Academic literature on the topic 'Bassins sédimentaires – Libye'

Cette thèse montre tout l’intérêt de procéder à une cartographie géologique par télédétection et à l’aide d’une grande base de données dans le cadre d’un Système d’Information Géographique (SIG), pour la connaissance géologique dans une région donnée, ici le bassin de Ghadamis et régions voisines, dans le NO de la Libye. C’est l’une des provinces pétrolières les plus importantes du pays. Cette recherche a été facilitée par l’existence d’une vaste quantité de données disponibles au Libyan Petroleum Institute, qu’il a fallu organiser correctement dans un SIG et rendre accessibles. La cartographie géologique par télédétection a aussi été facilitée par le climat aride, mais la plus grande partie du bassin est un plateau très plat constitué de sédiments méso-cénozoiques masquant les structures paléozoiques pétrolifères plus profondes. Cependant, ces structures affleurent tout près dans l’arche de Qarqaf. La technologie des cartes géologiques a dû être adaptée au SIG, chaque formation étant représentée par un fichier (shapefile), permettant de représenter la géologie également en profondeur. Les structures paléozoiques dans l’arche de Qarqaf sont caractérisées par une déformation en transtension. Le soulèvement de l’arche est dû à son histoire du Cambrian au Carbonifère, en zone de transfert dextre, entre les deux bassins de Ghadamis et de Murzuk. L’évolution du bassin de Ghadamis à cette époque comprend aussi des failles décrochantes ~E-W, avec des relais compressifs anticlinaux. Les failles subméridiennes associées sont normales, avec anticlinaux d’entraînement dans le compartiment surélevé. De nombreux filons sédimentaires attestent d’un environnement en extension. Cependant, les dépôts dévoniens et carbonifères montrent localement de larges structures compressives. Il y a des arguments en faveur de glissements et de décollements locaux de ces roches molles, au-dessus des couches inclinées du flanc nord de l’arche Qarqaf en cours de soulèvement. Il n’y a pas eu de chaîne hercynienne dans la région. La formation de fossés continentaux a initié une subsidence thermique et finalement la formation progressive des bassins de Ghadamis et de Murzuk pendant tout le Paléozoique. Ceci conduit à une conception nouvelle du style tectonique concernant les séries paléozoiques en Libye, à la suite desquelles la discordance régionale majeure est située au-dessus du Permien et marque le début de la formation de la Néotéthys. Le plateau très uniforme qui masque le basin de Ghadamis montre de nombreuses petites dépressions (sinkholes) et des failles. Leur interprétation en termes tectoniques (fentes de tension, ouvertures en pull-apart le long des failles) conduit à la connaissance de la tectonique cénozoique, et ceci est cohérent avec un champ régional caractérisant une extension NNE-SSO, et avec la mise en place de volcans cénozoiques. La répartition des sinkholes et des failles associées donne des indications sur la localisation de structures paléozoiques profondes réactivées. Des anticlinaux très discrets ont été mis en évidence à l’aide d’un calcul particulier d’estompage des MNT. Ces anticlinaux d’âge post-Paléocene, sont corrélés avec des gisements pétroliers situés dans le Paléozoique. Les failles, plis et biseaux stratigraphiques qui forment les pièges pétroliers, résultent de cette longue phase d’extension et décrochements tout au long du Paléozoique. L’exploration pourrait entrer dans une période nouvelle. Cette étude a permis une meilleure compréhension des structures géologiques liées aux systèmes pétroliers. Plusieurs forages effectués au début de l’exploration du bassin ont été improductifs parce qu’ils se trouvaient en dehors de structures pertinentes.

L’analyse stratigraphique et tectono-sédimentaire des séries sédimentaires du Paléozoïque qui remplissent le bassin de Ghadamès et son extension au nord, le bassin de Jefarah en Libye et en Tunisie, ont été étudiées. Ces formations appartiennent au cycle de Gondwana et sont, généralement, interprétées comme étant déposées dans un bassin cratonique tronqué par la discordance hercynienne. Cette étude est basée sur l’analyse des électrofaciès et des électroséquences dans plus de 130 puits. Les corrélations stratigraphiques entre puits sont basées sur la définition des cycles de 1er et de 2ème ordre. Cela a permis de comprendre l’évolution des environnements sédimentaires dans les deux bassins, de reconstituer des cartes isopaques de répartition des faciès et de reconstruire la paléogéographie des différentes unités stratigraphiques. Ces données permettent d'aborder la nature de la déformation et clarifient également le comportement des zones actives régionales élevées durant le Paléozoïque. La succession paléozoïque dans les bassins de Ghadamès et de Jefarah peut être divisée en cinq séquences de 1er ordre, délimitées par des discontinuités tectoniques majeurs avec une durée de séquence de 40 à 70 Ma. Dans ces cinq séquences, dix-huit séquences de 2ème ordre (10 à 40 Ma) ont été différenciées, décrivant les limites de séquence (SB), les surfaces d'inondation maximales (MFS) et les caractéristiques sédimentologiques. Vingt-huit puits ont été analysés afin d’identifier et d’évaluer les systèmes réservoirs paléozoïques dans les bassins Ghadamès et de Jefarah illustrant comment les propriétés réservoirs changent latéralement et verticalement dans le temps en fonction des environnements de dépôt. Deux logiciels ont été utilisés, le logiciel pétrophysique JLog pour l'analyse des propriétés réservoirs et PETREL pour la construction de modèles de corrélation stratigraphique. Les réservoirs dans la zone d'étude sont répartis sur une large gamme de réservoirs silicoclastiques s'étendant du Cambrien au Permien. Les hydrocarbures dans les bassins de Ghadamès et de Jefarah proviennent de deux roches mères principales, à savoir la Formation de Tanezuft du Silurien inférieure et la Formation d'Awaynat Wanin du Dévonien moyen-supérieur. Les neuf principaux réservoirs paléozoïques sont respectivement les formations de Hasawnah, de Hawaz et de Mamouniyat (Paléozoïque inférieure), d’Akakus, de Tadrart, d’Ouan Kaza et de Tahara (Paléozoïque moyen) et les Formations de M'rar et d’Asadjefar (Paléozoïque supérieur). Six sections transversales stratigraphiques dans la région ont été reconstruites pour illustrer les extensions verticales et latérales des réservoirs. L'ensemble de données acquises démontre que les propriétés réservoirs des séries paléozoïques sont influencées par les deux, les faciès et les environnements de dépôts<br>The sedimentology and tectonics and their relationship of the Paleozoic series that fill the Ghadames basin and its northern extension consisting of the Jefarah basin in Libya and Tunisia was studied. These formations belong to the Gondwana cycle and are typically interpreted as being deposited in a cratonic basin truncated by the Hercynian unconformity. This study is based on wells. The stratigraphic correlation between the wells is based on the definition of second order cycles. This allowed to produce isopach maps of facies distributions and to reconstruct the paleogeography of the different stratigraphic units. These data allow to address the nature of the deformation and also clarifies the behavior of active high regional areas during the Palaeozoic. The Paleozoic succession in the Ghadames and Jefarah basins can be divided in to five first order sequences, bounded by major tectonic unconformities with sequence duration of 40 - 70 Ma. Within these five sequences eighteen second order sequences (10 - 40 Ma) were differentiated, describing Sequence Boundaries (SB), Maximum Flooding Surfaces (MFS) and sedimentological characteristics. Twenty six wells with its geological well reports and well logs have been used in the study area, i.e. the Ghadames and Jefarah basins (Libya) illustrate how reservoir properties changes laterally and vertically through time (from a proximal to a distal sitting). Two softwares were used, JLog (version 4) petrophysical software for reservoir property analysis and PETREL (Schlumberger software 2014 version) for constructing stratigraphic correlation models. The Paleozoic reservoirs in the study area are spread over a large range of siliciclastic reservoirs with the prospective section extending from Cambrian to Permian. Hydrocarbons within the Ghadames and Jefarah basins originated from two major source rocks: i.e. the Lower Silurian Tanezoft Formation and Middle-Upper Devonian Aouinat Ounine Formation. The nine main Paleozoic reservoirs are respectively the Hassaouna, Haouaz and Memouniat Formations (Lower Paleozoic), Acacus, Tadrart, Ouan Kaza and Tahara Formations (Middle Paleozoic) and M’rar and Asadjefar Formations (Upper Paleozoic). Six stratigraphic cross sections through the area have been reconstructed to illustrate the vertical and lateral reservoir extensions. The dataset demonstrates that the Paleozoic reservoir properties are influenced by both, depositional facies and position within the paleogeographical setting (from proximal to distal part)

L'objectif de ce travail était de reconstituer l'histoire polyphasée des fluides dans les séries cénozoïques de la marge passive du Congo-Angola, dans le but de préciser la nature et le chemin suivi par les fluides, leurs mécanismes d'expulsion et leur expression sur le fond de la mer et dans les séries anciennes à l'affleurement. Notre approche repose d'une part sur l'analyse d'une large couverture d'imagerie bathymétrique et de sismique 3D performantes dans les bassins du Congo et de l'Angola et d'autre part sur une étude géologique de terrain dans les Terres Noires jurassiques du bassin du Sud-Est de la France où des sorties de fluides fossiles avaient déjà été signalées. Nous montrons à travers ce travail que : - l'expulsion précoce des fluides interstitiels génère des conduits initiaux suivant un réseau de failles polygonales et de sillons en relation avec la compaction des sédiments qui ouvrent la voie à des migrations de fluides plus profonds exprimés sur le fond de l'eau par des pockmarks ; - la répartition et l'organisation des sorties de fluides sur le fond de l'eau est le reflet du chemin suivi par les fluides (failles, surfaces d'érosion, fentes d'extension) ou du réservoir dont ils sont issus (chenaux turbiditiques, hydrates de gaz) ; - l'expression des sorties de fluides sur le fond de la mer peut être approchée à partir de l'organisation spatiale des communautés biologiques et la nature minéralogique des précipitations qui dépendent de l'intensité du flux ascendant de méthane ; - les sorties de fluides sont le résultat d'une migration et d'une expulsion cycliques bien exprimées sur les affleurements fossiles et qui ne sont pas forcément catastrophiques, contrairement aux modèles déjà proposés. Cette approche spatiale et temporelle permet de montrer que les fluides, depuis les stades initiaux du dépôt des sédiments jusqu'aux migrations tardives de fluides plus profonds, s'inscrivent dans un processus continu à l'échelle de l'histoire du bassin, avec une pérennisation au moins partielle des drains.

L'etude presentee dans ce travail a pour objectif d'apporter des elements permettant d'ameliorer la description de la contribution de la roche aux ecoulements de fluide dans les modelisations des bassins sedimentaires et des reservoirs petroliers. Apres une etude du comportement mecanique des craies tres poreuses et des argiles fortement compactees, nous elaborons un modele de comportement permettant de reproduire la reponse mecanique de ces materiaux selon les sollicitations mecaniques rencontrees lors de l'etude des reservoirs petroliers et des bassins sedimentaires. Ce modele de comportement est ensuite integre dans une approche poromecanique couplee. Cette approche couplee vise a montrer l'apport d'une description rigoureuse des deformations de la roche dans les etudes de reservoirs et de bassins et a determiner le domaine de validite des hypotheses mecaniques realisees dans les methodes actuelles. La modelisation hydromecanique couplee du comportement des reservoirs petroliers permet de representer l'influence des conditions aux limites sur les chemins de contrainte dans le milieu de production et sur les taux de recuperation de fluide. L'etude des bassins sedimentaires met en evidence l'importance d'une prise en compte des deformations differees dans les modelisations de bassins dues a une difference d'echelle de temps entre les mesures de terrain et de laboratoire.

Ce manuscrit de thèse propose la première étude sédimentologique exhaustive de l’escarpement du Dur At Talah (150 km de long sur 120 m de hauteur). Ce dernier affleure dans la dépression d’Abu Tumayam, dans la partie méridionale du Bassin de Syrte (Libye). La Formation du Dur At Talah offre une séquence sédimentaire régressive (au 2nd ordre), allant de faciès marins peu profonds à des faciès fluviatiles, datée de l’Eocène supérieur. Les exceptionnelles conditions d'affleurement ont permis une analyse sédimentologique approfondie (lithofaciès, ichnofaciès, géométries et découpage séquentiel) conduisant à une caractérisation multiscalaire d'un système margino-littoral dominé par la dynamique tidale. Parmi les résultats saillants de cette étude figure l'identification de deux processus sédimentaires : la progradation signée par des structures clinoformes et l’accrétion latérale caractérisée par des stratifications hétérolithiques inclinées (IHS). Dès lors, plusieurs corps sédimentaires se distinguent sans ambiguïté tel que les barres d’embouchure hétérolithiques et les barres de méandres de chenaux tidaux. L'auscultation de ces grands corps sédimentaires permet alors d'en définir les critères de reconnaissance et le contexte séquentiel de mise en place, mais aussi d'en contraindre le potentiel réservoir<br>This manuscript provides the first exhaustive sedimentological study of the Dur At Talah escarpment (≈120 m high and ≈150 km length). This latter is exposed in the Abu Tumayam Trough, in the southern Sirt Basin (Libya). The Dur At Talah Formation forms a 2nd order regressive sequence, from shallow marine to fluviatile deposits, dated as upper Eocene. This exceptional outcrop allows an extensive and detailed sedimentological analysis (lithofaciès, ichnofaciès, geometries and sequence stratigraphy) leading to a multi-scale characterization of nearshore to paralic environments dominated by tidal dynamic. Among outstanding results, two sedimentary processes have been recognized and characterized: the progradation is expressed by large-scale clinoform structures and the lateral accretion is characterized by inclined heterolithic stratifications (IHS). Several sedimentary bodies are, thus, unequivocally distinguishable such as heterolithic mouth-bars and tidal channel point-bars. Thorough analysis of these sedimentary bodies allows to define diagnostic criteria to recognize them. They can be replaced in a consistent stratigraphic framework explaining their architecture and their vertical evolution in order to be used as reservoir analog

En bordure septentrionale du Bassin de Paris, le Nord de la France occupe une position clé pour la compréhension des relations structurales entre le substratum paléozoïque déformé et les dépôts mésocénozoïques de la couverture sédimentaire. En profondeur, le caractère extrêmement hétérogène du substratum est marqué par la superposition du front de chevauchement varisque à vergence Nord, matérialisé par la Faille du Midi, et du front calédonien, à vergence sud, reconnu dans le massif du Brabant plus au Nord. L'utilisation combinée d'un modèle géologique 3-D, réalisé à partir des données de sondage, et des données sismiques et gravimétriques montre que les fronts varisque et calédonien interagissent et influencent la géométrie des dépôts de couverture en individualisant des domaines structuraux bien précis. En Artois-Boulonnais, la réactivation d'accidents calédoniens profonds durant l'orogenèse varisque semble contrôler la géométrie du front chevauchant induisant, en particulier, une augmentation du pendage de la Faille du Midi. Ce redressement des chevauchements profonds apparaît comme un facteur majeur dans la genése des failles affectant la couverture en Artois et dans la localisation de l'inversion tectonique au niveau de ces failles. Ce n'est pas le cas latéralement, dans le bassin houiller et l'Avesnois où aucune structure similaire n'est observée. Il est possible que, dans cette zone, ce système soit transféré vers le Nord, décalant ainsi l'inversion tectonique. L'activation, la réactivation et l'évolution latérale des structures profondes sont donc des facteurs déterminants dans l'individualisation des différents domaines structuraux de la couverture sédimentaire.

Dur At Talah sedimentary sequence, located at the southern side of the Sirt Basin in central Libya, is composed of 150 m thick of mainly siliciclastic rocks. The importance of this sequence is linked to the importance of the Sirt Basin as one of large hydrocarbon reservoirs in Libya. The sequence is also an excellent site for vertebrate fossils of Late Eocene, the age of the sequence. Previous studies, though very limited compared to the importance of this area, are focused on its paleontological content. Sedimentology received only scant attention before this project. This thesis is an outcrop based study in which the focus is given to the sedimentary and biogenic (trace fossils) structures, aiming at defining and interpreting depositional facies which building up the sequence. The study is mainly based on field data which are analyzed on the light of related published literature and on the comparison with modern sedimentary environments. Results of facies analysis have led to splitting the entire sequence into three genetically related intervals. The oldest, we called the New Idam Unit (around 80m), is composed of very fine sandstones to mudstones. New Idam Unit is unconformably overlain by the Sarir Unit (around 50m), composed of medium grained cross bedded sandstones (the lower 25-30 m) changes up to very coarse and microconglomeratic sandstone (the upper 20-30 m). Thus, the Sarir Unit is split into the lower Sarir Subunit and upper Sarir subunit. The New Idam Unit presents both classical and unusual sedimentary and biogenic indicators that attribute this unit to estuarine depositional environment. It starts with outer estuarine (the lower 35 m) and ends up with inner estuarine (the upper 45 m). Maximum flooding surface is located in between. Above this surface the fluvial indicators increase and tidal indicators decrease, thus providing clue for basinward (North) migration of the shoreline. The lower Sarir subunit which was previously interpreted as fluvial deposits, preserves multi-scale sedimentary structures that undoubtedly belong to tidal processes. This is especially evidenced at the lower part of the lower Sarir Subunit (LLS). Fluvial indications over dominates the tidal ones in the upper part of the lower Sarir (ULS). Due to this configuration the whole lower Sarir subunit is interpreted as shallow marine, deltaic, depositional system, occurred during sea level ¨normal¨ regression. This time, maximum flooding surface is located between the LLS and ULS. The lower Sarir subunit is terminated by subaerial unconformity, with evidences of subaerial exposure preserved at the top of the ULS. These are intruded by the upper Sarir subunit which presents clear evidences of strictly fluvial environment of deposition. The deposits of the upper Sarir subunit record the low stand system tract part of the Dur At Talah sequence. In addition to the outlined results, the sequential pattern of the depositional events is suggested for the entire sequence of Dur At Talah. This study provides a valuable information regarding the depositional and sequential aspects of the Sirt Basin during the late Eocene, it also provide an unique case study for the better understanding of the shallow marine tidal deposits.