Mots clés : pétrole, hydrocarbure, roche mère, roche-réservoir / -magasin, migration

Une roche magasin contenant du pétrole : la dolomie caverneuse du Cambrien inférieur, carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

09/05/2011

Résumé

Pétrole, roche mère et roche magasin.


Figure 1. Front de taille de la carrière de Loiras, et cavité remplie de pétrole

Front de taille de la carrière de Loiras, et cavité remplie de pétrole

En haut, détail d'une partie du front de taille Sud-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault. La roche est constituée de dolomie caverneuse cambrienne. Les plans de stratification sont visibles, avec un pendage d'une trentaine de degré vers la droite. On voit aussi des mini-cavités géodiques qui donnent à la dolomie son aspect caverneux. Certains de ces plans de stratification et certaines mini-cavités sont remplies de pétrole, qui parfois coule et dessine des traînées noires sur la paroi.

En bas, gros plan sur l'une de ces mini-cavités géodiques, remplie de pétrole. Malgré ce pétrole, on devine la forme des cristaux de dolomie tapissant la géode. Cette photo n'a pas été prise sur la falaise (il eut fallu un super téléobjectif) mais sur un bloc ramassé au pied du front de taille ; il pourrait provenir de l'emplacement indiqué sur la photo du haut.


Nous avons déjà passé trois semaines dans la carrière de Loiras (Le Bosc, Hérault), où nous avons vu les pélites permiennes recouvrant en discordance la dolomie caverneuse cambrienne, des fossiles de végétaux, et des pseudomorphoses de cristaux de glace contenues dans ces pélites permiennes. Dans certains secteurs de la carrière, les dolomies caverneuses cambriennes contiennent du pétrole, piégé soit dans les mini-géodes, soit dans les joints de stratification. Quand l'exploitation de la carrière dynamite de tels secteurs et « ouvre » géodes et joints de stratification, le pétrole coule le long du front de taille de la carrière. Cette dolomie caverneuse du Cambrien est un magnifique exemple de roche magasin, bien que la faible quantité de pétrole contenu dans ces roches et leur perméabilité sans doute assez faible n'en fassent pas un objectif tentant pour les compagnies pétrolières.

Toutes les photographies montrées ici ont été prises en septembre 2006.

Figure 2. Une partie du front de taille Sud-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

Une partie du front de taille Sud-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

On observe des écoulements de pétrole sortant des joints de stratification ou des mini-géodes dans la dolomie caverneuse.


Figure 3. Détail du front de taille Sud-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

Détail du front de taille Sud-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

On observe des écoulements de pétrole sortant des joints de stratification ou des mini-géodes dans la dolomie caverneuse.


Figure 4. Une partie du front de taille Nord-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

Une partie du front de taille Nord-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

On observe des écoulements de pétrole sortant des joints de stratification ou des mini-géodes dans la dolomie caverneuse.


Figure 5. Détail du front de taille Nord-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

Détail du front de taille Nord-Est de la carrière de Loiras, Le Bosc, Hérault

On observe des écoulements de pétrole sortant des joints de stratification ou des mini-géodes dans la dolomie caverneuse.


Les blocs détachés du front de taille par les explosions occasionnées par l'exploitation de la carrière permettent d'observer de près ces cavités et le pétrole qui en sort.

Figure 12. Petit bloc présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

Petit bloc présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

La recristallisation a transformé le joint de stratification en une succession de mini-géodes. Une grande quantité de pétrole s'échappe de ces géodes.


Figure 13. Détail d'un petit bloc présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

Détail d'un petit bloc présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

La recristallisation a transformé le joint de stratification en une succession de mini-géodes. Une grande quantité de pétrole s'échappe de ces géodes.


Figure 14. Petit bloc coupé en deux et présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

Petit bloc coupé en deux et présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

La recristallisation a transformé le joint de stratification en une succession de 2 mini-géodes. Ces géodes devaient être pleines de pétrole, dont une grande partie s'est vidée pendant la coupe de l'échantillon.


Figure 15. Détail d'un petit bloc coupé en deux et présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

Détail d'un petit bloc coupé en deux et présentant un joint de stratification avec recristallisation de dolomite, carrière de Loiras, Hérault

La recristallisation a transformé le joint de stratification en une succession de 2 mini-géodes. Ces géodes devaient être pleines de pétrole, dont une grande partie s'est vidée pendant la coupe de l'échantillon.


Comme à chaque fois qu'une roche poreuse et/ou fracturée contient des hydrocarbures (pétrole ou gaz) et constitue une roche magasin, il se pose le problème de l'origine des hydrocarbures et de la localisation de la roche mère. Dans le cas de la région de Lodève, une roche mère possible est évidente : les argilites et pélites du Permiens inférieur, noires, très riches en matière organique (et en fossiles de végétaux). Le problème, c'est que cette roche mère, dans la carrière de Loiras, se trouve au-dessus de la roche magasin, et que le pétrole migre vers le haut et non le bas quand la roche est pleine d'eau (plus dense que le pétrole). La seule façon pour que du pétrole migre vers le bas, c'est que la roche mère comme la roche magasin ne contiennent pas d'eau. Or l'eau imbibe quasiment toujours les roches profondes. Il faudrait donc supposer que cette migration est très récente, et date d'une époque où la région de Loiras était suffisamment élevée et près de la surface pour être au-dessus de la nappe phréatique.

Une deuxième hypothèse est que ce pétrole vient bien du Permien inférieur, mais d'un Permien inférieur situé plus bas que le Cambrien de Loiras. Loiras est au Nord du bassin de Lodève, demi-graben d'une dizaine de kilomètres de large et de 2 500 m de profondeur. Il y a donc, au Sud de Loiras, du Permien inférieur roche mère potentielle à une altitude inférieure à la roche magasin.

Une troisième hypothèse est possible : au Sud de bassin, le Permien inférieur surmonte quelques centaines de mètres de Stéphanien (Carbonifère supérieur) riche en matière organique, et également roche mère potentielle. Dans le cas de ces deux dernières hypothèses, le pétrole aurait migré obliquement au cous des temps géologiques, tant que Loiras était à une altitude inférieure à celle du toit de la nappe phréatique.

Figure 16. Coupes Nord-Sud du bassin stéphano-permien de Lodève, d'après la carte géologique du BRGM de Lodève au 1/50 000

Coupes Nord-Sud du bassin stéphano-permien de Lodève, d'après la carte géologique du BRGM de Lodève au 1/50 000

Le rectangle rouge localise la carrière de Loiras. La couche de pélites et argilites riches en matière organique (roche mère potentielle n° 1) est la couche r1b.

La coupe de détail du dessus montre les 2 trajets possibles si la roche mère est la couche r1b (flèches noires) : migration descendante ou migration oblique ascendante. Si la roche mère est le Stéphanien, la migration du pétrole serait une migration oblique de plusieurs kilomètres.


Mots clés : pétrole, hydrocarbure, roche mère, roche-réservoir / -magasin, migration