Soutenance mémoire
Le pétrole fournit la quasi-totalité des carburants solides, liquides et gazeux mais aussi de grands nombres de matériaux usuels (plastiques, etc.), paraffines et lubrifiants, etc. D’où l’exploitation de cette source d’énergie fossile et d’hydrocarbures est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine. Il est la source d’énergie la plus utilisée dans le monde devant le charbon et le gaz naturel. La plupart des efforts d’exploitation à Madagascar ont été concentrés dans les principaux bassins sédimentaires : Ambilobe, Mahajanga, et Morondava. Pourtant, la partie extrême Sud de Madagascar présenterait aussi des intérêts certains dans ce domaine. L’évolution des techniques géophysiques permet de mieux caractériser et de localiser ces prospects pétroliers. Les méthodes les plus utilisées pour la prospection des hydrocarbures restent les méthodes magnétique, gravimétrique et sismique réflexion. L’extrême Sud de Madagascar pourrait être potentiellement favorable à la présence d’hydrocarbures alors que peu d’études y ont été faites, que ce soit des études géophysiques ou des études géologiques. Par ailleurs, en se basant sur la carte gravimétrique de Madagascar, cette zone montre des prospects intéressants en ce qui concerne la présence potentielle en hydrocarbures tant en onshore qu’en offshore.
DELIMITATION DE LA ZONE D’ETUDE
La zone d’étude se divise en deux parties localisée entre les longitudes : 24-27° et latitudes 43-47°. L’une se situe dans la partie onshore extrême Sud de Madagascar et l’autre dans la partie « offshore ». La première partie est dénommée Bloc 3115 (ESSAR exploration), délimitée à l’Ouest, à l’Est, et au Sud par les côtes Sud de Madagascar, et au Nord par les affleurements du socle cristallin. La deuxième zone d’étude est située sur la partie offshore de Madagascar.
CONTEXTE GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
Extrême Sud de Madagascar – Partie Onshore
Géologie
Contrairement au bassin sédimentaire de Morondava, il n’y a aucun puits d’exploration qui se trouve dans la zone et seulement une ligne sismique y est implantée particulièrement dans la partie NO de ce bloc.
L’information géologique pour le Bloc 3115 est seulement basée sur la carte géologique faite par Bésairie et al. Dans ce bloc, la partie centrale et orientale sont couvertes par des sédiments du « postÉocène » , tandis que dans la partie occidentale, on y trouve des calcaires âgés Éocène lesquels sont étendus le long de la côte Ouest. Des roches métamorphiques, constituées de complexes terrains Précambriens, sont affleurées dans la partie centrale et sub-méridionale, lesquelles ont subi des multiples déformations et des évènements métamorphiques. Des zones de cisaillements, généralement de direction N-S et environ 10 km de large et 450 km de long, y ont été identifiées mais aussi sur le socle du Nord (roches métamorphiques) . Sur cette zone, 3 terrains métamorphiques ont été identifiés par Wit, nommés : Vohibory, Graphite, et Androyen. Dans la partie orientale se trouve une centre volcanique âgée du Crétacé dénommée Massif d’Androy et est constituée par des basaltes, des rhyolites et des trachytes. Cette unité volcanique s’étend vers le Sud et s’allonge au-dessous de la couverture récente .
Sédimentologie du Bloc 3115
La nature des sédiments de la zone est peu connue à cause du manque des données de puits. D’après une donnée sismique de faible qualité située dans ce bloc, on peut dire qu’il pourrait y avoir des sections sédimentaires peu profondes, représentées par un réflecteur continu dont l’épaisseur duquel diminue vers la littorale. Une donnée de puits situé au N-O suggère qu’il y aurait une présence des sédiments du Sakamena et du Crétacé. Les sédiments qui s’affleurent le long de la côte sont âgés Quaternaire [3]. Une donnée structurale de la zone onshore suggère qu’il y aurait une présence de Graben délimité par des failles normales de direction N-S. Il est dénommé Graben de Saraondry [14]. L’âge des séquences sédimentaires offshores est du Crétacé au Tertiaire [14]. Les sédiments du Crétacé inférieur seraient localement préservés dans les Grabens. La caractéristique de la partie Sud, particulièrement l’Extrême Sud, est qu’elle est dépourvue des sédiments du Karroo. La présence de ce dernier pourrait être expliquée par une élévation et érosion en Crétacé supérieur, et dans ce cas, elle serait associée au massif volcanique d’Androy .
EVOLUTION TECTONOSTRATIGRAPHIQUE – partie offshore
Les principales phases tectoniques sont représentées ci-après :
❖ Phase de fissuration du Karoo (Karoo Rift) : fissurations du Carbonifère supérieur, rift avorté du Permo-Trias, rift intracratonique du Lias supérieur et la dislocation de Gondwana.
❖ Phase « post-rift » : du Jurassique moyen et supérieur. Une expansion du fond marin dans le bassin de Somalie et celui de Mozambique a eu lieu, laquelle est un résultat du mouvement de Madagascar le long de la Zone de Fracture de Davie. Des carbonates ont été déposés au-dessus de la fosse Karroo, sauf dans le bassin de Mozambique, par transgression. Madagascar a cessé de bouger à partir de l’Aptien.
❖ Phase de dérivation (drifting) : les limites se sont développées le long de la Côte Est de l’Afrique et celle Ouest de Madagascar. La fissuration intracratonique (Intra-cratonic rifting) entre Inde-Madagascar a commencé durant l’Aptien. Une extension des activités volcaniques a marqué la séparation Inde-Madagascar.
Précambrien supérieur-Carbonifère supérieur
Du Précambrien supérieur au Paléozoïque inférieur, l’orogenèse panafricaine a divisé l’Afrique du super continent Gondwana en un stable noyau cratonique (cratonic nuclei) délimité par des zones de structures faibles et a influencé la position, l’orientation et la géométrie interne des couches Phanérozoïques des bassins sédimentaires [17]. Le Paléozoïque inférieur-moyen était dominé par une pénéplanation.
Carbonifère supérieur – Jurassique inférieur
Durant cette période, une fissuration apparaissait dans le bassin de Somalie vers le Sud de l’Afrique et Ouest de Madagascar [2]. Les structures Graben et half Graben de ces fissurations sont remplies avec des épaisses séquences de terrigènes, sédiments clastiques (conglomérats, grès, charbons, sédiments lacustres et diamictites) appelés Groupe Karroo. Des carbonates mineurs reflètent une subsidence profonde et une transgression marine mineure. Des formations Sakoa, conglomérats, grès et schistes remplissent les fissures du Carbonifère supérieur – Permien inférieur le long de la partie centrale des Hautes Terres. L’extension continue au Permien supérieur et a pour résultats un soulèvement du « graben shoulder » et une déposition de la formation Sakamena inférieure, conglomérats et grès. Les schistes du Sakamena supérieur et les grès deltaïques sont déposés dans la fissure durant le Trias moyen. Du Trias supérieur – Lias, des grès fluviatiles suivaient la subsidence thermique du Trias supérieur. Bref, du 184 à 179 Ma [40], un évènement volcanique a couvert une large région de l’Afrique méridionale et Antarctique avec une épaisse lave basaltique. Durant le Carbonifère supérieur au Jurassique inférieur, les sédiments du Karroo se sont déposés sur le bassin de Morondava, mais il n’est pas encore connu si la zone du Cap Sainte Marie lui aussi contient des sédiments Karroo.
Jurassique moyen et supérieur
L’extension du fond marin du bassin de Somalie et celui de Mozambique commençait en 175 Ma [39]. L’effondrement thermique de la marge continentale à la fin de la fissuration a permis une majeure transgression marine. C’est évident, à l’aide d’une discordance présentée par des études sismiques menées à l’Est de l’Afrique et à l’Ouest de Madagascar, que des extensions régionales, du Bajocien Bathonien et des carbonates marins, a eu lieu (calcaire de Bemaraha du Bassin de Morondava). Gondwana était séparé en deux parties majeures : Gondwana Ouest (Afrique et Amérique du Sud) et Gondwana Est (Antarctique, Inde, Madagascar, Seychelles et Australie). Le mouvement de Madagascar vers le S-O, relative à la plaque Africaine (le long de la zone de fracture de Davie) était probablement commencé en Oxfordien (158 Ma), cette constatation est basée sur l’étude de l’anomalie magnétique M25 [31]. L’arrêt de la fissuration était accompagné par un déclin thermique presque partout à Madagascar. Une marge passive s’est développée et devenait, pour les sédiments marins, une zone de déposition.
Crétacé inférieur
Le Crétacé inférieur était un temps durant lequel a eu lieu une extension du fond marin entre Afrique-Madagascar, de même, une subsidence thermique des marges continentales continuait. Les faciès continentaux, principalement les faciès fluviatiles, devenaient en faciès deltaïques, des sables et des carbonates marins peu profonds. La séparation Afrique-Amérique du Sud et l’ouverture de l’Atlantique Sud a eu lieu en 130 Ma, de même celle Inde-Antarctique. Des sels anticlinaux seraient alignés le long de la Ride de Davie [39]. La séparation Madagascar-Afrique a cessé environ il y a 118 Ma, le long duquel se formait les principales structures de la marge continentale Est de l’Afrique [2] [31]. L’Inde commençait à se déplacer vers le Nord, et ça pourrait être dû à l’influence du point chaud dans le manteau (mantle plume) .
Une extension suivant une direction NE-SO de Madagascar, en Crétacé inférieur, marque la dérivation Madagascar-Inde. L’effet le plus significatif, causé par cette phase tectonique, est l’inclinaison de Madagascar vers l’Ouest et un soulèvement de sa côte Est avec une subsidence continue de la marge passive Ouest.
Crétacé Supérieur
Une activité mineure de volcanisme affecte l’Afrique de l’Est durant le Crétacé supérieur. Durant cette période, la séparation Madagascar-Inde a provoqué une extension volumineuse de basaltes et rhyolites mineurs [32], un emplacement des dômes volcaniques reliés à un profond corps intrusif volcanique. La formation de ces dômes était accompagnée par une érosion partielle des sédiments anciens. Les sédiments du Karroo sont directement superposés avec les sédiments du Crétacé supérieur. Un magmatisme était accompagné par un progressif soulèvement et une inclinaison vers l’Ouest de la Haute Terre centrale de Madagascar.
Tertiaire inférieur
Une subsidence thermique commençait à affecter Madagascar au Tertiaire avec une diminution des sédiments clastiques à l’Est et Ouest et une transgression marine dans le Nord [39]. L’alternance progression-transgression marine dans le bassin de Mahajanga et celui de Morondava déposait la formation « Katsepe » côtière qui est la limite des calcaires lagunaires à travers l’Éocène.
Oligocène moyen et récent
Une variation de lithologie se présentait sur la partie Ouest de Madagascar au Néogène récent. Cette lithologie suivait une distribution similaire que celle des séquences Paléogènes [39]. Les sédiments y composaient sont calcaires, dolomites, et schistes lesquels sont dans une proportion variable sur les zones côtières et marines peu profondes. Cependant, des calcaires localisés ont pénétré le bassin de Morondava.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
I.1 DELIMITATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.2 CONTEXTE GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
I.2.1 Extrême Sud de Madagascar – Partie Onshore
I.2.1.1 Géologie
I.2.1.2 Sédimentologie du Bloc 3115
I.2.2 EVOLUTION TECTONOSTRATIGRAPHIQUE – partie offshore
1) Précambrien supérieur-Carbonifère supérieur
2) Carbonifère supérieur – Jurassique inférieur
3) Jurassique moyen et supérieur
4) Crétacé inférieur
5) Crétacé Supérieur
6) Tertiaire inférieur
7) Oligocène moyen et récent
I.3 ETUDES ANTERIEURES SUR LA ZONE D’ETUDE
I.4 GENERALITES SUR LA GEOLOGIE DU PETROLE
I.4.1 Bassin sédimentaire
I.4.2 Système pétrolier
I.4.2.1 Éléments du système pétrolier
Roche mère
Roche couverture
Pièges
I.4.2.2 Processus de formation des hydrocarbures
Génération
Migration
Accumulation
Préservation
I.4.3 Play pétrolier
I.4.4 Prospect
Chapitre II : METHODOLOGIES APPLIQUEES
II.1 METHODES GEOPHYSIQUES UTILISEES
II.1.1 Prospection gravimétrique
II.1.1.1 Principe de la gravimétrie
II.1.1.2 Lois de gravitation de Newton
Référence pour la terre
Sphéroïde de référence
Le géoïde
Correction des données gravimétriques
II.1.1.3 Anomalie de Bouguer
II.1.1.4 Anomalie régionale
II.1.1.5 Anomalie résiduelle
II.1.1.6 Application dans le domaine pétrolier
II.1.2 Sismique réflexion
II.1.2.1 Généralités sur la méthode sismique
II.1.2.2 Ondes sismiques
II.1.2.3 Théorie de la réflexion
II.1.2.3.1 Coefficient de réflexion et impédances acoustiques
II.1.2.3.2 Normal moveout
II.1.2.3.3 Réflexions multiples
II.1.2.4 Acquisition de données
II.1.2.5 Système récepteur
II.1.2.6 Système d’émission
II.1.2.7 Étapes d’interprétation des sections sismiques images
II.1.2.7.1 Analyse de séquences sismiques
II.1.2.7.2 Analyse des faciès sismiques
II.1.2.7.2.1 Amplitude, continuité et fréquence
II.1.2.7.2.2 Parallélisme des réflecteurs
II.2 PRESENTATION DE LOGICIELS UTILISES
II.2.1 OASIS MONTAJ [40]
II.2.1.1 Description
II.2.2 ARCGIS10
Chapitre III : PRESENTATION DES DONNEES, RESULTATS, MODELISATION, ET INTERPRETATION
III.1PRESENTATION DES DONNEES UTILISEES
III.1.1 Données gravimétriques
III.1.2 Sections sismiques
III.2PRESENTATION DES RESULTATS, MODELISATION, INTERPRETATION
III.2.1 INTERPOLATION DES DONNEES
III.2.1.1 Zone onshore
III.2.1.2 Zone offshore
III.2.1.1.1 Gravimétrie
III.2.1.1.2 Sismique
Profil PS-1 direction Ouest
Profil PS-2
III.2.2 MODÉLISATION
III.2.2.1 Modélisation 2D
III.2.2.1.1 Choix de profils
III.2.2.1.2 Principe de modélisation
III.2.2.2 Modélisation 3D
III.2.2.2.1 Technique de modélisation 3D
III.2.2.2.2 Modèle 3D
III.2.2.2.3 Résultats et interprétations
III.3ETUDE DE POTENTIALITE
III.4SYNTHESE ET RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
ANNEXES
