Chapitre XVII

Bassins Sédimentaires

Bassins Sédimentaires de la Classe B

C) Bassins associés à une Subduction A

A) Type Pannonien (B.2.2.1)

B) Type Méditerranéen (B.2.2.2)

Les bassins du type Pannonien, comme d'ailleurs ceux du type Méditerranéen, sont associés à des extensions induites par les collisions continentales. Ils sont localisées dans la partie concave des arcs de subduction d'Ampferer ou de type A.

Figure 17.1- Ce schéma illustre un bassin de type pannonien au-dessus d'une ancienne chaîne plissée. Une série évaporitique basale a produit une importante halocinèse. Note qu'il n'y a pas de océanisation, c'est-à-dire formation d'une mer marginale.

Figure 17.2- Sur ce schéma, l'extension qui a induit la formation du bassin de type méditerranéen a été suffisante pour que la lithosphère continentale se déchire avec mise en place de croûte océanique nouvelle. C'est l'océanisation qui distingue un bassin de type méditerranéenne d'un bassin de type pannonien.

Les bassins de type Pannonien se développent sur une croûte continentale amincie mais pas suffisamment pour ouvrir un bassin océanique (fig. 17.1). Par contre, dans les bassins de type Méditerranéen l'extension a été suffisante pour que la partie centrale du bassin repose sur la croûte océanique (fig. 17.2).

Figure 17.3- Cette cartographie du bassin Pannonien illustre clairement ,le contexte géologique global. Il se localise dans la partie concave des arcs de subduction A, au-dessus d'un substratum constitué par de la croûte continentale. Les arcs de subduction sont le résultat de la collision entre les plaques lithosphériques de l'Africaine, de l'Arabie et de plaque Euro-Asiatique.

Pendant les dernières phases de la formation de la chaîne alpino-méditerranéenne (collision entre les plaques lithosphériques Africaine, Arabique et Euro-Asiatique) et, plus particulièrement, pendant le Paléocène-Néogène, plusieurs bassins sédimentaires se sont formés à la suite d'une extension derrière l'arc de subduction A :

- Les bassins Transsylvanien, Pannonien, Vienne sont des bassins de type Pannonien et

- Les bassins des Baléares, de Sardaigne, de Salonique, et le bassin Tyrrénien, sont de type Méditerranéen.

Les évaporites du Messinien se sont déposées dans ces bassins. Ceci souligne l'existence d'environnements sédimentaires restreints dans les bassins de type méditerranéen.

Figure 17.4- L'onshore du Golfe de Mexique était considéré comme un bassin de type pannonien d'âge mésozoïque, développé sur le côté concave de l'arc de subduction A des Appalaches. Il forme l'infrastructure de la marge divergente tertiaire. Aujourd'hui, les nouvelles données sismiques (offshore profond, fig. 17.5), suggèrent que ce bassin est plutôt de type méditerranéen, car il y a eu océanisation.

Figure 17.5- Cette tentative d'interprétation géologique d'une ligne sismique composite du Golfe du Mexique suggère que le bassin mésozoïque, qui forme le substratum de la marge divergente Tertiaire, est un bassin de type méditerranéen. La mise en évidence de "seaward dipping reflectors"(coulées volcaniques subaériennes basculées vers la mer) et leur passage progressif à la croûte océanique, suffisent pour suggérer une océanisation au-dessous de la marge divergente.

Potentiel Pétrolier

Le potentiel pétrolier est très variable. Cependant, les bassins pannoniens et bassins de type méditerranéen d'âge mésozoïque sont beaucoup plus riches en hydrocarbures que leurs équivalents tertiaires.

Deux exemples suffisent pour supporter cette hypothèse:

a) Des bassins tertiaires pannoniens, celui qui a donné le plus de découvertes (des petites accumulations) est, sans aucun doute. celui de Vienne (fig. 17.6). Les réserves récupérables sont, relativement, faibles.

Figure 17.6- Le bassin de Vienne est l'un rares bassins tertiaires pannonien pétroliers. Les roches mères sont d'âge Miocène Supérieur. Les pièges sont morphologiques par juxtaposition. Ils sont directement associés aux failles normales (rejets verticaux). Le substratum du bassin est composé par du flysch et des nappes. Il est limité au Sud par le massif cristallin des Carpathes.

b) Les hydrocarbures découverts dans le Golfe du Mexique ont été générés par des roches mères déposées dans un bassin mésozoïque de type méditerranéen (fig.17.5).

- Les argiles transgressives du Cénomanien / Turonien, très riches en matière organique sont de loin les roches mères les plus importantes de Golfe du Mexique.

- A certains endroits, des roches-mère du Jurassiques et Tertiaire ont généré des hydrocarbures en quantités largement économiques.

- Les roches-mère du Crétacé et Jurassique se sont déposées dans un bassin type méditerranéenne, tandis que les roches-mère du Tertiaire se sont déposées dans la marge divergente Atlantique.

Les raisons théoriques qui expliquent cette distribution des roches-mère est très facile à expliquer :

(i) Pendant le Mésozoïque, c'est-à-dire, pendant le développement du bassin type méditerranéen, le niveau eustatique a monté progressivement pour atteindre son maximum au Turonien.

(ii) Cette augmentation du niveau de la mer a favorisé le développement et préservation de la matière organique.

- Quand la mer a inondé les plate-formes continentales, des courants sous-marins ascendants froids et riches en nutriments, ont favorisé le développement de la matière vivante.

- Par la suite, la matière organique vivante, consommant beaucoup d'oxygène, a induit des zones anoxiques (faible teneur en oxygène), ce qui à permis la préservation de la matière organique.

(ii) Pendant le Tertiaire, et en particulier pendant le dépôt de la marge divergente, à la suite de l'augmentation du volume des bassins océaniques, qui suit les phénomènes de subduction et collision, le niveau eustatique a diminué progressivement. Une telle chute ne favorise pas le dépôt de roches humiques riches en matière organique. Cependant, des exceptions sont possibles pour des petites accumulations.

Réservoir

Dans ces bassins, nous trouvons des réservoirs carbonatés, principalement, dans les bassins type méditerranéen mésozoïque, comme, par exemple la formation Smackover, dans le bassin de l'Alabama, et des réservoirs gréseux de préférence dans les bassins pannoniens associés à l'orogénie Alpine.

Dans ces derniers bassins, les réservoirs sont d'eau profonde, principalement, associés aux cônes sous-marins de talus et exceptionnellement aux cônes sous-marins de bassin. Ceci est particulièrement vrai dans le bassin pannonien hongrois (fig. 17.7), où les réservoirs sont principalement des chenaux et des levées turbiditiques des cônes sous-marins de talus.

Figure 17.7- Dans le bassin pannonien hongrois, qui est illustré par cette ligne sismique composite très anamorphosée, comme l'indique la courbature des lignes temps, on peut constater que : (i) Les pièges sont associés à des structures en extension et (ii) Les réservoirs potentiels se sont, probablement, déposés dans des cônes sous-marins de talus qui sont au-dessous des prismes de bas niveau marin.

Il est évident qu'à partir du moment où tous les pièges structuraux ont été forés, les géoscientistes hongrois ont préféré dépenser l'argent de la Banque Mondiale ailleurs (en Tunisie) plutôt que dans leur pays.

En effet, la probabilité de rencontrer des accumulations économiques dans des pièges non structuraux surtout quand les réservoirs potentiels sont ceux associés aux cônes sous-marins de talus est beaucoup plus faible. De plus, la charge des roches mères du bassin pannonien hongrois est faible.

Piège

Comme le montrent les figures 17.6, 17.7 et 17.8, les pièges non-structuraux (sans fermeture propre) sont très abondants dans ces types de bassins (type pannonien et méditerranéen). Cependant, comme la majorité de ces pièges sont morphologiques par juxtaposition, il est importante de ne pas oublier qu'il n'y a pas de pièges contre des failles:

(i) Une faille de ferme jamais.

(ii) Pour avoir une fermeture, il faut juxtaposer à la roche-réservoir une roche avec une pression capillaire de déplacement plus forte.

Figure 17.8- La présence de sel dans le bassin type méditerranéen mésozoïque du Golfe du Mexique induit de très beaux pièges non-structuraux, soit dans les carbonates de la formation Smackover, soit dans les niveaux supérieurs sous le sel allochtone. La localisation des roches-mère est, facilement, identifiée par la mise en évidence de la surface basale des progradations majeure du cycle stratigraphique d'empiétement continental post-Pangée.

Dans les bassins mésozoïques, la présence de sel, comme, par exemple dans le Golfe du Mexique (fig. 17.8), produit, grâce à l'halocinèse, tout un cortège de pièges non-structuraux (pièges par juxtaposition, pièges morphologiques, pièges stratigraphiques, etc.) et quelques petits pièges structuraux (avec fermeture propre). Ce n'est pas le manque de pièges qui peut rendre peu attractive l'exploration dans ce type de bassins.

Alimentation

En admettant que la matière organique des roches-mère potentielles de ces bassins aient atteint la maturation, l'âge de celle-ci est presque toujours postérieur à la formation de la majorité des pièges qui peuvent se former.

Figure 17.9- Dans la baie d'Iskenderum, une extension Miocène-Pliocène s'est développée à l'intérieur de l'arc (côté concave) de la subduction A, engendrant un bassin type méditerranéen, où les sédiments pour la plupart reposent directement sur la croûte océanique.

Les voies de migration verticale sont les zones de gouge des failles normales qui se développent durant la subsidence responsable de l'espace disponible pour les sédiments, alors que la migration horizontale se fait via les roches réservoirs potentielles.

Rétention

La rétention est un paramètre qui doit être bien évalué. Ceci est vrai non seulement pour les bassins pannoniens post-alpins, mais également pour les bassins mésozoïques. Les bassins les plus récents sont dans leur majorité encore actifs. Les blocs basculés en se déplaçant les uns par rapport aux autres peuvent détruire des accumulations éventuelles.

Pour les bassins mésozoïques il faut prendre en compte deux facteurs importants :

a) Les régimes tectoniques (compressifs ou extensifs) postérieurs, qui en les déformant peuvent détruire des accumulations éventuelles.

b) L'halocinèse tardive ou la tectonique argileuse à l'intérieur même de bassins.

Nous rappelle :

1) Les bassins de type méditerranéen différent de ceux du type pannonien par le fait que l'étirement dans l'arrière-arc continental est suffisamment important pour induire une océanisation, autrement dit un substratum constitué par de la croûte océanique nouvelle.

2) L'expansion océanique induit une subsidence différentielle thermique qui est à l'origine de la marge divergente et de la mer marginale qu'on retrouve en association avec les bassins de type méditerranéen.

3) Si on exclut le Golfe du Mexique, le potentiel des bassins du type méditerranéen est largement inférieur à celui des bassins de type pannonien.

Figure 17.10- Cette tentative dînterprétation d'une ligne sismique de l'offshore de la Turquie, qui est, grossièrement, parallèle à celle de la figure précédent, illustre le bassin méditerranéen de la baie d'Iskenderun, où pendant l'extension de l'arrière-arc continentale une nappe tectonique est venue s'intercaler dans la série sédimentaire. Le potentiel pétrolier de ce bassin est, relativement, faible.

4) Dans les bassins type méditerranéen, il est difficile de trouver des conditions géologiques appropriées au développement et à la préservation de la matière organique.

5) La géométrie des bassins de type méditerranéen est irrégulière et ouverte vers la mer, alors que la géométrie des bassins pannoniens est fermée et, le plus souvent, circulaire.

6) Les pièges sont le plus souvent non-structuraux et directement liés à des régimes tectoniques extensifs.

7) La présence d'horizons mobiles (évaporites ou argileux), augmente, substantiellement, la probabilité de la présence de pièges.

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