Organic diagenesis of Palaeozoic series from the Sbaa Basin (Algeria).
Geochemical and petrological studies.
Etude de la diagenèse organique des séries paleozoiques du bassin de Sbaa (Algérie). Approche géochimique et pétrologique.
Résumé
The Sbaa basin is located in the West-Central Province of the Algerian Sahara. It essentially consists of Palaeozoic shales and sandstones ranging from Cambro-Ordovician to Namurian, overfolded by thin Mesozoic strata. An oil occurrence in the Sbaa sandstone Formation (Tournaisian age; 500 m deep, 22 millions tons of actual reserves) makes the basin distinctive in an area rich in gas fields. The geochemical and petrological studies of organic matter (OM) (160 samples from 9 wells) showed that although the sediments from Tournaisian, Strunian and Famennian have been deposited in a marine environment, important continental inputs occurred. However, the sediments from Givetian and Silurian were constituted of a marine OM dominated by planktonic material (Tasmanaceae, Acritarches, Chitinozoa).
OM maturity was estimated by Rock Eval pyrolysis and microspectrofluorimetry parameters. Results showed that (i) OM from Tournaisian was immature, i.e. before the oil-window maturity (ii) in the Southern part of the basin, maturity of OM from Strunian, Fammenian and Silurian corresponded to the beginning of oil window, (iii) in the northern part of the basin, OM maturity of Givetian and Silurian sediments corresponded to the middle of oil window.
The Silurian contained the highest contents of free hydrocarbons (HCs) whose composition showed a good correlation with Tournaisian reservoir oils: predominance of saturate aliphatic HCs and unimodal distribution of n-alkanes (n-C17). Therefore, the Silurian strata from the North of the basin was the actual HC source rock while the Givetian from the North of the basin as well as the Silurian in its whole were the potential HC source rocks. It has also been shown that Tasmanaceae contribution to oil generation was consistent in the Sbaa basin. Artificial maturation (confined system) of pure Tasmanaceae algae concentrate from Silurian generated HCs similar in composition to naturally generated oil from Tournaisian reservoir, confirming thus the identification of the HC source rock.
OM maturity was estimated by Rock Eval pyrolysis and microspectrofluorimetry parameters. Results showed that (i) OM from Tournaisian was immature, i.e. before the oil-window maturity (ii) in the Southern part of the basin, maturity of OM from Strunian, Fammenian and Silurian corresponded to the beginning of oil window, (iii) in the northern part of the basin, OM maturity of Givetian and Silurian sediments corresponded to the middle of oil window.
The Silurian contained the highest contents of free hydrocarbons (HCs) whose composition showed a good correlation with Tournaisian reservoir oils: predominance of saturate aliphatic HCs and unimodal distribution of n-alkanes (n-C17). Therefore, the Silurian strata from the North of the basin was the actual HC source rock while the Givetian from the North of the basin as well as the Silurian in its whole were the potential HC source rocks. It has also been shown that Tasmanaceae contribution to oil generation was consistent in the Sbaa basin. Artificial maturation (confined system) of pure Tasmanaceae algae concentrate from Silurian generated HCs similar in composition to naturally generated oil from Tournaisian reservoir, confirming thus the identification of the HC source rock.
Le bassin de Sbaa est situé dans la province centre-occidentale du Sahara algérien. Il est essentiellement constitué par des formations argilo-gréseuses paléozoïques allant du Combro-Ordovicien au Namurien (épaisseurs maximales traversées par les sondages : 2000 m environ), surmontées par des terrains mésozoïques peu épais.
Ce bassin s'individualise au sein de cette région particulièrement riche en gisements d'hydrocarbures gazeux, par des accumulations d'huile, notamment au niveau de la formation des « Grès de Sbaa » (âge : Tournaisien profondeur : 500 m ; réserves prouvées : 22 millions de tonnes).
Dans le but de comprendre les raisons de cette anomalie et de guider l'exploration pétrolière dans la région, 160 échantillons provenant de 9 sondages effectués dans le bassin ont été étudiés par les méthodes de la pétrologie et de la géochimie organiques modernes.
L'approche pétrologique a été essentiellement menée par le biais de la microspectrofluorimétrie et de la palynologie. Du point de vue géochimique, ont été notamment mis en œuvre : pyrolyse Rock-Eval, chromatographie en phase gazeuse (CPG) et couplage pyrolyse-CPG.
Par ailleurs, un concentré d'Algues Tasmanacés isolées du Silurien du sondage OTAL-1 a été soumis à une simulation de génération d'hydrocarbures (pyrolyse en milieu confiné) afin d'étudier le comportement diagénétique de ce matériel organique « pur ».
Concernant la diagénèse organique dans le bassin de Sbaa, les principaux résultats obtenus sont :
1. la roche mère effective est le Silurien de la partie nord du bassin. La génération des hydrocarbures n'a probablement pas eu lieu avant la fin du Paléozoïque. Leur expulsion a dü suivre de peu leur formation. La phase paroxysmique du cycle Hercynien est vraisemblablement responsable de la mise en place des pièges structuraux permettant leur accumulation.
2. les roches mères potentielles sont le Givétien dans la partie nord du bassin et le Silurien en général.
Par ailleurs, l'étude microspectrofluorimétrique a permis de confirmer les résultats suivants : (1) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmanacées et l'augmentation des teneurs en extrait chloroformique des sédiments correspondants ; (2) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmacées et l'enrichissement des extraits des sédiments correspondants en hydrocarbure aliphatiques saturés.
Enfin, la similitude de composition des hydrocarbures issus de la pyrolyse en milieu confiné du concentré de Tasmanacées du Silurien et de l'huile accumulée au niveau des « Grès de Sbaa » a permis de mettre en évidence la participation notable de ces Algues à la formation du pétrole du bassin de Sbaa et de confirmer l'identité de la roche mère.
Ce bassin s'individualise au sein de cette région particulièrement riche en gisements d'hydrocarbures gazeux, par des accumulations d'huile, notamment au niveau de la formation des « Grès de Sbaa » (âge : Tournaisien profondeur : 500 m ; réserves prouvées : 22 millions de tonnes).
Dans le but de comprendre les raisons de cette anomalie et de guider l'exploration pétrolière dans la région, 160 échantillons provenant de 9 sondages effectués dans le bassin ont été étudiés par les méthodes de la pétrologie et de la géochimie organiques modernes.
L'approche pétrologique a été essentiellement menée par le biais de la microspectrofluorimétrie et de la palynologie. Du point de vue géochimique, ont été notamment mis en œuvre : pyrolyse Rock-Eval, chromatographie en phase gazeuse (CPG) et couplage pyrolyse-CPG.
Par ailleurs, un concentré d'Algues Tasmanacés isolées du Silurien du sondage OTAL-1 a été soumis à une simulation de génération d'hydrocarbures (pyrolyse en milieu confiné) afin d'étudier le comportement diagénétique de ce matériel organique « pur ».
Concernant la diagénèse organique dans le bassin de Sbaa, les principaux résultats obtenus sont :
1. la roche mère effective est le Silurien de la partie nord du bassin. La génération des hydrocarbures n'a probablement pas eu lieu avant la fin du Paléozoïque. Leur expulsion a dü suivre de peu leur formation. La phase paroxysmique du cycle Hercynien est vraisemblablement responsable de la mise en place des pièges structuraux permettant leur accumulation.
2. les roches mères potentielles sont le Givétien dans la partie nord du bassin et le Silurien en général.
Par ailleurs, l'étude microspectrofluorimétrique a permis de confirmer les résultats suivants : (1) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmanacées et l'augmentation des teneurs en extrait chloroformique des sédiments correspondants ; (2) l'existence d'une corrélation entre la diminution du QF-535 des Tasmacées et l'enrichissement des extraits des sédiments correspondants en hydrocarbure aliphatiques saturés.
Enfin, la similitude de composition des hydrocarbures issus de la pyrolyse en milieu confiné du concentré de Tasmanacées du Silurien et de l'huile accumulée au niveau des « Grès de Sbaa » a permis de mettre en évidence la participation notable de ces Algues à la formation du pétrole du bassin de Sbaa et de confirmer l'identité de la roche mère.