Marine Geosciences

 

Geohasard

Les travaux de dépouillement des données ZAIANGO, principalement les données de la campagne ZAIROV, ont permis de mettre en avant l’importance des phénomènes liés aux sorties de fluides sur les fonds marins de l’offshore ouest africain. Du point de vue du comportement mécanique de la couverture sédimentaire, ces migrations de fluides, pétrole, gaz ou majoritairement de l’eau, jouent évidemment un rôle majeur. La pente a un rôle secondaire sur les instabilités mécaniques des sédiments marins par rapport aux mécanismes externes. En effet, une vitesse de sédimentation élevée, un séisme, un gradient thermique, une instabilité thermodynamique des hydrates de gaz, une expulsion de fluide d’un réservoir profond pourront accroître la pression interstitielle dans un sédiment marin. De ces mécanismes externes résultent généralement une génération d’une surpression interstitielle. Dans le cas d’un sédiment peu perméable (argile ou silt argileux) la dissipation de cette surpression interstitielle s’effectue à long terme. Les conséquences de cette surpression et de la dissipation lente peuvent être une diminution voire une annulation de la contrainte effective induisant des instabilités sur des faibles pentes par une perte de la résistance au cisaillement le long des surfaces de rupture.

C’est pourquoi, l’accent a été mis sur le développement de moyens de mesurer la pression interstitielle et sa variabilité temporelle (sonde piézométrique) dans le cadre d’une nouvelle opération en partenariat avec TotalFinaElf sur la pente du delta du Niger.

Le développement du pénétromètre PENFELD a franchi une étape décisive en cours d’année, le prototype a pu être testé avec succès lors d’essais à terre. Cet outil sera utilisé comme outil fondamental pour mesurer les propriétés géotechniques in situ, paramètres nécessaires pour les analyses de stabilité de pente dans les futurs projets tel que celui qui est envisagé au Nigéria. C’est aussi grâce à l’existence de cette instrumentation spécifique que de tels projets ont pu être initiés.

Parallèlement, un logiciel a été développé afin d’étudier l’impact de la variation de la température sur la stabilité des hydrates. Les mesures réalisées pendant ZAIANGO sur une zone appropriée au Congo avait en effet montré sur une période 8 mois une variation surprenante d’environ 3 ° sur les fonds marins par 600 m d’eau. Ce modèle permet la simulation de la zone de stabilité des hydrates de gaz en fonction de l’effet de la variation de la température de l’eau de mer sur la variation de la température dans le sédiment. La simulation montre que dans le cas de la pente congolaise (Fig. 5), les hydrates pourraient ainsi être dissociés en environ 3 ans.

 

Préparation d’une campagne " géohasard "en coopération avec TotalFinalElf

L'expérience de ZaïAngo pour une étude complète des géohasards a montré qu'il faut d'abord avoir une bonne connaissance du contexte géologique et sédimentologique afin d'établir les causes des instabilités. Ensuite l'accent peut être mis sur l'étude des mécanismes de déformation et de rupture et sur la modélisation, mais pour cela l'acquisition d'un certain nombre de paramètres dans une zone appropriée est indispensable. C'est ce que l'on propose de faire dans le cadre d'un projet TFE-Ifremer, sur le cas d'étude du delta du Niger. TFE a en effet identifié, à partir de données de sismique 3D sur des futures zones d'exploration et/ou de développement, des cibles géologiques remarquables pour l'étude des déformations de la couverture sédimentaire superficielle en relation avec des sorties de fluide (volcans de boue, pockmarks, glissements…).

L'opération est présentée comme une suite de ZaïAngo avec de nouvelles cibles d'intérêt pour l'étude des instabilités sédimentaires en offshore profond. Il s'agit d'une opération concevable si elle présente une approche novatrice fondée sur trois types d'acquisition idéalement requise :

• une imagerie bathymétrique, sonar et sismique haute résolution (300, Chirp, Sar et Pasisar),
• la mesure des propriétés physiques et géotechniques in situ;
• la mesure du régime de pression interstitielle et de son évolution temporelle.

L’accent a donc été mis sur le développement de moyens de mesurer la pression interstitielle et sa variabilité temporelle (6 sondes piézométriques dont le développement a été lancé en novembre 2001 par l'Ifremer).

Fluides

Au-delà de l’aspect "géohasard", l’interprétation des données ZaïAngo et notamment de la campagne ZAIROV, a permis d’établir une typologie des différents types de sortie de fluide et de tenter de caractériser leur fonctionnement. Nous savons aujourd’hui que de grands réservoirs pétroliers sont associés à des manifestations superficielles qui se marquent par des indices géochimiques en surface a proximité des zones dites de suintements froids ou des pockmarks Les zones correspondent le plus souvent à l’affleurement de structures géologiques cassantes ou à des cheminées de gaz ou volcans de boue. Parallèlement DRO/EP étudie la faune benthique spécifique et particulièrement abondante caractéristique de ces environnements.

Un intérêt très fort est apparu pour l’étude des ces "sources" en tant que fenêtre sur les réservoirs d’hydrocarbure plus profonds. Certaines des recherches effectuées sur les suintements froids ont en effet un fort intérêt industriel, puisqu’il s’agit de mieux évaluer dans quelle mesure les fluides prélevés en fond de mer dans les suintements froids sont représentatifs de la nature et de la composition des réservoirs profonds. Ainsi ces travaux ont permis de préparer un projet de fiche FSH pour l’étude "des indices de surface de la présence d’hydrocarbures en offshore profond".

Le laboratoire Géochimie & Métallogénie est impliqué dans la campagne ZAIROV et dans l’exploitation des données. Sa contribution porte sur trois volets :

1. Traceurs dans la colonne d’eau,
2. Fluides et hydrates dans les sédiments,
3. Encroûtements carbonatés et précipités minéraux dans les zones de sorties de fluides.

L’année 2002 sera essentiellement consacrée à l’étude et la valorisation des échantillons prélevés aux cours de la campagne ZAIROV. Le laboratoire sera également impliqué dans l’élaboration du volet fluide du défi marge ainsi que dans la réflexion de la stratégie à mener au cours des campagnes à venir sur ce sujet.