Première S 2015-2016
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Première S 2015-2016

Tectonique des plaques et recherches de ressources

Les conditions nécessaires à la formation des hydrocarbures sont très rares, d'où la rareté actuelle du pétrole. Le modèle de la tectonique des plaques permet de prévoir les zones possibles où se sont produites les conditions de formation des hydrocarbures, et ainsi d'orienter la recherche pétrolière.

I

Définition

Hydrocarbures

Les hydrocarbures sont des molécules chimiques d'origine organique.

Il existe trois types d'hydrocarbures :

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

La formule de base d'un hydrocarbure est :

CnHm+3n2O2

Lors de sa combustion, qui est la base de l'utilisation humaine d'un hydrocarbure, il libère :

  • Du nH2O
  • De l'énergie
  • Du nCO2, d'où la pollution due aux énergies fossiles
II

Époque, lieu et conditions de formation des hydrocarbures

La formation des hydrocarbures est complexe, et la réunion des conditions rare, d'où l'épuisement actuel des ressources.

A

Époque de formation des hydrocarbures

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.

B

Lieu de formation des hydrocarbures

Pour que les hydrocarbures se forment, il doit y avoir une grande quantité de matière organique déposée. C'est ce qui se produit au niveau des bassins sédimentaires des marges passives.

Marge passive

Une marge passive, à la différence d'une marge active qui est une frontière de plaques, est le passage de l'océan au continent au sein d'une même plaque.

Les côtes atlantiques européenne et africaine sont des marges passives.

Les marges passives sont issues de la formation de rifts.

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.

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

C

Conditions de formation des hydrocarbures

Trois conditions sont nécessaires à la formation des hydrocarbures :

  • Il faut une forte productivité de matière organique, ce qui a été le cas pendant le jurassique grâce aux conditions climatiques propices.
  • Il faut une faible teneur en dioxygène, ce qui permet d'éviter la dégradation de la matière organique par les organismes unicellulaires (seul environ 0,1% de la matière organique échappe à la dégradation).
  • Il faut un fort taux de sédimentation pour que la matière organique soit rapidement enfouie et reste peu de temps en contact avec l'air chargé en dioxygène.
III

Étapes de formation des hydrocarbures

A

La migration primaire des hydrocarbures

Si les conditions initiales sont réunies, un reste de matière organique issu de restes d'êtres vivants, mêlé avec des sédiments minéraux, va former une roche-mère lors de son enfouissement. Cet enfouissement est appelé la subsidence. La matière organique se transforme alors en kérogène.

Roche-mère

Une roche-mère est une roche sédimentaire riche en matière organique.

Certains schistes sont des roches-mères.

Kérogène

Le kérogène est le composé issu de la matière organique qui se forme lors de l'enfouissement de la roche-mère.

Subsidence

La subsidence est l'enfoncement du fond du bassin sédimentaire.

Au cours de la subsidence, la pression et la température augmentent. Le kérogène se transforme en hydrocarbures (gaz et pétrole), qui vont migrer en remontant vers la surface. Au cours de leur migration, ils vont quitter la roche-mère et se loger dans une roche-réservoir : c'est la migration primaire.

Roche-réservoir

La roche-réservoir est la roche qui va accueillir les hydrocarbures à la sortie de la roche-mère.

Le grès peut être une roche-réservoir.

Migration primaire

La migration primaire des hydrocarbures est le passage de la roche-mère à la roche-réservoir.

-

La migration primaire

B

La migration secondaire des hydrocarbures

La migration primaire ne s'arrête que si la roche-réservoir est coiffée d'une roche-couverture, sinon les hydrocarbures remontent à la surface où ils sont dégradés. Les hydrocarbures glissent le long de la roche-couverture, soit pour remonter à la surface, soit pour former une poche dans un pli ou une faille où ils seront "coincés".

Roche-couverture

Une roche-couverture est une roche imperméable qui empêche les hydrocarbures de remonter à la surface dans certaines conditions tectoniques.

Les argiles peuvent servir de roches-couvertures.

Migration secondaire

La migration secondaire est la remontée des hydrocarbures au sein de la roche-réservoir jusqu'à la formation d'une poche en cas de roche-couverture avec contexte tectonique favorable, ou jusqu'à remontée à l'air libre et dégradation.

-

La migration secondaire des hydrocarbures

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