1 4

EVOLUTION DES ARGILES DU SILURIEN DANS LE BASSIN DE TIMIMOUN (Plate-forme Saharienne - Algérie.) ASSES A.(1) LOUMI K. (1) (1 ) : UNIVERSITY OF BOUMERDES-Algerie, Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie. assesamar@yahoo.fr ; k_loumi@yahoo.fr

Dans l’étendue de la Plate-Forme saharienne, il y a plusieurs basins sédimentaires. Il recèlent

tous des hydrocarbures. Leur niveau d’exploration est variable, parmi les moins explorés

figure le bassin de TIMIMOUN dont la surface couvre 150000 Km2 environ. Il est situé dans

la partie ocidentale de la plate-forme saharienne éloignée de 900 à 1000 Km au sud d’Alger.

Les structures positives suivantes l’encadrent:- le mole d’Idjérane à l’est

-un seuil dit ensellement d’Azzene-Djoua au sud

-les voûtes d’Allal au nord-est et de l’Oued

Namous au nord-ouest séparées par l’ensellement de Djoffra

-et la chaine de l’Ougarta à l’ouest.

C’est un bassin intracratonique à sédimentation régulière et continue pendant tout le

Paléozoïque du Cambrien au Carbonifère. Le Méso-Cénozoïque coiffent ces depots de Trias

au Plio-Pléistocène sur une épaisseur bien moindre.

Dans cette colonne stratigraphique, les argiles du Silurien totalisent une puissance pouvant

atteindre plus de 500 mètres. Sa richesse en matière organique est attestée par un COT= 3%.

Elle est pourvoyeuse de la plus grande partie des hydrocarbures du Paléozoïque saharien . Son

niveau le plus prolifique est à sa base caractérisé par une forte radioactivité qu’on appelle les

«hot-shales ».

Cette richesse productive semble, plus efficace dans la partie orientale du Sahara. A l’ouest, la

rareté des hydrocarbures liquides découverts à ce jour s’oppose aux quantités produites et le

nombre de gisements de l’est. A travers l’étude diagénétique minérale des ces argiles et

l’évolution de la matière organique associée se dégage une explication à cette anomalie qui

affecte cette roche mère. L’impact sur la migration primaire des hydrocarbures générés est

fonction de la transformation diagénétique minérale et organique de ces argiles fossilifères.

Tout cela étant lié à l’évolution thermique subie par les sédiments de ce bassin au cours de

leur enfouissement.

Mots-clé : Plateforme Saharienne-Silurien-Timimoun-Diagénèse-Matière organique-COT-Enfouissement.

2 4

I. Introduction

Le Silurien dans son ensemble montre une bonne richesse en matière organique

néanmoins, dans certains bassins occidentaux les hydrocarbures liquides n’ont pas le même degré

de richesse prouvée par rapport à leurs équivalents orientaux de la plate forme saharienne.

L'étude de la diagenèse minérale des niveaux argileux et de l’évolution de la matière organique

associée peut rendre compte et expliquer cette anomalie comme il est question dans cette étude qui se

rapporte au Bassin de Timimoun.

II. Situation géographique.

Le bassin de Timimoun couvre la partie centre ouest du Sahara algérien (voir Fig), il est limité par les longitudes 1° Ouest et 2°Est et les latitudes 25° et 30°Nord, il totalise une superficie de 150.000 km². La zone d'étude (anticlinal de Timimoun) se trouve à une vingtaine de kilomètres au sud-ouest de la ville de Timimoun et se situe sur la bordure occidentale de la sebkha de Timimoun chevauchant les deux feuilles au 1/200.000 eme de Charouine à l'Ouest ,et de Timimoun à l'Est.

3 4

Les grands ensembles du Sahara (Beuf, 71).

III. Situation géologique

La région d'étude relative au bassin de Timimoun est située dans la partie occidentale de la plate forme Saharienne.

Le bassin de Timimoun se trouve à environ 900 km au S-SO d'Alger. Il est limité à l'Est par le môle Idjerane-M'zab à l'Ouest et au Sud-Ouest par les monts de l'Ougarta. La terminaison septentrionale de ce bassin correspond aux abords de la voûte d'Oued- Namous au Nord et à la voûte de Méharez au Nord-Ouest (Fig. 2). Sa limite méridionale est caractérisée par une juxtaposition d'Ouest en Est de structures méridiennes à sub-méridiennes séparant le bassin de Timimoun de celui de l'Ahnet.

Les grands ensembles du Sahara( d’ap. Beuf et al. 1971)

IV.Le cadre géologique 1.Morphologie du bassin

La synéclise centrale saharienne de Timimoun-Ahnet, les affleurements les plus

méridionaux de ce bassin se rencontrent dans les bordures du massif Targui. La synéclise est

installée sur la chaîne pharusienne et limitée vers l'est par les grands accidents 4°50 et son

prolongement par le mole d'Amguid.

4 4

2.Stratigraphie

A- LE PALEOZOIQUE

Le Cambrien

Les dépôts cambriens reposent sur le socle cristallin et sont représentés par des

grès et des quartzites à passées conglomératiques. Ces dépôts sont subdivisés en unités ou

formations.

L'Ordovicien

Il constitue un ensemble (500 m), du Trémadocien à l'Ashgillien. Les coupes les

plus complètes se situent dans le bassin de Timimoun. Les dépôts proximaux (fluviatiles)

s'agencent autour des régions émergées et forment les falaises du Tassili interne. Les dépôts

marins se rencontrent au nord en subsurface et dans ce qui est devenu les monts de l'Ougarta.

Des traces de glaciation ont été décelées dans l'Ordovicien terminal.

Le Silurien

On se réfère aux travaux effectués sur ce système en particulier ceux de Legrand (1983

et 1985) dans la région et ses environs, ces dépôts sont datés Llandovery moyen à

Ludlovien, mais celles-ci s'avèrent insuffisantes pour la subdivision de ce système qui est

décrit généralement en un niveau stratigraphique unique. Cette formation est appelée encore les

argiles d'Oued Ali.

A la base, cette formation est représentée par des argiles hautement radioactives, gris

foncé à noire, finement feuilletées, micacées, légèrement silteuses, tendres à indurées, très

fossilifères, carbonatées et très pyriteuses. Elles sont intercalées par de rares passées de

calcaires gris à noirs, argileux, moyennement durs.

A ces argiles plus au moins radioactives, succèdent les argiles à Graptolites moins

radioactives, mais de même lithologie, avec cependant des intercalations de grès gris clair à

gris sombre, fins à moyens, siliceux à silico-argileux, bien consolidés parfois friables et

d'argiles à chamosite au sommet de la formation.

Ces argiles siluriennes sont caractérisées par une grande extension latérale et

verticale dans les bassins de Timimoun et de l'Ahnet comme dans toute la plate- forme

saharienne.

5 4

6 4

Le Dévonien

Le passage du Silurien argileux au Dévonien gréseux se fait d'une façon progressive

matérialisé par une série argilo-gréseuse, nommée zone de passage datée Lochkovien

(Gédinnien inférieur).

Le Dévonien inférieur présente une très grande extension paléogéographique.

Le Carbonifère

Le Carbonifère correspond au cycle sédimentaire 'Paléozoïque final'. On peut l'observer

dans les domaines occidentaux et orientaux, séparés par le môle d'Amguid-El

Biod-Messaoud, où ses dépôts sont absents.

Les faciès varient, de marin profond jusqu'au continental. De même, les épaisseurs

varient de 900m à l'Est pour atteindre 2800m à l'Ouest. Le maximum de dépôt, de 5000m

environ, se situe dans le sillon de Béchar où se trouve la coupe la plus représentative du

Carbonifère. Dans les autres régions, les dépôts dépendent de l'importance de la lacune pré-

mésozoïque.

B- LE MESOZOIQUE

Le Jurassique

Seule la partie inférieure représentée par le Lias, est mise en évidence dans la partie

Nord-Orientale de la région d'étude. C'est une anhydrite massive parfois argilo-dolomitique

avec à la base une argile gypseuse et un banc de dolomie.

Le Crétacé

Le Crétacé est présent dans tout le bassin de Timimoun. Il comporte des faciès

gréso-argileux à la base évoluant vers un pôle essentiellement carbonaté et argilo- gréseux au

sommet.

C- LE CENOZOIQUE

Le Cénozoïque est représenté par une série de dépôts détritiques d'environnements très

différenciés et d'âge Mio-Pliocène .

La figure ci-après représente la colonne stratigraphique –type du bassin de Timimoun..

7 4

8 4

3.Evolution tectonique.

Carte structurale des bassins de Timimoun et l'Ahnet.

Le développement structural de la plateforme Nord africaine au cours des temps

précambrien et phanérozoïque est caractérisé par la succession d'au moins sept phases

tectoniques majeures ; l'orogenèse panafricaine, l'extension infracambrienne, l'alternance des

mouvements compressifs et extensifs du Cambrien au Carbonifère, le soulèvement intra-

plaque Hercynien majeur du Carbonifère terminal, le rifting du passage Trias-Jurassique et du

9 4

Crétacé inférieur, la compression Alpine du Crétacé supérieur-Tertiaire et le rifting de

l'Oligo-Miocène.

L'héritage structural est à rechercher dans les bâtis du bouclier Targui (le Hoggar) et

du bouclier Reguibat (Yetti-Eglab) « Fig 3. ». La plate-forme saharienne est recouverte d'une

couverture sédimentaire allant du Cambrien supérieur au Carbonifère (Echeikh., 1975 ;

Selley, 1997 ; Klett, 2002).

Du point de vue tectonique, le bassin étudié apparaît comme sillon étroit intra-

cratonique, allongé selon une direction général NW/SE (SONATRACH

et

SCHLUMBER3ER, 2007). Sur le plan tectonique, ce bassin très accidenté se distingue par la

présence de nombreuses failles, surtout inverses liées à la phase hercynienne, et parfois

normales, multidirectionnelles qui se rencontrent à de faibles profondeurs (MEZLAH, 2006).

Les plis sont généralement asymétriques et orientés vers le NW (direction parallèle à la chaîne

de I'Ougarta) (SONATRACH et SCHLUMBERGER, 2007). Caractérisé par une structuration

très intense, le bassin en question est subdivisé en trois compartiments bien distincts:

occidental, central et oriental et qui sont affectés par une superposition de

phase tectoniques:

-Phase orogénique panafricaine: elle correspondrait à une période d'importantes

déformations caractérise par un réseau de fracturations lié à de grands accidents profonds

subméridiens, jouant un rôle important dans la structuration et la sédimentation de la

plateforme saharienne (BEUF et al., 1971 ; MEZLEH, 2006). A la fin du Cambrien, une

période d'émersion (phase sarde) suivie par une érosion intense provoquèrent des

discontinuités de ravinement (pénéplanation) (DRID, 1989 ; ZAZOUN, 2001).

-Phase orogénique calédonienne : une nouvelle phase érosive fini-Ordovicien (phase

taconique) coïncide avec les épirogenèses localisées à la fin du Caradoc. Des accidents

majeurs accompagnés par des soulèvements régionaux, se plaident à l'individualisation de

l'aulacogne de l'Ougarta à l'Ashgillien supérieur (DESTOMBES, 1985 ; BEGHOUL,

1991).l'individualisation de l'aulacogne de l'Ougarta à l'Ashgillien supérieur (DESTOMBES,

1985 ; BEGHOUL, 1991).

-Phase orogénique hercynienne : cette phase serait responsable de la plupart des grandes

structures actuelles du bassin. Le Dévonien inférieur est marqué par des bombements

épirogéniques situés pour l'essentiel au Gédinnien (MEZLEH, 2006).

-Phase orogénique post-hercynienne : elle est marquée par une période de non-dépôt du Trias

10 4

et du Jurassique inférieur dans le Sahara occidental, suivie par une importante phase d'érosion

et d'aplanissement des reliefs du Crétacé inférieur (phase autrichienne).

Des mouvements qu'a connu la partie NW de la plate-forme, s'expriment par la

formation d'anticlinaux, des failles, des érosions intenses, des discordances qui atteignent les

formations du Crétacé inférieur, et celles du Jurassique et du Trias (BUSSON,

1972;BOUDJEMAA, 1987). Sédimentologie 1. Analyse des puits 1. 1. Description lithologique de l'intervalle str atigraphique étudié La description pétrographique des différentes lames minces du puits TEG-1 montrent la présence d'une proportion fixe de grains de quartz d'environ 2%, de la pyrite en trace mais elle apparait parfois en proportion importantes de 6 à 7% et une proportion de 91% d'argile.

Remarque : La fraction argileuse est tellement grande que la description est basée sur les minéraux argileux (le détail des pourcentages des minéraux argileux se trouve dans le chapitre qui suit).

11 4

Fig 14 : Argiles silteuse

Cristaux oeillets de pyrophyllite inclus dans une m asse d'argile.

Cote 3429, LN (*10)

Fig 15 : Argiles silteuse

Cristaux oeillets de pyrophyllite inclus dans une m asse d'argile.

Cote 3429, LP (*10)

12 4

�puits KB-2

Log stratigraphique du puits KB-2 Echelle : 1/100

Profendeur Milieu (cote Formation Lithologie Description lithologique de

absolue) dépôt

3435.5

3436.5

Argile pyriteuse gris foncé a 3437.5 noire avec des intervalles de

grés argileux.

3438.5

3439.5

3440.5

3441.5

3442.5

3443.5

3733.5 3734.5

Présence de bancs de calcaire argileux. Et des grés argileux

3735.5

3736.5

3737.5 -Log stratigraphique du puit K B-2-

Arg

iles

d'O

ued

Mar

in

13 4

Les éléments rencontrés dans l'intervalle étudié dans ce puits sont les suivants : les grains de quartz aves un pourcentage moyen de 7%, les micas apparaissent à la fin di Silurien avec un pourcentage qui ne dépasse pas 1%, la pyrite oscille entre 1 et 15%, les carbonates se trouvent à la base du Silurien avec une moyenne de 14% et la proportion d'argile atteint 90% « Fig 16, 17 ».

Fig 16 : Argile silteuse.

Cristaux oeillets de pyrophyllite inclus dans une m asse d'argile.

Cote 3437.5, LN (*20)

Fig 17 : Argile silteuse.

Cristaux oeillets de pyrophyllite inclus dans une m asse d'argile.

Cote 3437.5, LP (*20)

14 4

� puits GE-1

Log stratigraphique du puits GE-1

Echelle : 1/5000

Profon Formati La lithologie La description lithologique Milieu deur on De

dépot

1950 2000 2050 Argile pyriteuse gris foncé a noire

avec des intervalles de grés argileux.

2100 2150 2200

Présence parfois de bancs de calcaire 2250 argileux et des intervalles de grés

argileux.

2300 2350 3400 3450 3500 3550 3600

Présence de banc de calcaire.

-Log stratigraphique du puits GE-1-

Les observations pétrographiques de tous les échantillons des niveaux étudiés montrent qu'ils sont composés de grains de quarts avec un pourcentage moyen de 9 a 10%, des micas (biotite et

Arg

iles

d'O

ued

Mar

in

15 4

muscovite) dont le pourcentage ne dépasse pas 1%, la pyrite avec une moyenne de 2 a 3%, des carbonates dont la fréquence totale atteint 14% « Fig 18 » et une grande proportion d'argile d'environ 85% « Fig 19, 20 ».

Fig 18 : Argiles bitumineuses. Dolomie

Cote 2240.5, LP (*20)

Fig 19 : Argiles bitumineuses. Fig 20: Argiles bitumineuses. Cristaux œillets de pyrophyllite . Cristaux œillets de pyrophyllite Cote 3436.5, LN (*20). Cote 3436.5, LP (*20).

16 4

III. 1. 5. Analyse séquentielle

� Découpage séquentiel du puits TEG-1

Profend GR ''API'' Découpage eur Lithologie Description Environnement séquentiel

0 50 100

3419 .5

Argilo- Peu profond Intervalle hréseux. avec des apport transgressif

détritiques « T ST »

3420.5 3421.5 3422.5 3423.5 3424.5 3425.5 3426.5

Argile pyriteuse avec des intervalles de grés argileux et de calcaire argileux.

Profond

Prisme de bas niveaux « LST »

-Découpage séquentiel du puit TEG-1-

� Dans l'intervalle étudié, le Silurien se constitue de deux couches différentes de bas en haut : -Une couche d'argiles du Silurien avec des bancs de calcaire argileux et de grés argileux, le milieu de dépôt est un milieu marin profond, on a alors un prisme de bas niveaux « LST ». -Une couche d'argiles gréseuses du silurien, donc il y a un apport des arrivées détritiques. On remarque le passage d'un milieu profond à un milieu peu profond, alors on a une transgression.

17 4

� La corrélation entre les puits TEG-1, KB-2 et GE-1

Fig 21 : La corrélation entre les puits GE-1, KB-2 et TEG-1

Les puits TEG-1, KB-2, GE-1 sont implantés dans des différentes positions dans le bassin. Des niveaux de calcaires ont été rencontrés dans l'intervalle stratigraphique étudié, ils étaient trouvés dans des profondeurs différentes d'un puits à un autre « Fig 21». Cette différence des profondeur s'explique par le taux de subsidence qui se diffère d'une place a une autre.

18 4

. Pétrographie du puits TEG-1

Les descriptions pétrographiques de différentes lames minces du puits TEG-1 montrent cinq types d'argile: l'illite, la chlorite, la montmorillonite, la kaolinite et la pyrophyllite. En terme de proportion, l'illite et la chlorite sont les types d'argiles les plus fréquentes « Fig22 », l'illite avec un pourcentage qui varie entre 15 et 20% et 30% de chlorite. La kaolinite fluctue entre 5 a 10%, les interstratifiés garde généralement un pourcentage constant de la base au sommet avec 10 % en moyenne.

La pyrophyllite est rencontrée dans le Silurien. Elle se présente sous forme de cristaux œillets avec un pourcentage qui varie de 35 à 40 % « Tableau 7 ».

� L'illite Elle présente une fréquence homogène le long des niveaux étudiés. L'illite est sous forme

de vermicules en association avec les autres types d'argiles notamment la chlorite. Sa cristallinité montre une amélioration avec la profondeur. Remarque

Contrairement aux autres puits étudiés, la chlorite à TEG-1 se présente dans les niveaux plus ou moins gréseux en forme de pellicules frangeantes autour des grains grossiers et parfois observée dans les bioturbations remplies de grains de quartz, par conséquent cette chlorite est d'origines synnsédimentaire

19 4

Cotes (m) Kaolinite(%) Illite(%) Chlorite(%) I/M(%) Pyrophyllite(%) 3419 10 15 30 10 35

3419.5 5 15 30 10 40 3420 5 15 30 10 40

3420.5 5 20 30 10 35 3421 5 20 30 10 35

3421.5 5 15 30 10 40 3422 5 15 30 10 40 3422.5 10 15 30 10 35

3423 5 15 30 10 40 3423.5 10 15 30 10 35 3424 10 15 30 10 35

3424.5 5 20 30 10 35 3425 5 20 30 10 35

3425.5 5 20 30 10 35 3426 10 15 30 10 35 3426.5 5 20 30 10 35

3427 10 20 30 10 30

20 4

Tableau 7 : Resultats d'analyse radiocristallographique du sondage TEG-1

graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits TEG-1

Conclusion D'après les résultats discutés ci-dessus, on retient que la pyrophyllite coexiste avec la

kaolinite et les intérstratifies I/M. La cristallinité de l'illite montre que les argiles des niveaux étudiés évoluent du stade diagenèse à l'anchizone.

En superposant le graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits TEG-1 « Fig 23 » avec celui d'ESQUIVIN on obtient : - Relation de type I : Recristallisation diagénétique faible à nulle. -Relation de type IV : Passage au métamorphisme.

� L'élaboration du graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport

I(002)/I(001) du puits TEG-1

21 4

Pétrographie du puits KB-2

Les argiles de ce puits sont représentées par cinq types: L'illite, la chlorite, la kaolinite, la montmorillonite et la pyrophyllite « Fig 24 ». Le pourcentage d'illite de 30% en moyenne, la kaolinite se rencontre au milieu du niveau avec un pourcentage qui ne dépasse pas le 15%. La chlorite apparaît au Silurien avec un pourcentage moyen de 30 %. Quant à la pyrophyllite on la rencontre au sommet du Silurien avec un pourcentage qui varie entre 25 à 50 % « Tableau 8 » et elle montre une tendance à disparaître vers la base du Silurien. L'illite Elle représente parfois plus de 50 % des argiles totales. Son évolution est aléatoire le long des niveaux étudiés. Sa cristallinité décroît progressivement puis augmente sensiblement vers la fin de l'intervalle étudié. Cette évolution de cristallinité va dans le même sens que l'abondance de la pyrophyllite. En d'autres termes plus la pyrophyllite est fréquente plus la cristallinité de l'illite est meilleure. Remarque Dans ce puits, la pyrophyllite est présente uniquement dans le Silurien sous la forme de grands cristaux œillets issus probablement de l'épigénie des micas.

22 4

Cotes (m) Kaolinite(%) Illite(%) Chlorite(%) I/M(%) Pyrophyllite(%) 3435 20 30 20 30 3435.5 20 30 20 30 3436 20 25 20 35 3436.5 20 25 20 35 3437 20 25 20 35 3437.5 20 30 20 30 3438 20 35 20 25 3438.5 20 20 20 40 3439 10 20 20 20 30 3439.5 20 25 20 35 3440 10 20 20 50 3440.5 10 10 20 20 40 3441 10 15 20 25 30 3441.5 15 20 15 20 30 3442 15 20 15 20 30 3442.5 20 25 20 35 3443 10 25 15 50 3443.5 15 30 15 40 3444 15 30 15 40 3733 70 10 20 3733.5 30 30 30 10 3734 60 20 20 3734.5 40 20 30 10 3735 45 30 20 5 3735.5 60 20 20 3736 50 30 20 3736.5 40 40 20 3737 50 30 20

23 4

Tableau 8 : Résultats d'analyse radiocristallographique du sondage KB-2

Fig 25 : graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits KB-2

� Conclusion Les résultats d'analyses pétrographiques et radiocristallographiques du puits KB-2 montre

que la cristallinité de l'illite s'améliore progressivement du sommet à la base des niveaux étudiés. D'après le graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits

KB-2,les niveaux étudiés sont situés dans différents stades diagénétiques (diagenèse, anchizone et épizone).

En superposant le graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits KB-2 « Fig 25 » avec celui d'ESQUIVIN on obtient : -Relation de type IV : Passage au métamorphisme. Cette relation est définie par les échantillons des puits KB-2.

24 4

Pétrographie du puits GE-1 Les analyses radiocristallographies complétées par les observations des lames minces montrent que les argiles du puits GE-1 sont représentées par 5 types: L'illite, la chlorite, la

L'existence de l'illite, de la chlorite et de la kaolinite est continue du sommet à la base de la série étudiée avec des pourcentages d'environt 30% pour chacune.. L'interstratifié « illite- montmorillonite » voit son pourcentage augmenté vers la base. Quant à la pyrophyllite on la rencontre à la base du Silurien avec un pourcentage qui varie entre 5 à 20 % « Tableau 9 ». � L'illite

L'illite représente parfois la plus grande partie du cortège argileux total (10 à 50%). Elle a une cristallinité qui varie de 0.1 à 1.7 °2θ. Cette grande variabilité irrégulière de la

cristallinité est probablement due à la nature de la roche qui, plus elle est riche en argile plus la diagenèse est plus poussée. Remarque

Dans ce puits, la pyrophyllite est présente uniquement dans la base du Silurien sous la forme de grands cristaux œillets issus probablement de l'épigénie des micas.

kaolinite, la montmorillonite et la pyrophyllite

25 4

Cotes (m) Kaolinite(%) Illite(%) Chlorite(%) I/M(%) Pyrophylite(%) 1953.7 40 35 20 5 2081 40 35 20 5 2105.3 40 30 25 5 2115.5 30 40 25 5 2138.5 40 10 40 10 2183.5 40 35 20 5 2240.8 35 45 15 5 2242 35 40 20 5 2286 35 45 15 5 2312 20 50 20 5 2361.4 35 40 15 10 20 2405.7 15 10 30 10 20 2461.5 20 10 20 25 5 Tableau 9 : Résultats d'analyse radiocristallographique du sondage GE-1

26 4

L'élaboration du graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits GE-1

� Conclusion On retient à partir de ces résultats que les niveaux argileux du Silurien du puits Ge-1 sont

composés des mêmes minéraux argileux que les sondages étudiés ci-dessus. La cristallinité de l'illite a une variation irrégulière suite à la composition pétrographique de la roche qui montre une diagenèse lente dans les grès. La pyrophyllite coexiste avec les interstratifiés I/M et la kaolinite.

En superposant le graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport I(002)/I(001) du puits GE-1 « Fig 27 » avec celui d'ESQUEVEN on obtient :

-Relation de type II : c'est une relation qui indique une cristallisation faible à moyenne. Le critère utilisant les résultats d'analyses de diffractions de rayons-X dans un système de coordonnées I(001) sur le rapport I(002)/I(001) permet de faire correspondre la cristallinité des minéraux à leur chimisme global. Cette relation est définie uniquement par certains échantillons du puits GE-1. L'élaboration du graphique de la cristallinité de l'illite en fonction du rapport

27 4

I(002)/I(001) du puits GE-1 Etude de la compaction des argiles

On rappelle que la compaction correspond à la diminution en volume des sédiments

due à une compression, cette diminution affectant particulièrement dans un premier temps le volume des pores. Elle correspond essentiellement à l'effet mécanique dû généralement à l'enfouissement des séries et à l'action du poids des sédiments sus-jacents accumulés au cours de la subsidence

Etablissement des profils de compaction Il consiste à reporter sur un graphe semi-logarithmique les valeurs de ∆t «∆t est le

temps de propagation d'une onde acoustique a travers la formation, le ∆t prend une petite valeur lorsque la formation est rigide, te il prend une grande valeur lorsque la formation est moins rigide » lues sur l'enregistrement sonic au droit des formations argileuses et sur l'axe des ordonnées les profondeurs correspondantes. Pour corriger l'effet de certains paramètres (effet du trou…) et de caler les profils de compaction avec les formations argileu ses, une courbe de Gamma ray a été portée à la même échelle.

Deux sondages TEG-1 et KB-2 ont fait l'objet d'étude de la compaction pour le Silurien dans le bassin de Timimoun, montrent que les argiles du Silurien ont des vitesses de propagation des ondes acoustiques anormalement élevées se traduisant par le décalage des points par rapport à la droite de compaction normale.

La droite de compaction normale est réalisée en reliant par une droite les points correspondant d'une part à des argiles pures et homogènes, et d'autre part à des pressions hydrostatiques des couches, définies dans notre cas par des mesures de pressions en test dans les réservoirs ordoviciens

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: Carte d'iso-temps de parcours de la base du Dévonien-inférieur et du Silurien dans le bassin de Timimoun.

Etude régionale de la sous-compaction des argiles

Pour une meilleure approche de l'incidence de cette sous-compaction sur l'évolution diagénétique des argiles dans la région d'étude, une étude régionale de la sous compaction des argiles a été faite dans le bassin étudié.

Tous les sondages qui existent sur la «Fig 30 » ont fait l'objet d'établissement de profil de compaction.

L'entrée dans la zone de sous-compaction est déterminée pour chaque puits par rapport à la droite de compaction normale. Les valeurs moyennes du temps de parcours correspondantes à l'intervalle sous-compacté ont été utilisées pour la réalisation d'une carte d'iso-temps de parcours. L'interprétation de cette carte permet de délimiter trois zones à degrés de compaction différents définies arbitrairement : - Une zone compactée dont les valeurs du temps de parcours sont inférieurs à 80 µs/f. -Une zone moyennement sous compactée dont les valeurs du temps de parcours sont comprises entre 80 et 90 µs/f. - Une zone sous compactée dont les valeurs du temps de parcours sont supérieures à 90 µs/f.

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On constate que les puits du bassin de Timimoun qui ont fait l'objet d'études diagénétiques (TEG-1, KB-, et GE-1) sont situés dans les zones sous compactées. La cause de cette sous-compaction est à rechercher d'une part, dans les vitesses élevées de la sédimentation durant le Paléozoïque, à laquelle se conjugue une forte subsidence. D'autre part, l'érosion hercynienne qui s'étale sur près de 180 M.a., provoque l'érosion d'une colonne de l'ordre de 2500m de sédiments.

L'étude de la diagenèse minérale des niveaux argileux du Silurien dans le bassin de Timimoun montre que ces argiles ont une évolution spécifique. La faible évolution diagénétique du cortège argileux dans le bassin de Timimoun est due probablement à cette sous-compaction qui empêche les eaux interstitielles de s'échapper et en l'occurrence à empêcher tout échange ionique avec le milieu extérieur, d'où l'existence d'intérstratifiés irréguliers dans la plupart des puits étudiés. L'omniprésence de ces intérstratifiés témoigne d'une évolution lente et faible des argiles du Silurien de la région d'étude.

� Conclusion L'étude de la compaction des niveaux argileux étudiés dans le bassin d Timimoun montre que ces dernières sont sous-compactées dans tous les puits étudiés. Discussion

Dans le bassin de Timimoun, l'étude pétrographique et minéralogique a montré que

les interstratifiés I/M coexistent avec les autres types d'argiles dans tous les puits étudiés. Par

conséquent, le seuil de la libération des hydrocarbures devrait être atteint car le phénomène de

migration est également lié aux transformations minéralogiques de la fraction argileuse et

survient lors du passage des montmorillonites en interstratifiés en libérant des molécules

d'eaux qui vont véhiculer les gouttelettes d'hydrocarbures. D'autre part, l'étude de la

diagenèse organique a montré que la matière organique a atteint un stade d'évolution très

avancé où le seuil d'expulsion des hydrocarbures est largement dépassé. Or, rappelons que les

argiles étaient sous-compactées. En tout état de cause, les hydrocarbures liquides sont générés

dans la fraction argileuse sans être expulsés, suite à cette souscompaction qui peut empêcher

la libération des fluides vers l'extérieur et donc, inhiber leur migration. Les hydrocarbures

liquides qui ne peuvent pas s'échapper de la roche mère, continuent à évoluer sous l'effet de

la température pour libérer le gaz, qui peut se mobiliser et migrer vers les roches réservoirs.

Ce défaut d'expulsion à pu probablement bloquer le fonctionnement normal des roches mères

du Silurien dans le bassin de Timimoun.

Conclusion

Les résultats des études antérieurs concordes bien avec les résultats du puits HBZ-1. Il

ressort de ces résultats que le Silurien dans le bassin de Timimoun présente une bonne

richesse en matière organique (une moyenne de COT de 3 %).

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Le type de kérogène est à tendance sapropélique.

L'état de maturation de cette matière organique du Silurien est très avancé, il se situe

généralement dans la phase à gaz sec.

Les migrations dans le bassin de Timimoun

Il ressort de la comparaison entre la diagenèse minérale et organique que les hydrocarbures

liquide seraient générés dans la fraction argileuse sans être expulser étant donnée la sous

compaction des argiles. Celle-ci a empêché la libération des molécules d'eau vers l'extérieur

et par conséquent inhiber la migration des hydrocarbures liquides. Cependant, ces

hydrocarbures liquides restés emprisonnés dans la roche mère, auraient par contre continué à

évoluer sous l'effet de la température pour libérer le gaz qui lui peut s'échapper et migrer vers

les roches réservoirs.

Conclusion générale.

Le niveau argileux du Silurien étudié est représenté par un cortège sédimentaire

d'intervalle transgressif (TST), correspondant aux dépôts argileux.

� Les niveaux argileux étudiés du Silurien de la région d'étude sont composés d'illite,

de chlorite, de kaolinite, de pyrophyllite et d'interstratifiés (illite-montmorillonite). La

pyrophyllite se présente sous forme de cristaux oeillets de petite et de grande taille

� L'étude de la compaction des niveaux argileux étudiés dans le bassin de Timimoun

montre que ces dernières sont sous-compactées dans tous les puits étudiés.

� L'étude de la diagenèse organique montre que le Silurien dans le bassin de Timimoun

présente une bonne richesse en matière organique. Le type de kérogène est à tendance

sapropélique.

� L'état de maturation de cette matière organique est très avancé, il se situe

généralement dans la phase à gaz sec.

� Le défaut d'expulsion à pu probablement bloquer le fonctionnement normal des roches

mères du Silurien dans le bassin de Timimoun.

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