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Comment les hydrocarbures se forment-ils?

La formation des hydrocarbures (pétrole et gaz naturel) peut être expliquée de façon simple par un processus lent se décomposant en 3 étapes principales : 1) la formation de la roche mère; 2) l’enfouissement de la roche mère; et 3) la formation du gaz et du pétrole.

Il est à noter que « La roche mère est une roche sédimentaire provenant des processus d’érosion qui est naturellement riche en matière organique et dans laquelle se formentles hydrocarbures. À ne pas confondre avec la roche réservoir, qui elle est une roche dans laquelle s’accumulent les hydrocarbures. » (Tiré du dictionnaire de géologie 4eédition, Foucault et Raoult).

1- Formation de la roche mère

Après la mort d’un organisme vivant (végétal ou animal), la matière dont il est composé se recycle soit en étant mangé par des charognards ou bactéries, soit en étant directement transformé en gaz carbonique (CO2), nitrate, sulfate, etc. pour être libéré dans l’atmosphère ou dans les nappes phréatiques. Cependant, 0,1% de cette matière échappe à ce destin et finit par être déposé dans les sédiments au fond des mers ou des lacs qui sont des milieux peu agités et peu oxygénés, donc propices à conserver cette matière organique. Grâce à des bactéries anaérobiques, ce mélange se transforme en boues sombres et malodorantes qui s’accumulent et durcissent avec le temps pour devenir une roche mère (roche contenant au moins 1 à 2 % de matière organique). 

Les milieux les plus propices à des accumulations importantes de matière organique présentent les caractéristiques suivantes: i) Ils sont situés en climat chaud favorisant la formation de plancton  ii) sont à proximité de l’embouchure d’un fleuve ou d’un delta où une plus grande quantité de matière organique est charriée; et iii) sont loin d’une chaine de montagne pour limiter les sédiments minéraux plus lourds.

2- Enfouissement de la roche mère

Sous le poids des sédiments qui s’accumulent, la roche mère s’enfonce dans la croute terrestre à raison de quelques mètres à quelques centaines de mètres par million d’années. Cet affaissement progressif porte le nom de subsidence et crée ce que l’on appelle un bassin sédimentaire.

L’enfouissement soumet graduellement la roche mère à des pressions et des températures de plus en plus fortes. La matière organique qu’elle contient se retrouve écrasée par le poids des sédiments (À 1000m de profondeur, il fait 50°C et la pression atteint 250 bars). 

Dans ces conditions physiques, les atomes d’azote, de soufre et de phosphore finissent par disparaitre et la matière organique se transforme en kérogène, soit un mélange d’eau, de CO2, de carbone et d’hydrogène qui permettra la genèse de pétrole et de gaz.

3- Formation du gaz et du pétrole

C’est à environ 2000m de profondeur d’enfouissement et à une température de 100°C que le kérogène commence à se transformer en hydrocarbures. 

Entre 2000m et 3800m de profondeur, c’est la fenêtre à huile (pétrole liquide), et le kérogène y génère en moyenne plus de pétrole que de gaz.

Et entre 3800m et 5000m de profondeur, le pic de la fenêtre à l’huile est atteint et le kérogène donne de plus en plus de partie légère et la formation de gaz (méthane) prend le dessus sur la formation de pétrole. Nous sommes ici dans la fenêtre à gaz.

Formation des hydrocarbures, tirée du cours de planète Terre Université Laval (P. Bourque) 

Et voilà! C’est en étant soumis à ces différentes phases que certains organismes  finissent par être transformés en hydrocarbures !

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