Thermal maturity and hydrocarbons potential generation in the Tumaco and San Juan-Atrato Basins as revealed by TOC, RE-Py and petrographic analysis

Bien en dessous de la surface de la Terre, dans les zones étroites et turbulentes où de massives plaques tectoniques entrent en collision et où l'une glisse sous l'autre, un drame géologique complexe se joue. Ces zones de subduction ne sont pas seulement des limites de roche ; ce sont des centres de recyclage pour la planète, entraînant le matériel crustal, les sédiments et la matière organique vers les profondeurs chaudes et de haute pression du manteau. Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé ce qu'il advient des restes anciens de plantes et d'animaux piégés dans ces sédiments. Se transforment-ils en pétrole et en gaz, ou restent-ils enfermés dans un état de dormance ? Cette question est particulièrement pressante dans le Pacifique colombien, une région où le fond de l'océan plonge sous le continent sud-américain. Ici, la géologie est jeune et active, caractérisée par des pentes raides et une sédimentation rapide. Bien que de telles zones soient connues pour détenir de vastes quantités d'hydrates de méthane, le potentiel de pétrole et de gaz conventionnels est resté un mystère, principalement parce que la matière organique enfouie là est difficile à étudier. Comprendre si ces sédiments ont atteint la température et la pression adéquates pour générer du combustible est essentiel pour savoir si ces bassins frontières recèlent des ressources énergétiques ou s'ils ne sont que de simples archives géologiques du passé.

Pour résoudre cette énigme, une équipe de chercheurs a porté son attention sur deux bassins spécifiques le long de cette côte : le bassin de Tumaco et le bassin de San Juan-Atrato. Ils ont rassemblé une collection massive de 763 échantillons de roche, creusant profondément dans le registre géologique à partir de divers puits et affleurements de surface. L'objectif était de lire l'histoire chimique et physique écrite à l'intérieur de ces roches. Les scientifiques ont recherché trois éléments principaux : la quantité de carbone organique présente, le type de matière organique, et la chaleur qu'elle avait endurée au cours de millions d'années. Ils ont utilisé une méthode appelée pyrolyse Rock-Eval, qui consiste essentiellement à chauffer la roche dans un environnement contrôlé pour voir quel type d'hydrocarbures est libéré, et ils ont mesuré la réflectance de minuscules fragments de matière végétale fossilisée, une technique qui agit comme un thermomètre pour l'histoire thermique de la roche. En combinant ces mesures avec des observations microscopiques de la matière organique elle-même, ils pouvaient déterminer si les roches étaient « immatures » (trop froides pour générer du carburant), dans la « fenêtre à huile » (le point idéal pour la génération de pétrole), ou « surcuites » (là où le pétrole se décompose en gaz).

Les résultats des bassins du Pacifique colombien racontent une histoire de potentiel qui n'a pas encore été pleinement réalisé. Les roches analysées contenaient de la matière organique, mais la quantité était généralement modeste, tombant dans une plage que les chercheurs décrivent comme « acceptable » plutôt qu'abondante. Lorsqu'ils ont chauffé les échantillons pour voir ce qui en sortirait, les données ont montré que la matière organique n'était pas encore prête à produire des quantités significatives de pétrole ou de gaz. La plupart des échantillons appartenaient à une catégorie connue sous le nom de kérogène de Type III, qui provient largement de la matière végétale terrestre et est typiquement associée à la génération de gaz plutôt qu'à celle du pétrole. Cependant, la découverte critique concernait la température. Les roches n'avaient pas été chauffées suffisamment pour déclencher les réactions chimiques nécessaires à la transformation de cette matière végétale en combustible. Les mesures de la maturité thermique, qui servent de jauge pour mesurer l'intensité de la « cuisson » subie par les roches, ont indiqué que la matière organique est encore à ses premiers stades, ou ce que les géologues appellent la phase « immature ». C'est comme si les ingrédients d'un repas étaient présents dans la cuisine, mais que le feu de la cuisinière n'avait pas encore été allumé assez fort pour lancer le processus de cuisson.

Cette conclusion a été renforcée par l'examen des détails microscopiques de la roche. Sous des microscopes puissants, les chercheurs ont observé les particules organiques, y compris des fragments de spores fossilisées et de tissus végétaux, et ont mesuré la quantité de lumière qu'elles réfléchissaient. Ces mesures ont confirmé les données de chauffage : les roches n'avaient pas atteint le seuil requis pour une génération significative d'hydrocarbures. Bien que certains échantillons plus profonds aient montré des signes de maturité légèrement plus élevée, suggérant qu'ils commencent tout juste à entrer dans la zone où l'huile pourrait se former, la grande majorité du bassin reste trop froide. L'étude a également noté que la matière organique dans ces bassins est un mélange de sources marines et terrestres, créant un type de matériau transitoire qui pourrait éventuellement produire un mélange de pétrole et de gaz, mais seulement s'il était enfoui plus profondément ou soumis à plus de chaleur au fil du temps.

Les chercheurs ont découvert que certaines zones spécifiques, particulièrement dans les sections plus profondes du bassin de Tumaco et certains affleurements de la région de San Juan-Atrato, montraient des températures légèrement plus élevées, laissant présager que ces endroits pourraient être à la limite même de devenir productifs. Cependant, même ces zones prometteuses ne sont pas encore totalement matures. L'étude exclut explicitement l'idée que ces bassins soient actuellement de riches réservoirs de pétrole conventionnel attendant d'être exploités. Au contraire, les preuves suggèrent que le potentiel en hydrocarbures est limité par l'état thermique actuel des roches. La matière organique est présente, et elle est d'un type qui pourrait éventuellement générer du combustible, mais les conditions géologiques n'ont pas encore fourni la chaleur nécessaire pour la débloquer.

En fin de compte, l'étude fournit un tableau clair et fondé sur des données de la marge du Pacifique colombien. Elle confirme que, bien que ces bassins contiennent des sédiments riches en matière organique, ils sont largement immatures. Les roches n'ont pas été soumises à assez de chaleur pour transformer leur contenu organique en le pétrole et le gaz qui alimentent la société moderne. Cela ne signifie pas que les bassins sont dépourvus de valeur ; ils détiennent d'importants enregistrements géologiques et peuvent contenir du gaz biogénique ou des hydrates de méthane. Mais pour l'exploration du pétrole et du gaz conventionnels, le message est à la prudence. Les ingrédients sont présents, mais la recette n'a pas encore été achevée par les forces de la Terre. Une exploration ultérieure devrait se concentrer sur la recherche de poches plus profondes et plus chaudes où le processus de cuisson pourrait enfin avoir commencé, ou chercher d'autres types de ressources énergétiques qui ne nécessitent pas une telle maturité thermique.