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Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 COURS DE GEOLOGIE DE SUBSUR

Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 COURS DE GEOLOGIE DE SUBSURFACE Institut : IAT Niveau : BTS2 Filière : Exploitation Pétrolière Volume Horaire : 30H Chargé du cours : Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Contact : 91 95 68 16 E-mail : sandamoustapha@yahoo.fr Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 1 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 Programme Chapitre I : Généralités Chapitre II : Préparation mécanique des échantillons Chapitre III : Description des échantillons Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 2 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 CHAPITRE 1 : GENERALITES I. Quelques définitions 1. Géologie de subsurface La géologie de subsurface est une branche de la géologie de l’ingénieur qui permet, grâce aux échantillons issus de forage, déterminer la nature lithologique des formations traversées par le forage ainsi que l’indice d’hydrocarbures et certains paramètres d’ingénierie de forage. 2. Géologue de subsurface C’est un géologue de chantier sur un site de forage qui assure le suivi de l’exécution de forage, la récupération, la préparation, le traitement et la description des échantillons issus de forage. Il établit progressivement un Masterlog. 3. Importance de la géologie de subsurface dans l’industrie pétrolière Lé résultats issus de la géologie de subsurface sont capitaux pour l’avancement d’un forage pétrolier ainsi que la suite de l’exploration. II. Rappel sur la classification des roches sédimentaires Les roches sédimentaires sont des roches exogènes (c’est-à-dire formées à la surface de la Terre) qui représentent 5 % en volume de la croûte terrestre. Elles sont très répandues à la surface (elles couvrent 75 % de la surface) sous forme de couches recouvrant les roches métamorphiques et magmatiques. Elles proviennent généralement de l'accumulation de sédiments qui se déposent en couches, appelées strates. Les roches sédimentaires sont très importantes du point de vue économique car les régions sédimentaires sont riches en ressources minérales, en particulier en charbon, pétrole et fer. Le charbon formé par décomposition de forêts au fond des marécages et le pétrole formé de vies marines ensevelies au fond des mers, et certains minerais de fer formés par précipitation en présence d’oxygène, sont généralement piégés entre des couches d'argiles ou de calcaires. II.1 Classification selon leur origine Selon leurs origines les roches sédimentaires peuvent être classées en trois catégories : les roches détritiques, les roches chimiques et les roches biochimiques. II.1.1 Les roches détritiques (ou clastiques ou terrigènes) Les roches sédimentaires détritiques se forment à partir de roches préexistantes et sont constituées de fragments de roches et de minéraux. Elles représentent 85 % des roches sédimentaires présentes à la surface de la Terre. Elles sont composées d'au moins 50 % de débris. Si les débris sont issus de l'érosion d'autres roches, alors on la qualifie de roche détritique terrigène. Si au contraire les débris sont formés par des squelettes d'organismes vivants alors la roche est qualifiée de biodétritique ou biogénique. Ces roches sont classées en trois groupes selon la taille de leurs débris (tableau ci-dessous): Les rudites qui sont les roches détritiques dont le diamètre est supérieur à 2mm, Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 3 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 Les arénites dont les éléments ont une taille comprise entre 1/256 mm et 2 mm; Et  les lutites dont les éléments ont un diamètre inférieur à 1/256 mm. Tableau1 : Classification des roches détritiques Classe granulométrique Taille de diamètre de la particule (mm) Nom de la Roche meuble ou sédiment Nom de la roche consolidée Rudites D > 16 cailloux Conglomérat (Poudingue ou brèche) 4 < D < 16 graviers 2 < D < 4 granulés Arénites 1 < D < 2 sables très grossiers Grès très grossier ½ < D < 1 Sables grossiers Grès grossier ¼ < D < ½ Sables moyens Grès moyen 1/8 < D < ¼ Sables fins Grès Fin 1/16 < D < 1/8 Sables très fins Grès rès fin Lutites ou pélites 1/256 < D < 1/16 Silts Siltites (silstons) D < 1/256 Argiles (clay) Argilites (Claystone ou shale ) Tableau2 : Classification simplifiée des roches détritiques II.1.2 Les roches chimiques ou orthochimiques Les roches sédimentaires d’origine chimique sont formées à partir de la précipitation ou la cristallisation de substances (ions ou sels minéraux) dissoutes dans l'eau. Elles résultent d’une relation entre la concentration des ions, la saturation maximale et la température. 1 litre d’eau de mer renferme 30 à 40 g de sel dissout. La salinité moyenne d’un océan est de 35 pour Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 4 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 mille. Dans les milieux marins confinés, où l’évaporation est supérieure au rapport en eau douce, les sels précipitent en fonction de leur solubilité : le 1er à précipiter est la calcite CaCo3 ;  le second est la dolomite = carbonate double (Ca, Mg) (Co3)2 ;  le 3ème est le gypse = sulfate de calcium hydraté CaSO4, 2H2O ;  le 4ème est la halite = NaCl (sel gemme ou chlorure de sodium) ;  le 5ème est la sylvite = KCl (chlorure de potassium).  II.1.3 Les roches biochimiques (ou organiques ou allochimiques) Les roches biochimiques sont liées à l'activité des organismes vivants mais proviennent de l'accumulation de certains des éléments minéraux qu'ils synthétisent (coquilles, tests, os). Ces squelettes minéralisés peuvent être fragmentés pour former des bioclastes (débris de squelette d'organisme). Il peut y avoir transport mais il existe aussi des organismes constructeurs qui construisent eux-mêmes la roche, comme les récifs coralliens ou des micro-organismes qui contribuent à la précipitation de certains minéraux. Il est souvent difficile de faire la part du vivant et du chimique dans l'élaboration de ces roches sédimentaires, d'où l'appellation de roches biochimiques. Exemples : le calcaire, la craie Remarque : les grains des arénites sont essentiellement composés de quartz, phosphate. Les arénites consolidés froment des grès, poreux et perméables susceptibles d’emmagasiner des hydrocarbures. Elles peuvent être donc des roches réservoirs contrairement aux lutites qui ont des grains très fins, susceptibles donc d’être des roches imperméables. II.2 classification selon leur composition chimique Selon leur composition chimique on distingue : Les roches siliceuses (silice) ;  Les roches carbonatées (carbonates de calcium et magnésium & carbone et hydrocarbures);  Les roches phosphatées (phosphates de calcium) ;  Les roches salines (chlorures, sulfates de Ca, Na, K) ;  Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 5 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 Les roches argileuses (phyllosilicates d'aluminium) ;  Les roches ferrifères (oxydes, hydroxydes de fer).  III. Echelle des temps géologiques III.1 Définition L'échelle des temps géologiques est un système de classement chronologique utilisé, notamment en géologie, pour dater les événements survenus durant l' histoire de la Terre . Bénéficiant du croisement de plusieurs disciplines scientifiques, celles concernant notamment les techniques de datation, la science de la chronostratigraphie ne cesse de s'enrichir, et les échelles doivent être périodiquement mises à jour, avec des âges numériques donnés avec une précision accrue. L'échelle des temps géologiques débute généralement avec l'âge estimé de la Terre, soit plus de 4,5 milliards d'années. III.2 Principe Les divisions chrnostratigraphiques sont caractérisées par des ensembles de couches auxquelles on fait correspondre des intervalles de temps (qui sont des divisions géochronologiques). La division de base est l’étage défini par rapport à un affleurement type, qui sert en quelque sorte d’étalon, et que l’on nomme stratotype. Le nom de l’étage est le plus souvent dérivé de celui d’un lieu géographique (actuel ou antique) auquel on ajoute le suffixe –ien (ex. le Lutétien, l’Aquitanien). Ce lieu est généralement, mais pas obligatoirement, celui où se trouve le stratotype. L’équivalent géochronologique de l’étage est l’âge dont la durée, en moyenne, est de 5 ou 6millions d’années. Plusieurs étages forment une série (équivalent géochronologique : époque), plusieurs séries un système (équivalent : période), plusieurs systèmes, un érathème (équivalent : ère), plusieurs érathèmes, un éonothème (équivalent : éon). Les divisions plus petites que l’étage peuvent être utilisées : ce sont des chronozones (équivalent : chrone). Le terme de zone en est parfois employé comme synonyme, mais désigne aussi une biozone. III.3 Le Précambrien Le Précambrien est l’ERE géologique qui, précédant l'ère Paléozoïque, s'étend depuis l'origine de la Terre, y a 4600Ma (4.6Ga) jusqu'à 542 Ma (0.42 Ga), soit environ les 8/9 de l'histoire de la Terre. La limite avec le Primaire (début du Paléozoïque) correspond à l'assyntique ou phase cadomienne de l'orogenèse calédonienne (542Ma). Le Précambrien se subdivise en (IUGS, 2004): Archéen (> 3600Ma à 2500Ma) et Protérozoïque (2500 à 542Ma). L’Archéen se subdivise à son tour en Eoarchéen (> 3600 à 3600Ma), Paléoarchéen (3600 à 3200Ma), Mésoarchéen (3200 à 2800Ma) et Néoarchéen (2800 à 2500Ma). Cours préparé par Sanda Chékaraou Moustapha (Ingénieur géologue) Page 6 Cours de Géologie de Subsurface BTS2 IAT/ 2015-2016 Le Protérozoïque est divisé en Paléoprotérozoïque ou Protérozoïque inférieur (2500 à 1600Ma), Mésopaléozoïque ou Protérozoïque moyen (1600 à 1000 Ma) et Néoprotérozoïque ou Protérozoïque supérieur (1000 à 542 Ma). Le Paléoprotérozoïque uploads/Geographie/ geologie-de-subsurface-2015-2016.pdf