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TECTONIQUE DES PLAQUES et recherche d’hydrocarbures.

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2 TECTONIQUE DES PLAQUES et recherche d’hydrocarbures

3 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LE GAZ DE SCHISTE PLAN DU CHAPITRE

4 (Vidéo sur diapo suivante) 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? Quelles sont les conditions qui président à la formation d’un pétrole ?

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6 (Le candidat volontaire pour répondre est au 3 ème rang à gauche) Quelles sont les conditions qui président à la formation d’un pétrole ?

7 - La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) - Elle a lieu en domaine maritime - Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires - Il y a enfouissement des couches. - A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C - Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

8 2) Quel domaine maritime est favorable au dépôt de micro-organismes? Domaine maritime favorable - La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) - Elle a lieu en domaine maritime - Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires - Il y a enfouissement des couches - A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C - Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

9 Livre p. 174 Domaine maritime favorable La première condition est que la biomasse soit importante

10 Domaine maritime favorable A quel domaine maritime appartiennent les zones à fortes biomasses ?

11 Livre p. 174 Domaine maritime favorable

12 Livre p. 175 Domaine maritime favorable Les upwellings sont des remontées d’eaux profondes, froides, oxygénées, riches en substances nutritives. La production primaire est alors importantes et les décomposeurs de matière organiques pullulent, mais ils épuisent le dioxygène, de telle sorte que la matière organique sédimentant n’est plus décomposée (le milieu est anaérobie). La deuxième condition est que la matière organique soit conservée.

13 - La productivité primaire (donc les micro-organismes planctoniques) est maximale dans les régions côtières, au niveau des marges continentales (sur le plateau continental). L’apport de nutriments par les fleuves et les mécanismes d’upwelling en sont les raisons principales. - Après leur mort, si les conditions de sédimentation sont anaérobies, les restes de ces micro-organismes s’accumulent dans des sédiments (les sédiments s’enrichissent alors en matière organique). Domaine maritime favorable Bilan :

14 Quels sédiments se déposent ? Livre p. 174 Domaine maritime favorable - Les sédiments les plus riches en matière organique sont les argiles en premier lieu, les boues calcaires ensuite.

15 - Les marges continentales actuelles ne sont pas celles du passé (Pangée). - En outre les variations fréquentes du niveau des mers dans le passé a amené à des transgressions importantes et des régressions. - Des zones continentales actuelles ont été autrefois des plateaux continentaux (cas du Bassin de Paris, du Bassin aquitain). Domaine maritime favorable

16 -. La reconstitution de paléogéographies, dans le cadre de la tectonique des plaques permet d’envisager les domaines maritimes anciens présentant des conditions optimales.

17 Domaine maritime favorable -. La reconstitution de paléogéographies, dans le cadre de la tectonique des plaques permet d’envisager les domaines maritimes anciens présentant des conditions optimales.

18 - La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) - Elle a lieu en domaine maritime - Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires - Il y a enfouissement des couches (diagenèse, faillage, subsidence, plissement). - A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C - Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? Causes de l’enfouissement des couches

19 La sédimentation au niveau des marges passives : une tectonique d’extension Livre p. 175

20 Piégeage des hydrocarbures Faille normale ou inverse ?

21 Causes de l’enfouissement des couches Livre p. 175 La sédimentation au niveau des marges passives : une tectonique d’extension

22 Causes de l’enfouissement des couches Livre p. 175 La subsidence

23 Causes de l’enfouissement des couches La subsidence

24 Causes de l’enfouissement des couches - La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) - Elle a lieu en domaine maritime - Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires : - Il y a enfouissement des couches (diagenèse, faillage, subsidence, plissement). - A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C - Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide Conséquences de l’enfouissement :

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26 Quelle(s) nouvelle(s) problématique(s) est (sont) soulevée(s) ? (Le candidat volontaire pour répondre est au 3 ème rang à droite)

27 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ?

28 - Le pétrole se forme dans une roche appelée roche-mère. Étant peu dense; il à tendance à remonter vers la surface - Sa remontée peut être bloquée par une roche imperméable appelée roche-couverture - Il s’accumule alors dans une autre roche que la roche-mère : la roche-réservoir - Dans cette roche réservoir, il y a des gaz ; en-dessous il y a le pétrole ; en dessous, de l’eau. Cette répartition est liée à la densité des composés. Piégeage des hydrocarbures

29 Roche couverture Roche réservoir Roche mère

30 Une tectonique compressive favorise les plissements Piégeage des hydrocarbures

31 et les failles… (faille inverse ici)

32 Livre p.181 Piégeage des hydrocarbures

33 5 – RÉPARTITION DES GISEMENTS DE PÉTROLE DANS LE MONDE. 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ?.

34 Comment extrait-on le pétrole ?

35 (Le candidat volontaire pour répondre est au fond, au centre)

36 Comment extrait-on le pétrole ? - Le pétrole est sous pression dans la roche-réservoir - Un « trou » (un puits) libère les gaz, ce qui force le pétrole à remonter - Si la pression n’est pas suffisante, une pompe permet de le récupérer Comment extrait-on le pétrole ?

37 Livre p.172 Comment extrait-on le pétrole ?

38 Livre p.172 Comment extrait-on le pétrole ?

39 Livre p.176 Comment extrait-on le pétrole ?

40 Livre p.176 Comment extrait-on le pétrole ?

41 Livre p.179 Comment extrait-on le pétrole ?

42 Livre p.181 Comment extrait-on le pétrole ?

43 5 – RÉPARTITION DES GISEMENTS DE PÉTROLE DANS LE MONDE. 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LE GAZ DE SCHISTE

44 Gaz de « schiste » Le gaz de schiste, également appelé gaz de roche-mère (ou plus rarement « gaz de shale », de l'anglais shale gas), est un gaz naturel contenu dans des roches marneuses ou argileuses (argilite ou siltite, selon la granulométrie) riches en matières organiques, roches qui peuvent avoir une structure litée de schiste. Contrairement au gaz naturel conventionnel qui est retenu dans une roche perméable permettant une exploitation facile, le gaz de schiste est piégé dans les porosités d'une roche rendue imperméable par l'argile qu'elle contient et est donc faiblement concentré. Les couches de schistes dans lequel il se forme se trouvent à des profondeurs comprises généralement entre 2 et 4 km et forme des bancs de plusieurs centaines de mètres de long. Ce sont habituellement des roches mères pétrolières à l'origine de gaz thermogéniques (l'action de la chaleur et les pressions élevées convertissent le pétrole en gaz naturel).

45 Gaz de « schiste » Schéma des différents types de sources géologique du gaz naturel. A Gaz associé aux Gisements de Pétrole, B Gaz conventionnel non associé, C Gaz de houille, D Gaz de réservoir ultracompact, E Gaz de schiste

46 Gaz de « schiste » Roche couverture Roche réservoir Roche mère

47 Gaz de « schiste »

48 Le gaz de schiste est exploité depuis des années (gaz conventionnel) dans des schistes fracturés naturellement, mais la matrice rocheuse des schistes présente une faible perméabilité (le gaz y est piégé dans les pores ou des résidus de matière organique). L'exploitation commerciale à grande échelle nécessite donc une fissuration artificielle de la roche, voire l'utilisation de produits chimiques pour augmenter la perméabilité du schiste et la désorption du gaz ; c’est la technique de fracturation hydraulique. Le taux de récupération possible est de l'ordre de 20 à 40 %.

49 Gaz de « schiste » Technique d’extraction par forage dirigé Dans un forage dirigé le puits foré comprend une partie verticale destinée à atteindre la bonne profondeur (entre et m) et une partie horizontale longue de plusieurs centaines de m qui permet de drainer dans sa longueur la couche géologique contenant le gaz. L'objectif du forage horizontal est d'augmenter la surface du puits en contact avec le gisement pour compenser la faible perméabilité de la roche. Dans le schiste, un puits de ce type, malgré l'utilisation de la fracturation hydraulique, ne permet de drainer qu'un volume de roche limité : latéralement environ 150 mètres de part et d'autre du puits et verticalement quelques dizaines de mètres (limité par l'épaisseur de la roche mère). Il faut donc forer beaucoup plus de puits que dans le cas de l'extraction d'hydrocarbures conventionnels.

50 Gaz de « schiste » La fracturation hydraulique La fracturation hydraulique consiste à provoquer avant la mise en production du puits un grand nombre de micro-fractures (de l'ordre du millimètre) dans la roche contenant le gaz, ce qui rend celle-ci poreuse et permet au gaz ou à l'huile de schiste de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. La fracturation est obtenue par l'injection d'eau à haute pression dans la formation géologique en passant par le puits horizontal. L'eau qui est injectée contient des additifs variés afin d'améliorer l'efficacité de la fracturation : sables, biocides, lubrifiants, détergents.

51 Gaz de « schiste »

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55 Le coût total d'un seul forage s'élèverait entre 8 à 10 millions de dollars. Il existe des incertitudes sur la rentabilité de leur exploitation d'autant que la forte production aux États-Unis, liée à une demande de gaz moindre a fait chuter le cours du gaz ; [ [ la densité de population est bien plus élevée en Europe, la sensibilité au paysage et à l'effet de serre, ainsi que les réglementations sur l'environnement, l'eau, l'air et la santé y sont bien plus contraignantes ; le manque d'eau ou la vulnérabilité des nappes pourraient freiner le développement de la fracturation hydraulique, qui nécessite d'énormes quantités d'eau. POUR OU CONTRE ?

56 Gaz de « schiste »

57 Ces activités industrielles ne sont pas confinées et concernent des régions rurales habitées. - La pollution de l’air (méthane, gaz d’échappement avec production de particules de toutes tailles, d’ozone, de sulfure d’hydrogène) peut être à l’origine d’une augmentation de la mortalité, de pathologies respiratoires (asthme), de cancers. - cette activité peut être responsable d’une pénurie d’eau de consommation. - les nappes phréatiques peuvent être polluées par les boues toxiques produites par les forages, par le liquide de fracturation, mais aussi par le méthane provenant des sites de fracturation. - les liquides de fracturation employés peuvent contenir jusqu’à 1000 produits (agents de soutènement, réducteurs de friction, surfactants, gélifiants, inhibiteurs de corrosion, antimousses…) dont certains sont cancérogènes (benzène, formaldéhyde, naphtalène…), neurotoxiques (aluminium, hexane, acrylamide, toluène, xylène…), ou toxiques pour la reproduction (acide borique, toluène).

58 Gaz de « schiste » Il est désormais urgent que les citoyens fassent valoir le principe de précaution et exigent que la communauté scientifique et les médecins s’impliquent dans l’évaluation des conséquences pour l’environnement et la santé afin que chacun ait accès à une information fiable et indépendante des lobbys pétroliers et industriels.

59 TECTONIQUE DES PLAQUES et recherche d’hydrocarbures


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