurassique Moyen (180 Ma)
Amérique du Sud...........................Afrique---------------------Crétacé Initial (130 Ma)
Inde............Antarctique..............Australie----------------Crétacé Initial (130 Ma)
Terre Neuve................Iles Britaniques--------------------Crétacé Moyen (90 Ma)
Groenland................Amérique du Nord------------Crétacé Tardif (75 Ma)
Inde...................Madagascar-----------------------Crétacé Tardif (75 Ma)
Ouverture de la Mer de Norvège----------Paléocène Inicial (60 Ma)
Formation de Baie de Baffin-----------------Paléocène (65/60 Ma)
Australie.....................Antarctique------------------Eocène (50 Ma)
Mer Rouge / Golfe d'Aden-----Miocène Tardif (10 Ma)
Golfe de Californie----------------Miocène Tardif (5 Ma)
ig. 13.6- Cette ligne sismique de l'offshore de Barreirinhas (Brésil) illustre la formation locale de structures compressives sur une marge divergente. Comme dans toutes les marges Atlantiques, cette marge est caractérisée par un régime tectonique extensif (
La série sédimentaire des marges divergentes peut être à faciès très variable. Elle peut être :
a) Carbonatée comme dans l'offshore de la Floride et sur certains offshores de l'Australie ;
b) Gréso-carbonaté comme sur l'offshore New Jersey (fig. 13.7) ou sur celui de l'Angola / Gabon (fig. 13.8), ou
c) Gréso-argileuse comme sur les offshores du Labrador ou du NE Atlantique.
Des évaporites sont, souvent, présentes à la base de la marge. Elles sont sus-jacentes aux premiers sables transgressifs (sable de base) qui se déposent au début de la transgression au-dessus des sédiments des bassins de type-rift ou du substratum (fig.13.8).
Figure 13.7- L'offshore de New Jersey (Canyon de Baltimore) est constitué par la superposition de trois types de bassins sédimentaires. Une chaîne plissée (Appalaches) qui forme le substratum. Un bassin de type-rift d'âge Trias-Jurassique, qui s'est installé au-dessus du substratum pré-Pangée, et une marge divergente. La phase transgressive de la marge divergente, qui s'achève par la surface basale de progradation majeure (Cénomanien-Turonien) est, beaucoup, plus développée que la phase régressive dont l'âge est Tertiaire. Le comportement structural de cette dernière phase, qui est très peu basculée, souligne l'influence prépondérante de l'eustatisme dans la création de l'espace disponible pour la sédimentation. Trois autres faits géologiques sont à signaler : (i) L'intrusion volcanique qui a fait l'objet de plusieurs puits d'exploration au début des années 80 ; (ii) L'intrusion salifère à l'Est de l'intrusion volcanique qui caractérise un diapirisme apparent très accentué et (iii) la présence de SDRs, autrement dit, de coulées volcaniques subaériennes, qui, dans la coupe géologique synthétique, par simplicité, ont été incluses dans le substratum.
L'analyse sismostratigraphique de plusieurs marges divergentes (marges paléozoïques y comprises) a montrée qu'elles sont associées aux cycles eustatiques de 1e ordre :
- Ces cycles eustatiques, qui sont induits par les variations de volume des bassins océaniques (changements de volume des rides océaniques), sont les responsables principaux des cycles stratigraphiques d'empiétement continental ;
- Les surfaces basales de progradation majeures, qui limitent les phases transgressives et des phases régressives de ces cycles stratigraphiques, soulignent la localisation la plus probable des roches mères marines potentielles. Ceci c'est vrai non seulement pour les marges divergentes Atlantiques, mais également pour les marges divergentes non-Atlantiques (fig. 13.9) ;
- Ces surfaces basales de progradation majeures, comme toutes les autres, sont fossilisées au sommet par des biseaux de progradation et, à la base, par des "troncatures" apparentes qui soulignent une géométrie rétrogradante ;
- Ces dernières rapports géométriques (rétrogradation) sont, souvent, interprétés de façon erronée comme des troncatures (surfaces d'érosion) et proposées comme l'évidence d'une érosion sous-marine.
Durant la phase transgressive:
- La ligne de côte (rupture de pente côtière) s'éloigne de la limite plate-forme talus (rupture de pente continentale) au fur et à mesure de la montée relative du niveau marin, autrement dit la tranche d'eau augmente ainsi que la surface de la plate-forme continentale.
Durant la phase régressive:
- Au fur et à mesure que le niveau eustatique descend, la ligne de côte s'approche peu à peu de la rupture continentale. Dès que la marge n'a plus de plate-forme continentale, la rupture de pente côtière coïncidé avec la pente continentale.
Bassin Petrolier
Le potentiel pétrolier est moyen à faible (0.6-0.7). Ce potentiel est, principalemen,t dépendent de l'enfouissement sédimentaire, ce qui est très variable d'une marge à une autre. Autrement dit, à l'embouchure de fleuves importantes, le potentiel pétrolier, en termes de roches mères, peut être de 0.8-0.9.
Le potentiel pétrolier générateur peut être associé avec plusieurs intervalles sédimentaires:
(i) Les sédiments transgressifs, tout particulièrement aux argiles transgressives crétacées (fig. 13.9).
- Plusieurs niveaux transgressifs ont, souvent, des caractéristiques de roches mères, en particulier les argiles déposées pendant la transgression albienne et la transgression Cénomanien-Turonien.
- Ces argiles sont riches en matière organique due à leurs conditions de dépôt.
- Elles se déposent dans les parties distales des plates-formes où le taux de sédimentation est très faible (bassins affamées).
Figure 13.8- Dans l'offshore de l'Angola, une épaisse série salifère c'est déposée. Elle a produit une importante disharmonie tectonique à la base des évaporites. Cette disharmonie a induit les géoscientistes à y considérer deux intervalles sédimentaires à l'intérieur de la marge. L'intervalle infrasalifère et l'intervalle suprasalifère. Cette subdivision a amené certains géoscientistes à considérer à tort la disharmonie tectonique comme la discordance associée à la rupture de la lithosphère. Quand les géoscientistes qui ont travaillé dans les années 60-70 sur cet offshore disaient que les roche-mère principales étaient infrasalifères, ils les associaient avec les bassins de type-rift et non avec l'intervalle inférieur de la marge, c'est-à-dire, celui entre la base des évaporites et le sommet des bassins d type-rift.
(ii) Il est rare que des roches-mère soient associées aux sédiments de la phase régressive.
- Cependant, dans des cas particuliers, comme celui des séries deltaïques, le sous-système générateur peut être associé :
a) aux horizons charbonneux de la plaine deltaïque, ou
b) aux paraséquences transgressives (surfaces d'inondation) développées à l'intérieur des régressions.
- A ce propos il ne faut pas oublier qu'un intervalle transgressif n'est qu'une suite de régressions de moins en moins marquées, où la rupture de pente côtière se déplace progressivement vers la terre, car l'apport terrigène est insuffisant pour la faire prograder.
(iii) Dernièrement, sur certaines régions, l'exploration des offshores a montré que les sédiments profonds de la phase régressive du cycle d'empiétement continental post-Pangée peuvent avoir un potentiel pétrolier générateur.
- Ceci est particulièrement vrai pour ceux déposés sur la partie supérieure du talus continental.
- Leur potentiel pétrolier, en termes de TOC, est en général faible (< 0.1%).
- Cependant, une migration des hydrocarbures verticale et convergente peut donner des accumulations importantes, qui peuvent être, économiquement. rentables si la productivité par puits est bonne (> 5000 bbl/j).
Figure 13.9- Cette marge s'est développée en association avec l'océanisation d'une mer marginale. Dans sa partie distale, elle montre des structures compressives induites par gravité. Ces structures sont que la réponse aux structures extensives localisées en amont. Elles n'ont rien à voir avec les structures compressives induites par les régimes tectoniques régionaux qui, à certaines époques, caractérisent les bassins épisuturaux.
Figure 13.10- Cette tentative d'interprétation géologique d'une ligne sismique de l'offshore de l'Indonésie illustre la marge Nord de l'Australie. Elle plonge sous la plaque Indonésienne pour former une zone de subduction type A. On constate que la discordance associée à la rupture de la lithosphère est fossilisée par les coulées volcaniques subaériennes (SDR), 'au-dessus desquelles s'est déposée la phase transgressive du cycle d'empiétement continental post-Pangée. Cette phase a une géométrie rétrogradante. Elle s'épaissit vers le continent. La phase régressive sus-jacente, d'âge Miocène Tardif, appartient, en grande partie, au bassin d'avant-fosse qui caractérise le zone de subduction A. Les roches-mère potentielles sont, probablement, associées au maximum de transgression, c'est-à dire, les niveaux organiques associés à la surface basale de progradation majeure (MFS 91.5 Ma). Ces niveaux organiques n'ont jamais été enfouis suffisamment pour que leur matière organique puisse atteindre la maturation.
Sur les marges divergentes Méso-Cénozoïques, qui sont associées à la dispersion des continents individualisés par la fracturation de la Pangée, les roches-mère marines les plus fréquentes sont celles d'âge Cénomanien-Turonien (Fig. 13.11).
En effet:
- A cette époque géologique, le niveau eustatique était très haut et la majorité des plates-formes continentales étaient inondées ;
- La montée eustatique et la subsidence thermique des marges ont augmenté l'espace disponible pour les sédiments (accommodation) ; en même temps, les ruptures des pentes côtières, qui s'étaient déjà individualisées des ruptures des pentes continentales, se sont déplacées vers le continent (rétrogradation des lignes de côte) ;
- Le déplacement progressif des ruptures des pentes côtières vers l'amont a augmenté la tranche d'eau des plates-formes et induit une diminution du taux de sédimentation dans les parties les plus distales ;
- Cette diminution du taux de sédimentation a favorisé le dépôt de sections stratigraphiques de plus en plus condensées au fur et à mesure qu'on se déplace vers la bordure de la plate-forme ;
- C'est dans les parties distales des plate-formes et des talus supérieurs que les sédiments s'enrichissent en matière organique ;
Figure 13.11- Malgré leur éloignement, au point de vue stratigraphique, cette ligne est très similaire à celle de figure 13.11. Au-dessus d'un substratum, probablement paléozoïque, on constate la présence de coulées volcaniques subaériennes basculées vers la mer. Ces coulées sont surmontées par les sédiments de la marge divergente. Sur tentative d'interprétation géologique, on ne voit pas les bassins de type-rift. Cette absence est locale. Ces bassins se retrouvent sur des lignes parallèles ( en amont). La phase transgressive de la marge, où se localisent les roches-mère marines, est bien développée. En amont de la ligne de la ligne précédente (fig.13.10), la série transgressive s'amincit vers le continent. Ceci veut dire que ligne se localise près de l'empiétement maximum de la transgression crétacée, autrement dit, en amont du maximum d'épaisseur. Au-dessus de la surface basale de progradation majeure (MFS 91.5 Ma), qui marque la limite supérieure des roches mères potentielles, la géométrie progradante de la phase régressive est très marquée. Les roches-mère potentielles sont suffisamment enfouies pour que leur matière organique puisse atteindre la maturation. Malgré le fait que le paramètre pétrolier générateur soit excellent, la rareté de roches réservoirs et surtout l'absence de pièges évidents expliquent que cette région ne soit pas encore une province pétrolière.
- De surcroît, les conditions anoxiques qui caractérisent ces secteurs des plate-formes favorisent la préservation de la matière organique, permettant ainsi que les sédiments organiques deviennent des roches mères potentielles.
- Les conditions anoxiques ont été créées par la combinaison entre:
(i) L'ampleur de la transgression crétacée, et
(ii) Une forte augmentation de la teneur en CO_2 (effect de serre).
- L'effect de serre a, probablement, été induite par la mise en place du volcanisme (subaérien et océanique) au moment de la rupture de la lithosphère et au début de l'expansion océanique.
Le paramètre pétrolier roche mère est souvent pénalisé par le manque de maturation de la matière organique des roches mères potentielles. Il est assez rare que l'enfouissement des marges, particulièrement des marges méso-cénozoïques, soit suffisamment important pour que la matière organique, conservée, atteigne la fenêtre à huile. En général, un enfouissement suffisant existe quand:
a) Des séries deltaïques épaisses se sont déposées à l'embouchure de grandes rivières (fig. 13.14), tels que le Congo, l'Amazones, le Niger, etc.
b) La série stratigraphique du Crétacé supérieur de la phase régressive (intervalle MFS 91.5 Ma / SB. 68 Ma) n'est pas condensée, comme par exemple dans l'offshore de Campos (Brésil) ou de la Guyane (fig. 13. 10), où elle peut atteindre plusieurs centaines de mètres d'épaisseur.
c) La marge plonge sous une zone de subduction de type A (fig. 13.16).
Ainsi, on peut dire que les hydrocarbures rencontrés en quantités économiques sur les marges divergentes du type Atlantique migrent vers les roches-réservoir depuis quatre type de roches-mère potentielles :
(i) Les roches-mère des bassins de type-rifts sous-jacentes (marge Ouest de l'Afrique) ;
(ii) Les roches-mère lacustres hypersaline,s qui se déposent, souvent, à la base des évaporites (Offshore Brésil, formation Lagoa Feia) ;
(iii) Les argiles organiques de la phase transgressive (Offshore Congo / Angola, formation Iabe/Vermelha) ;
(iv) Roches-mère humiques de la phase régressive quand celle-ci est suffisamment épaisse.
Réservoir
La paramètre réservoir est moyen à bon (0.7 / 0.8). Trois types de réservoirs peuvent s'individualiser :
(i) Réservoirs transgressifs ;
(ii) R éservoirs régressifs ;
(iii) R éservoirs turbiditiques.
Figure 13.12- Dans le champ de Marlin, qui est localisé dans l'offshore profond de Campos (Brésil), comme on peut le constater sur cette ligne sismique : (i) Le réservoir principal correspond aux passées sableuses des cônes sous-marins de bassin ; (ii) L'anomalie sédimentaire à la base des progradations du talus continental correspond à des réservoirs turbiditiques ; (iii) Les roches-mère sont infrasalifères (argiles lacustres hypersalines de la formation Lagoa Feia) ; (iv) Les hydrocarbures doivent pouvoir traverser les évaporites. C'est à ce sujet que la présence et la localisation des soudures salifères ("salt welds") est fondamentale pour l'exploration. La découverte de ce champ, comme d'ailleurs beaucoup d'autres découvertes (ex: Girassol dans l'offshore profond de l'Angola, par exemple) sont des exemples typiques de "serendipity", autrement dit, de découvertes faites par chance. On fore un puits pour tester un objectif profond et on trouve de l'huile dans un horizon superficiel qui n'avait pas fait l'objet d'une étude particulière.
Dans le premier type, on peut signaler:
(i) Les sables rétrogressifs (sables de base de la marge) ;
(ii) Les calcaires transgressifs (associés à l'expansion océanique), ainsi que
(iii) Les constructions récifales (Fig.13.2).
Celles-ci peuvent se développer sur les plates-formes carbonatées quand la vitesse de remontée relative du niveau marin permet le développement des récifs.
Figure 13.13 - La marge continentale de l'Ouest de l'Australie, en particulier celle de la région du plateau d'Exmouth, est très riche en réservoirs turbiditiques carbonatés comme on peut le constater sur cette ligne. L'amplitude de l'inclinaison des progradations (Bérriasien-Valanginien) qui surmontent la surface basale des progradations majeures, qui sépare la phase transgressive de la phase régressive du cycle d'empiétement continental post-Pangée, suggère un faciès carbonaté. L'intervalle progradant correspond à une régression généralisée où les limites de séquence correspondent à des limites régression / régression et non régression / transgression. Dans la plaine abyssale, en aval des progradations, les anomalies sédimentaires ressemblent à des anomalies turbiditiques carbonatées, qui sont la richesse pétrolière de Chiapas / Campêche au Sud du Golfe de Mexique, mais leur origine est, probablement, différente.
Dans le premier type, on doit signaler :
(i) Les sables de la plaine deltaïque ;
(ii) Les sables de front de delta ;
(iii) Les sables qui remplissent les vallées approfondies ou vallées incisées et
(iv) les sables turbiditiques des cônes sous-marins de talus ou de bassins.
Ces derniers sont, particulièrement, fréquents et recherchés dans les offshores profonds (fig.13.12).
Figure 13.14- Dans certains secteurs de l'offshore profond du Golfe du Mexique, les réservoirs potentiels sont associés aux cônes sous-marins de talus, et en particulier aux complexes chenaux-levées turbiditiques, comme ceux illustrées sur cette ligne. La migration latérale des remplissage des chenaux turbiditiques est très bien visible. Elle suggère que les remplissages des chenaux, dans ce cas particulier, probablement, sont contemporains des dépôts de débordement (remplissage actif).
Localement, comme, par exemple dans l'offshore Ouest de l'Australie (Plateau d'Exmouth, fig. 13.13) ou dans l'offshore de Chiapas / Campêche, au Mexique, des dépôts gravitaires carbonatés à caractéristiques de réservoirs sont possibles. Ceux du Golfe de Mexique sont productifs et semblent avoir été induits par l'impact d'un astéroïde dans la région de Chicxulub (communication de A. Gusmão, Pemex) .
Les réservoirs turbiditiques associés aux cônes sous-marins de talus, comme ceux du Cameroun, Angola, ou Golfe de Mexique (fig. 13.14) ont une géométrie, globalement, progradante. Leur extension est, relativement, faible et leur coalescence beaucoup moins effective.
En général, les réservoirs des cônes sous-marins de talus donnent des accumulations, qui individuellement sont non-économiques, en particulier dans les offshores profonds. L'avenir, et en particulier l'avenir de l'exploration / production de l'offshore Ouest de l'Afrique, dira si cette hypothèse, à priori, sera réfutée ou corroborée, autrement dit, elle sera réfuté le jour où on trouvera un accumulation que pour elle même soit économique ("stand alone").
Figure 13.15- L'absence de niveaux stratigraphiques mobiles (évaporites ou argiles) sur la marge divergente de l'offshore Ouest de l'Inde, réduit, fortement, la possibilité de développement de pièges. Ceux-ci sont limites aux structures de compaction différentielle induites par les hauts-fonds du substratum et aux pièges par juxtaposition associées aux blocs basculés de la partie inférieure de la marge. Des pièges morphologiques associés à des constructions organiques sont possibles.
Les caractéristiques pétrophysiques de tous ces réservoirs sont très variables. Elles dépendent de plusieurs facteurs. Cependant, à conditions égales, les sables rétrogressifs déposés dans les cortèges sédimentaires transgressifs, sables turbiditiques récents, mal compactés, des offshores profonds et les récifs sont les réservoirs qui, en moyenne, ont les meilleures caractéristiques.
Piège
Ce paramètre est très variable, mais, globalement, faible. Ainsi, par exemple, sur la marge du Labrador ou sur la marge Ouest de l'Inde (fig. 13.14) il est faible (0.5). Par contre, sur la marge angolaise (fig. 13.2 et 13.18), offshore Nigeria (fig. 13.16 et 13.17) ou Golfe du Mexique (fig. 13.14), il est moyen à bon (0.7 / 0.8). En réalité, il est, étroitement, lié à la colonne stratigraphique:
A) Si des intervalles évaporitiques se sont déposés, l'halocinèse engendre toute une variété de pièges :
(i) Apex des dômes salifères ; (ii) Blocs basculés ; (iii) Carapaces de tortue ; (iv) Surplombs ; (v) Gouttières, etc.
Figure 13.16- Dans l'offshore du Nigeria, les pièges structuraux ou par juxtaposition sont associés à l' argilocinèse, c'est-à-dire, à une tectonique argileuse, qui est bien illustrée sur cette tentative d'interprétation géologique. Dans la partie peu profonde de l'offshore, les pièges sont induits par un égime tectonique en extension. Dans la partie profonde (talus continental et plaine abyssale), ils sont liés à un régime compressif local créés en réponse à l'extension en amont. Ces régimes tectoniques sont caractérisés par le développement de failles listriques à vergence vers la mer, où les failles normales passent en aval à des failles inverses. Le régime tectonique compressif est local. Il ne doit pas être confondu avec le régime tectonique compressif, plus régional, qu'on trouve dans la partie très profonde de cet offshore et qui est engendré par la mise en place des rides océaniques ("push ridges"). Les failles inverses associées à ce régime compressif régional sont illustrées sur la ligne sismique de la figure 13.17.
B) Si des édifices deltaïques importants s'installent sur la plate-forme ou sur la partie supérieure du talus continental,
la progradation des argiles pro-deltaïques, en association avec un régime tectonique extensif prédominant, peut produire une argilocinèse (tectonique argileuse) avec tout un cortège de pièges associés :
(i) Apex des dômes d'argile ; (ii) Blocs basculés (pièges morphologiques par juxtaposition) ; (iii) Plis d'entraînement, etc.
C) Dans le cas, où la tectonique salifère ou argileuse, est absente,
comme sur la marge de la Mer du Labrador ou'offshore Ouest de l'Inde, les pièges les plus probables sont :
(i) Les structures de compaction induites par les hauts-fonds du substratum, lesquelles quelques fois peuvent avoir une fermeture propre, et (ii) Les pièges morphologiques par juxtaposition associées aux failles normales développées par compaction différentielle.
D) Des pièges non-structuraux et, particulièrement, des pièges morphologiques sont possibles dans les environnements profonds,
comme, par exemple ceux de l'offshore du Cameroun (Matanda, Souellaba, etc.), Angola ou Golfe de Mexique :
(i) Ils sont associés à la morphologie des cônes sous-marins de talus et de bassin.
E) Sur la plate-forme, les pièges non-structuraux sont également fréquents,
bien que beaucoup plus difficiles à mettre en évidence:
(i) Ils sont souvent associés aux sables transgressifs, représentés en général par des sables littoraux ; (ii) A des vallées incisées, ou(iii) A des sables deltaïques.
Ces réservoirs sont, normalement, bien couverts, en aval et vers le bassin, par des argiles transgressives, alors qu'en amont, ils sont scellés par les argiles de la plaine deltaïque et / ou des argiles lacustres.
Figure 13.17- Dans cette tentative d'interprétation géologique d'une ligne sismique 3D de la partie distale de l'offshore du Nigeria, on voit des failles inverses d'âge différent avec des vergences opposées. Celles qui regardent vers la mer (en rouge sur la figure), autrement dit, les plus anciennes, sont, étroitement, associées aux failles normales responsables de l'allongement des sédiments de la plate-forme et du talus supérieur. Celles à vergence vers le continent sont plus récentes. Elles affectent le fond de la mer, ce qui n'est pas les cas des premières (le diapirisme tardif est postérieur aux failles) et elles sont induites par un changement de la vitesse de l'expansion océanique de la dorsale mid-Atlantique entre deux transformantes à mouvement relatif opposé. Les failles du premier groupe sont induites par un régime tectonique compressif local, tandis que les secondes sont associées à un régime tectonique compressif régional limité entre deux transformantes majeures. Les pièges structuraux induits par ces deux régimes tectoniques ont des surfaces fermées importantes. Le problème pétrolier se réduit à la présence de roches-mère matures et de rohes-réservoir.
La probabilité pour que des sables deltaïques régressifs puissent former des pièges stratigraphiques est très faible. En général, les chenaux distributaires des appareils deltaïques mettent en communication les sables de front de delta avec les réservoirs de la plaine deltaïque et plaine alluviale. Quand ceci n'est pas le cas, il est difficile, mais pas impossible, de trouver une bonne roche de couverture.
De la même manière, il est peu probable de trouver une bonne couverture pour des réservoirs récifaux déposés pendant le prisme de haut niveau marin. En général, un récif se construit pendant une transgression. S'il dépasse la surface basale de progradation associée, il a très peu de chances d'être fermé. Les récifs du bassin de Sarawak, bien qu'appartenant à un bassin d'arrière-arc, sont à cet égard de très bons exemples.
Alimentation
Mis à part les marges divergentes à tectonique salifère tardive, comme, par exemple les secteurs de la marge angolaise à tectonique salifère en radeaux et à carapaces de tortue tertiaires, ce paramètre pétrolier est, en général, bon (0.8 / 0.9). Sur la marge Ouest de l'Afrique, là où il y a des évaporites, les dépocentres antiformes tertiaires (combinaison de plissements gravitaires et d'halocinèse) sont, le plus souvent, postérieurs à la migration des hydrocarbures, quand il y a eu génération d'hydrocarbures (fig. 13.18).
D'autre part, l'âge des inversions tectoniques, due au fluage latéral du sel, est, normalement, postérieur à la migration des hydrocarbures :
- Sur plusieurs centaines de carapaces de tortue forées aux USA, seulement quelques unes sont produtives ;
- Le plus souvent, les accumulations correspondent à des hydrocarbures dismigrés ;
- Dans le bassin du Kwanza (onshore de l'Angola), mis à part la structure de Quenguela Nord, forée par Petrofina dans les années 60, toutes les autres carapaces de tortues ont donné des résultats négatifs ;
- Cependant, comme indiqué sur la figure 13.18, le système pétrolier du champ de Quenquela Nord est très différent du système pétrolier conventionnel, il est Eocène-Eocène.
Figure 13.18- Sur l'offshore de l'Angola, l'âge des carapaces de tortues, qu'elles soient localisées sur la plate-forme ou dans le bassin, est postérieur à la migration des hydrocarbures. Tous les puits d'exploration forés sur ces structures ont donné des résultats négatifs. Dans l'onshore, la plus importante accumulation rencontrée, le champ de Quenquela Nord, est associé à une carapace de tortue. Son système pétrolier est très particulier. Les roches-mère sont les argiles Éocène du coeur de la carapace et les roches-réservoir sont les sables du Paléogène interstratifiés avec les roches mères. Malgré le fait que l'enfouissement actuel des roches-mère soit, relativement, faible, leur matière organique a atteint la maturation. Le substratum, qui est localement constitué par des roches granitiques très radioactives, a été soulevé d'environ 2000-3000 mètres au Tertiaire Tardif.
En raison des résultats indiqués précèdement, il faut chercher à déterminer:
A) L'âge de la migration des hydrocarbures par rapport aux pièges.
sans oublier :
(i) Que très souvent, les hydrocarbures sont générés dans l'infrastructure de la marge,
comme, par exempl.e en Angola (bassins de type-rift), Golfe de Mexique (bassin méditerranéen), etc.
(ii) Que les pièges développés par allongement autour des hauts-fonds du substratum (compaction différentielle) ne sont pas des pièges structuraux ;
Ils n'ont pas de fermeture propre. Les pièges potentiels sont morphologiques par juxtaposition. Comme les pièges potentiels sont induits par les hauts fonds, l'âge de la migration des hydrocarbures (roches-mère des bassins de type rift) doit être calculé par rapport à l'âge de la compaction différentielle.
(iii) Que les pièges récifales sont par définition des pièges anciens ;
(iv) Que les failles normales crées pendant l'extension (l'halocinèse y compris) sont de magnifiques voies de migration.
Ces failles permettent l'alimentation des réservoirs stratigraphiquement très hauts, mais aussi la migration vers la surface des hydrocarbures.
Figure 13.19- Dans le bassin de Maturin (onshore du Venezuela), la matière organique des roches-mère de la marge divergente mésozoïque a atteint la maturation suite à l'enfouissement induit par le bassin d'avant-fosse dont l'âge est Tertiaire. Les hydrocarbures générés ont pu migrer latéralement vers le Sud, autrement dit, vers le craton. Le comportement structural des sédiments est favorable à une longue migration latérale.
Rétention
Ce paramètre est à étudier avec beaucoup d'attention en particulier sur les marges salifères ou à tectonique argileuse. En effet, des mouvements tardifs produisent un allongement des sédiments, la formation de failles normales ou la réactivation de failles anciennes, ce qui peut, éventuellement, détruire les accumulations pré-existantes.
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Dernière modification : Juin, 2014
