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Dans ce chapitre, nous allons étudier deux des plus grandes sources de richesses naturelles : les huiles minérales ou pétrole (pétrole de roche) et le gaz naturel. Leur valeur annuelle est aujourd’hui presque équivalente à celle du charbon et du fer, de sorte que leur exploitation a permis d’amasser d’immenses fortunes personnelles.Plus grande encore que celle de Crésus ; et grâce à leurs générosités, certains détenteurs de cette immense richesse incitent le monde à adopter un mode de vie plus noble et plus sain. Le véritable cerveau de l’industrie pétrolière est John D. Rockefeller, de New York.
Les manifestations de gaz naturels et de pétrole jaillissant du sol sous forme de « sources brûlantes », de films irisés à la surface des cours d’eau ou de lacs d’asphalte ne sont pas nouvelles, car de tels phénomènes naturels ont été consignés dans l’histoire humaine depuis des millénaires. « La vallée de Siddim était pleine de puits de boue », lit-on dans la Genèse XIV, 10. « Ils utilisaient de la boue comme mortier » (Genèse XI, 3) pour la construction de la tour de Babel. Hérodote rapporte également que les briques et les tuiles des temples de Babylone, « la ville de briques », et de Ninive, « la ville de pierre », étaient liées par du goudron ou de l’asphalte, et que cette dernière ville pavait ses rues d’asphalte il y a plus de 4 000 ans.
Essor de l’exploitation pétrolière. La première mention du pétrole américain figure dans le récit de Sir Walter Raleigh sur le lac de bitume de Trinidad en 1595. L’industrie pétrolière avait sans aucun doute débuté en Amérique bien avant 1632, lorsque le missionnaire jésuite Joseph de la Roche d’Allion mentionna les sources de pétrole du sud du comté d’Allegany, dans l’État de New York, et rapporta que le pétrole était très prisé des Amérindiens pour ses vertus médicinales. Cependant, rien de concret sur le plan commercial ne se produisit avant 1859, faute de connaissances sur la présence fréquente de pétrole en grande quantité dans les roches, et sur les techniques de forage profond nécessaires à son extraction. Ces dernières informations furent obtenues grâce aux premiers colons de la vallée de [ p. 248 ] l’Ohio, à la recherche de sel. Des saumures naturelles jaillissaient du sol le long de la rivière Little Kanawha, en Virginie-Occidentale, et c’est là qu’en 1806, de nouvelles méthodes de forage furent mises au point pour atteindre ces eaux profondes. Le premier puits, après un dur labeur, fut creusé à 24 mètres de profondeur (80 pieds) à l’aide d’un lourd burin. Les foreurs découvrirent alors avec consternation que la saumure était contaminée par une abondance de pétrole, une substance qu’ils considéraient comme répugnante et inutilisable. En 1820, les techniques de forage avaient été perfectionnées et permettaient d’atteindre 305 mètres de profondeur, mais de nombreux puits de sel restaient inutilisables à cause du pétrole, qui souillait la Kanawha au point qu’elle fut surnommée « la vieille graisse ». Forts de
leurs connaissances en matière de forage profond et sachant que le pétrole de roche se trouve en quantités commercialisables dans les profondeurs de la croûte terrestre, le colonel E.L. Drake et la Seneca Oil Company mirent à profit, en 1859, le premier puits d’extraction de pétrole de roche près de Titusville, en Pennsylvanie. À 21 mètres de profondeur, ils obtinrent un débit de pétrole pompé d’abord à raison de 40 barils par jour, puis $25 to $ à 15 barils. Ce pétrole se vendait à partir de 30 cents le baril, mais depuis, son prix est descendu en dessous de 75 cents le baril. C’était le début d’une nouvelle industrie, que le développement du moteur à essence allait considérablement amplifier.
Profondeur des puits de pétrole. — Des puits de pétrole et de gaz ont été forés jusqu’à 2 316 mètres (7 600 pieds), une profondeur maximale atteinte en Virginie-Occidentale et en Europe ; cependant, rares sont ceux qui dépassent 1 219 mètres (4 000 pieds), la grande majorité se situant entre 152 et 914 mètres (500 et 3 000 pieds). Probablement plus d’un million de puits ont été forés en Amérique du Nord et, au cours de chacune des six dernières années, environ 26 000 puits ont été forés. Les puits tubés ont généralement un diamètre de 15 à 30 centimètres (6 à 12 pouces), bien qu’à Bakou, dans les roches tendres, les puits puissent atteindre 66 centimètres (26 pouces).
Succès et échecs. — Un puits qui ne produit pas de pétrole ou de gaz en quantités rentables est dit « puits sec », et on estime qu’environ 20 % des puits forés actuellement appartiennent à cette catégorie. Le forage dans le but de trouver de nouveaux territoires productifs est une activité très spéculative. Autrefois, lors de la prospection pétrolière, on découvrait un puits très productif environ tous les 150 puits forés. Aujourd’hui, grâce à l’accumulation des connaissances géologiques, on obtient un bon puits pour trois forages.
Durée de vie des puits : Tous les puits de pétrole et de gaz cessent de produire au bout d’un certain temps, généralement court, et même les pompes finissent par ne plus rien extraire. On compte aujourd’hui plus de 200 000 puits en production aux États-Unis. La durée de vie moyenne des puits varie de quatre ans au Texas à sept ans en Pennsylvanie. Certains puits, cependant, ont été productifs pendant 25 à 57 ans. Dans la région des Appalaches, la production moyenne des puits en 1907 était d’environ deux barils par jour, et en Californie, [ p. 250 ] de plus de quarante [ p. 249 ] barils. Les bons puits sont ceux qui produisent plusieurs milliers de barils par jour. À Bakou, dans la région caspienne, les puits jaillissants produisent de 50 000 à 170 000 barils, mais à ce rythme seulement pendant un mois environ, bien qu’un puits ait jailli pendant dix-sept mois. Le plus important de tous les puits jaillissants était Cerro Azul n° 4, près de Tampico, au Mexique, qui, en 1916, produisait 260 000 barils par jour.
Après une période de production, la pression interne d’un puits diminue et les pompes sont finalement mises en service. Malgré cela, tout le pétrole concentré dans les gisements ne peut être récupéré ; actuellement, on estime que ce taux n’excède pas 50 à 75 %.
Les grands gisements pétroliers du monde. — Depuis la Grèce antique, le pétrole est extrait de la rive occidentale de la mer Caspienne (Bakou) et jusqu’en Perse, au sud. Cette région demeure l’une des plus riches du monde. Aux États-Unis, l’industrie s’est développée à partir de l’ouest de la Pennsylvanie après 1859, d’abord vers le sud à travers les monts Allegheny, puis dans les vallées de l’Ohio et du Mississippi. Aujourd’hui, l’activité la plus intense se concentre dans le « champ pétrolier du Mid-Continent » (Kansas, Oklahoma, Texas) et en Californie. Face à la demande croissante de pétrole, la recherche de gisements productifs s’est étendue à tous les continents, des régions arctiques du nord-ouest du Canada aux Indes orientales tropicales, et du Japon à l’Argentine. Les gisements les plus productifs aujourd’hui, hors des États-Unis, se situent au Mexique, en Russie, en Perse et au Venezuela, tandis que ceux du Pérou et des Indes orientales néerlandaises connaissent un développement rapide.
Croissance de l’industrie pétrolière aux États-Unis. En 1859, année de naissance de l’industrie pétrolière actuelle, les États-Unis produisaient 2 000 barils de pétrole brut. En 1870, la production atteignait 5 000 000 de barils, et en 1918, elle culminait à 356 000 000 de $704,000,000, a natural national asset for that year as great as the combined values of gold, silver, copper, and zinc, and exceeded only by coal and iron. Moreover, the yield is still rising, and in 1920 equalled 450,000,000 barrels. The value of natural gas in 1918 was about $ barils, d’une valeur de 154 000 000 de dollars, soit près du double de celle du plomb. Le réseau d’oléoducs transportant le pétrole brut et le gaz totalise environ 72 000 kilomètres. Le pétrole provient aujourd’hui de dix-huit États, les principaux étant, par ordre décroissant : l’Oklahoma, la Californie, le Kansas, le Texas, la Virginie-Occidentale, l’Illinois, la Pennsylvanie (qui fut jadis le plus grand producteur), la Louisiane, l’Ohio, le Wyoming, le Kentucky, etc. Entre 1859 et 1918, les États-Unis ont assuré environ 60 % de la production mondiale de pétrole. La Russie arrive ensuite avec environ 30 %.
Superficie des champs pétrolifères. — La superficie prouvée actuelle des champs pétrolifères des États-Unis s’élève à environ 4 100 milles carrés. Le nouveau territoire [ p. 251 ] connu est estimé à 1 000 milles carrés supplémentaires. Les réserves futures encore présentes dans le sol sont estimées à environ 9 milliards de barils (dont environ 45 % de potentiel), qui devraient être entièrement consommées au cours des vingt prochaines années. Les réserves souterraines dans tous les pays sont estimées par David White à 43 milliards de barils, et ces réserves pourraient approvisionner le monde pendant trois cents ans. Il est probable, cependant, qu’il y ait beaucoup plus de pétrole dans le sol que ce que l’on croit actuellement.
Le champ pétrolier de Pennsylvanie comme exemple. — Dans le Dévonien supérieur de l’ouest de la Pennsylvanie, de la Virginie-Occidentale, de l’Ohio et de l’État de New York, d’importantes quantités de pétrole et de gaz naturel ont été extraites par forage. Il s’agissait du premier champ exploité en Amérique. Au cours des quarante-cinq années suivantes, quelque 90 000 puits ont été forés [ p. 252 ] pour un coût d’environ 360 millions de dollars, la production durant cette période dépassant 750 millions de barils. Le champ est toujours productif, avec plus de vingt horizons distincts renfermant du pétrole. La carte, p. 251, illustre l’étendue des gisements souterrains. Le pétrole et le gaz sont stockés dans des grès et des conglomérats grossiers à texture ouverte ; c’est pourquoi le terme « sables bitumineux » est désormais employé par les foreurs pour désigner tous les horizons renfermant ces hydrocarbures volatils. Le nombre de couches de sables bitumineux souterraines dans une localité varie entre une et trois, et les puits productifs se situent entre 30 et 1 200 mètres sous la surface. Les gisements de pétrole et de gaz sont parallèles aux principaux plis géologiques de la région.
¶ Nature, origine et répartition des hydrocarbures naturels Les
hydrocarbures naturels — gaz naturel, pétrole, asphalte, etc. — sont des mélanges de composés de carbone et d’hydrogène. Ces mélanges sont quasi universels dans les roches sédimentaires marines, mais les accumulations de pétrole en quantités exploitables commercialement sont rares. Les hydrocarbures sont également présents dans les roches marines peu métamorphisées, mais bien que des gaz et des huiles libres soient stockés dans les sédiments d’origine douce, aucun gisement important n’y a été découvert à ce jour. La plus grande partie des hydrocarbures se trouve à l’état solide disséminé dans les schistes, en particulier dans les schistes noirs fossilifères, où le pétrole représente jusqu’à 21 % de la masse rocheuse. Même lorsque la roche ne contient que 3 % de pétrole, on peut l’extraire en chauffant les schistes bitumineux et en en extrayant le pétrole brut. C’est ainsi qu’on le produisait il y a de nombreuses années, pour un coût de 14 cents le gallon. Les calcaires impurs, surtout lorsqu’ils sont de couleur sombre, sont riches en pétrole, ce qui est immédiatement perceptible lorsqu’on les fracture au marteau, car l’odeur de pétrole devient alors manifeste. Chicago est construite sur une dolomie silurienne, et il y a longtemps, T. Sterry Hunt estimait que chaque mile carré de cette roche d’un pied d’épaisseur contenait plus de 220 000 barils de pétrole. Comme la formation a une épaisseur de 35 pieds, chaque mile carré en contient plus de 7 500 000 barils. Quatre miles carrés de cette formation contiennent plus de pétrole que tous les puits de pétrole de Pennsylvanie n’en ont produit entre 1860 et 1870, soit 28 000 000 de barils. Ces faits sont rappelés pour souligner l’importante présence de pétrole dans les strates marines, alors que les calcaires en contiennent les plus faibles quantités. Toutefois, pour que ce matériau soit commercialement exploitable, il doit être concentré par des facteurs naturels dans des zones souterraines limitées, et ces réservoirs invisibles doivent être découverts par les foreurs. Pour la répartition des gisements de pétrole et de gaz aux États-Unis, voir la figure, p. 249.
Pétrole. — Le mot pétrole signifie huile de roche. Ces huiles minérales sont connues depuis longtemps sous le nom d’huile de [ p. 253 ] Sicile, de naphte chez les Perses et de néphtar chez les Juifs. Elles servent à produire de l’énergie, à éclairer et à lubrifier ; environ trois cents produits en sont fabriqués.
Le pétrole est un bitume liquide, un hydrocarbure, mélange complexe de nombreux composés, principalement de carbone (79 à 88 %) et d’hydrogène (9,6 à 14,8 %). Il existe deux principaux types de pétrole : l’un à base de paraffine et l’autre à base d’asphalte. Les huiles de paraffine sont plus légères et plus précieuses, car elles contiennent davantage d’essence et d’huiles lubrifiantes. Après le charbon, le pétrole est le composé carboné le plus important de la croûte terrestre.
Gaz naturel. — C’est un combustible idéal pour l’industrie et les usages domestiques. Il est également utilisé dans la fabrication du noir de carbone, des crayons et des charbons pour lampes à arc électrique. Presque tous les gisements de pétrole contiennent du gaz, mais certains gisements de gaz ne renferment pas de pétrole en quantités commercialisables. En général, les gisements de gaz sont beaucoup moins étendus que ceux de pétrole. La pression dans un puits de gaz est parfois très élevée, jusqu’à 2 000 livres par pouce carré, bien qu’elle soit généralement beaucoup plus faible. Au Wyoming, certains puits produisent plus de 100 millions de pieds cubes de gaz par jour.
Autres hydrocarbures. — Le gaz et le pétrole sont des hydrocarbures naturels volatils. Ces gaz et liquides, par évaporation plus ou moins complète sous terre, se transforment chimiquement et physiquement en hydrocarbures visqueux et solides. La cire naturelle ou paraffine, connue sous le nom d’ozokérite, est ainsi le résidu solide du pétrole de haute qualité. L’asphalte est un autre résidu du pétrole. La gilsonite, la grahamite et l’albertite sont des hydrocarbures noirs, brillants et solides de grande valeur, largement utilisés dans la fabrication de vernis et d’émaux. On les trouve dans des veines pouvant atteindre 5,2 mètres d’épaisseur (albertite). De même que les plantes sont conservées à différents stades de leur décomposition, de la tourbe à l’anthracite et au graphite, les produits de décomposition des plantes et des animaux se présentent sous forme de gaz et de pétrole, puis d’hydrocarbures solides.
Source originelle des hydrocarbures — Il apparaît que les hydrocarbures sont presque entièrement d’origine organique, puisqu’ils sont essentiellement constitués des résidus de carbone et d’hydrogène provenant des plantes et des animaux. La démonstration de cette affirmation se trouve dans les pages suivantes.
Comme chacun sait, les organismes vivants sont principalement composés de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote. Les plantes extraient de l’atmosphère le carbone nécessaire à leur croissance, tandis qu’elles puisent l’hydrogène et l’azote dans le sol. Une grande partie de ces éléments est finalement stockée dans les roches sous forme d’hydrocarbures. L’ampleur de cette migration du carbone à travers les âges géologiques, de l’atmosphère vers les organismes vivants des [ p. 254 ] plantes et des animaux, puis vers leurs restes dans les roches, est illustrée par les quantités considérables de matières carbonées présentes dans les roches sédimentaires et essentiellement marines, estimées à trente mille fois supérieures à la quantité présente dans l’atmosphère actuelle. Voyons maintenant comment les matières grasses des plantes et des animaux se retrouvent dans les roches.
Au cours de leur vie, les plantes et les animaux produisent quotidiennement des déchets, et à leur mort, leurs organismes entiers subissent de nouvelles transformations par décomposition bactérienne. Si ce processus a lieu directement sous l’atmosphère, la décomposition est rapide et les produits de décomposition retournent dans l’air et le sol sous forme de gaz et de poussières. Toutes les formations rocheuses qui s’accumulent directement sous l’atmosphère, comme les dépôts continentaux purs, sont donc initialement dépourvues de quantités commercialisables de pétrole, même si celui-ci peut s’y infiltrer ultérieurement à partir des strates marines adjacentes.
Tous les dépôts, qu’ils soient d’eau douce ou marine, soumis périodiquement à l’altération atmosphérique durant leur formation, sont dépourvus de pétrole en quantités exploitables. D’où la conclusion que tous les dépôts rouges, rougeâtres, jaunâtres ou blancs, présentant des piqûres de pluie ou des craquelures dues au soleil, qu’ils soient d’origine continentale, d’eau douce ou semi-marine, sont dépourvus de pétrole en grandes quantités.
Sous l’eau, et particulièrement en eau de mer, la décomposition bactérienne des organismes est très lente. Lorsque les matières grasses sont libérées, elles ont tendance à remonter à la surface sous forme de minuscules gouttelettes d’huile. Si l’eau est exempte de vase et brassée par les courants, ce qui l’aère, l’huile s’oxyde et s’échappe dans l’air, se perdant ainsi au niveau des roches sédimentaires. En revanche, si les eaux sont stagnantes et troubles, les gouttelettes d’huile se fixent aux particules d’argile et coulent au fond. Solidement liées, elles participent à la formation d’un schiste bitumineux sombre. La vie marine est donc la source ultime du pétrole. Les gouttelettes d’huile remontantes n’ont aucune affinité pour les grains de quartz ni pour les fines particules de carbonate de calcium qui précipitent. Bien que seulement 10 à 15 % des schistes soient des schistes noirs, ces derniers sont d’une importance capitale, car ils constituent les roches mères du pétrole. Les fractions azotées issues de la décomposition organique s’évaporent dans l’air à travers l’eau, ce qui explique leur quasi-absence dans le pétrole. Cette affinité du pétrole pour l’argile constitue donc une force constante le retenant dans les schistes ou les particules d’argile des grès et des calcaires. Pour libérer ce pétrole, une autre force est nécessaire ; nous verrons plus loin qu’il s’agit apparemment de la pression capillaire.
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Preuve de l’origine organique du pétrole**. — Le fait que la quasi-totalité du pétrole, et en réalité la quasi-totalité des hydrocarbures, proviennent essentiellement de plantes et d’animaux marins, microscopiques et macroscopiques, est prouvé par leur capacité à faire tourner le plan de la lumière polarisée, contrairement aux huiles animales. Charles F. Mabery affirme que la preuve de l’origine organique est encore mieux démontrée par le fait que la plupart des huiles de roche contiennent jusqu’à 20 % de dérivés azotés, qui ne peuvent provenir que de matières organiques.
Dalton explique que l’activité optique du pétrole est due au cholestérol et au phosphostérol, et que les propriétés physiques et chimiques de ces alcools sont toutes deux présentes dans les huiles. Non seulement cela établit sans l’ombre d’un doute l’origine organique du pétrole, mais, puisque les alcools en question se trouvent dans les parties grasses des animaux et des végétaux, cela confirme également l’hypothèse d’Engler selon laquelle ces parties jouent le rôle principal dans la formation des huiles minérales.
¶ Présence de pétrole et de gaz dans la nature
Conditions requises pour la formation de gisements de pétrole et de gaz. — Nous allons maintenant décrire brièvement les six principales conditions requises pour la formation d’accumulations de pétrole. Ce sont : (1) Des roches bitumineuses sombres, source originelle des hydrocarbures, qui résultent de la décomposition chimique de matières organiques dans les eaux marines. (2) De l’eau souterraine, sous pression hydrostatique ou gazeuse, qui libère les hydrocarbures des roches carbonées, le plus souvent des schistes noirs, et transporte le pétrole. Cette eau provient principalement des eaux de pluie qui se sont infiltrées profondément et plus ou moins largement dans les roches à partir des sols saturés d’eau. (3) Une pression interne dans la roche, gazeuse ou hydraulique, qui force l’eau chargée d’hydrocarbures à remonter dans les structures géologiques ascendantes. (4) Une structure géologique ascendante, comme celles illustrées dans les schémas de la page [numéro de page manquant]. 259. Dans ces structures, le grain ou la stratification des roches est ascendant, ce qui permet à l’eau sous pression de transporter le pétrole vers des niveaux localement plus élevés, où les hydrocarbures se logent dans des roches à gros grains. (5) Une formation granulaire poreuse comme un grès, un conglomérat, une dolomie cristalline ou caverneuse, ou un calcaire, rarement une roche volcanique. Ces roches à gros grains constituent les « réservoirs » de pétrole et de gaz, et les accumulations locales sont appelées « sables bitumineux », « gisements de pétrole » et « gisements de gaz » par les géologues pétroliers. Les roches fracturées ou diaclasées permettent également le stockage du pétrole. (6) Une couverture rocheuse imperméable empêche les hydrocarbures volatils de s’échapper dans l’air. Ces couvertures sont le plus souvent des mudstones à grains très fins comme des schistes ou des marnes, ou peuvent contenir un agent d’étanchéité, tel que le ciment interstitiel des roches déposées par l’eau. Le plus souvent, cependant, ce sont les hydrocarbures épaissis ou solidifiés eux-mêmes qui scellent les réservoirs
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Lorsque les roches sont dépourvues d’eau, on dit alors qu’elles sont « sèches », le gaz se sépare du pétrole plus lourd et remonte vers les couches supérieures de la roche, sous la couverture de schiste, tandis que le pétrole descend par gravité le long des pentes des strates vers les couches inférieures et se concentre dans les zones plus poreuses, où se forment des « gisements » de pétrole (voir Fig., p. 259). Le pétrole ou le gaz peut s’accumuler dans des couches productives de roche d’à peine 60 cm d’épaisseur, ou, dans de rares cas (Californie), la couche productive peut atteindre 60 m d’épaisseur. La répartition des gisements dans les strates sèches est plus irrégulière que dans les formations humides. Lorsqu’une grande quantité s’est concentrée, les gisements ont tendance à se refermer en surface et, si de plus en plus de pétrole et de gaz sont ajoutés par le bas, la « pression de la roche » dépasse la pression hydraulique ou « hauteur manométrique » produite par l’eau de circulation. Les pressions de roche généralement faibles, de l’ordre de 350 à 500 livres par pouce carré, peuvent toutefois atteindre 2 000 livres par pouce carré (dans les puits de gaz récemment exploités). La chaleur des bulles souterraines de roches ignées intrusives ou les altérations chimiques au sein des strates peuvent également entraîner la remontée des hydrocarbures, mais ces gisements restent exceptionnels.
Le stockage du pétrole dans les « piscines » se produit dans les pores d’origine des strates ou dans les espaces induits par la dissolution due à la circulation de l’eau. La porosité initiale résulte des espaces interstitiels non comblés entre les grains ou les cailloux qui composent la roche, ou des zones où un liant ou un ciment a été dissous ultérieurement. La porosité induite résulte de la percolation de l’eau à travers les calcaires le long des discordances érosives, entre les plans de stratification dans les formations à lits minces, à travers les pores de dissolution des dolomies, à travers les espaces entre les cristaux de dolomite et de calcite formés lors des transformations diagénétiques, ou encore dans les joints et les fissures de tension, et le long des faces de failles et de dykes.
Étendue de la migration — Il existe peu de preuves indiquant précisément l’étendue de la migration du pétrole et du gaz à travers les strates. Les géologues s’accordent généralement à dire que cette migration est limitée, que les hydrocarbures n’ont probablement pas été déplacés de plus de quelques centaines de mètres et rarement de plusieurs kilomètres. Certains prospecteurs de terrain affirment cependant avoir constaté des migrations de pétrole de 3 à 5 kilomètres sur les flancs de structures géologiques en soulèvement, et même jusqu’à 24 kilomètres dans le Wyoming. La migration se produit probablement rapidement à l’échelle des temps géologiques, et apparemment immédiatement après la déformation des strates. Le pétrole reste ensuite localisé pendant des périodes indéterminées ou jusqu’à ce qu’un nouveau plissement ou déformation survienne. Au cours des ères géologiques, cependant, toutes les parties du continent ont été déplacées à maintes reprises.
Structure géologique des zones pétrolières et gazières. — Le pétrole et le gaz se trouvent plus fréquemment dans [ p. 257 ] les parties aplaties des arches géologiques déprimées et des dômes locaux, ainsi que sur les pentes des anticlinaux où le pendage des strates est stoppé, formant ainsi des plateaux ou des terrasses (la « structure en terrasses » des experts pétroliers). On les trouve également dans les lentilles de grès, dans les strates soulevées des formations faillées, le long des dykes de roches ignées pénétrant les sédiments, et sur les surfaces pénéplaines des arches recouvertes de formations plus récentes.
La théorie anticlinale a été proposée pour la première fois par T.S. Hunt (1863) et E.B. Andrews (1865), puis développée par I.C. White (1885). Cette théorie, telle qu’énoncée initialement par White, est la suivante : tous les grands puits de gaz de Pennsylvanie et de Virginie-Occidentale sont situés soit directement sur, soit à proximité de la crête d’un axe anticlinal, tandis que les puits forés dans les plis latéraux ne produisent que peu ou pas de gaz, mais souvent de grandes quantités d’eau salée. Les puits de gaz sont concentrés dans une bande étroite, de seulement 400 à 1,6 km de large, le long des crêtes des plis anticlinaux. Ils sont donc indubitablement liés aux perturbations rocheuses causées par le soulèvement en voûtes. Il ne s’ensuit pas pour autant que toutes les voûtes contiennent du gaz ou du pétrole, car les gisements de ces matériaux dépendent de la présence de grès poreux épais ou de roches à grain fin fortement fissurées, qui servent de réservoirs ; et ces roches de stockage doivent se situer sous la surface à une profondeur d’au moins plusieurs centaines de mètres. Dans les formations paléozoïques, les arches doivent être de type déprimé et, en dehors des zones montagneuses, comme dans les régions des anciennes montagnes, les gaz et le pétrole se sont échappés depuis longtemps des strates plissées dans l’air et leurs résidus se sont évaporés. Dans les montagnes du Mésozoïque tardif et du Cénozoïque, cependant, beaucoup de pétrole et de gaz subsistent. Enfin, les zones de gisements commerciaux doivent avoir des formations de schiste bitumineux à proximité, car c’est principalement à partir de ces dépôts que les hydrocarbures ont migré.
L’eau, agent de migration. — L’eau en mouvement est l’agent essentiel de la migration. Cette migration s’effectue soit (1) par l’action migratoire de l’eau sous l’effet de la pression hydraulique ; (2) par capillarité de l’eau et du [ p. 258 ] pétrole dans les roches à grains fins et grossiers ; soit (3) par la différence de densité entre le pétrole et l’eau, ce qui entraîne leur ségrégation locale. Dans les roches sèches, le gaz remonte vers les couches supérieures, tandis que le pétrole s’enfonce vers les couches inférieures ou dans les synclinaux, en raison de la différence de densité. Toutes les strates sont gorgées d’eau lors de leur dépôt, et lors de leur consolidation et de leur compression ultérieures, une partie de cette eau est expulsée vers le haut. Dans son mouvement, elle entraîne avec elle une certaine quantité de pétrole, qui se loge dans les pores plus importants des roches poreuses. Sous l’effet de la compression, de la cimentation et de l’augmentation de la température, ces facteurs se combinent probablement pour provoquer une remontée supplémentaire du pétrole et de l’eau. L’effet général de cette migration est d’accroître le pourcentage de pétrole dans les grès au détriment des schistes, et d’expulser des strates une proportion d’eau supérieure à celle du pétrole, ce qui augmente encore le rapport pétrole/eau dans les grès, tout en laissant probablement une quantité importante de pétrole dans les schistes (Munn).
« L’idée fondamentale de la théorie hydraulique est que le mouvement de l’eau sous pression hydraulique ou capillaire a été l’agent direct de l’accumulation des gisements de pétrole et de gaz. À cette idée peut s’ajouter une autre, tout aussi importante : les gisements de pétrole et de gaz sont maintenus en place par l’eau sous pression hydraulique et capillaire, ce qui scelle efficacement tous les pores de la roche environnante et empêche la dissipation de la pression par diffusion » (Munn).
Schistes bitumineux. — L’épuisement rapide des gisements pétroliers suscite actuellement une vive inquiétude. On estime qu’au cours des soixante dernières années, les États-Unis ont consommé 40 % de leurs réserves de pétrole disponibles. Cette affirmation reste toutefois sujette à caution. Un tel épuisement conduit la plupart des géologues à penser que lorsque toutes les ressources seront épuisées – ce qui devrait être le cas d’ici une vingtaine d’années avec les gisements actuels – il n’y aura plus d’essence, d’huile d’éclairage ni de lubrifiant. Il n’y a cependant pas lieu de s’inquiéter immédiatement, car même lorsque les gisements actuels seront épuisés, les nations pourront toujours s’approvisionner en pétrole à volonté, mais à des prix plus élevés, grâce aux réserves inépuisables de pétrole contenues dans les schistes bitumineux noirs, les pyroschistes (schistes calcifiants) et les charbons canalaires ou torbanites. Les États-Unis et le Canada sont particulièrement riches en ces ressources. Les formations paléozoïques de la vallée du Mississippi, les formations crétacées de l’ouest du Canada et surtout les vastes schistes éocènes (Green River) de l’Utah, du Wyoming, du Colorado [ p. 260 ] et du Nevada reposent dans ces roches pétrolifères. [ p. 259 ] On peut en extraire du pétrole, du gaz de chauffage et d’éclairage, ainsi que du sulfate d’ammonium comme engrais. On estime que les schistes noirs des environs de Louisville, dans le Kentucky, contiennent environ 7 millions de barils de pétrole par mile carré. Le problème actuel est de déterminer la méthode d’extraction du pétrole la plus économique.
¶ Lectures complémentaires
L. V. Dalton, « On the Origin of Petroleum », Economic Geology, vol. 4, 1909, p. 603-631.
H. V. Dodd, « Some Preliminary Experiments on Migration of Oil up Low Angle Dips », Ibid., vol. 17, 1922, p. 274-291.
W. H. Emmons, Geology of Petroleum. New York (McGraw-Hill), 1921. Dorsey Hager, Géologie pétrolière pratique. New York (McGraw-Hill), 1919.
R. H. Johnson et L. G. Huntley, Principes de production de pétrole et de gaz, New York (Wiley), 1916.
M. J. Munn, Les théories anticlinales et hydrauliques de l’accumulation de pétrole et de gaz. Géologie économique, vol. 4, 1909, p. 509-529.
J. S. Newberry, Le premier puits de pétrole. Harper’s Magazine, octobre 1880.
J.L. Rich, « Les eaux souterraines en mouvement, principale cause de la migration et de l’accumulation du pétrole et du gaz », Economic Geology, vol. 16, 1921, p. 347-371.
G. O. Smith, « D’où provient le pétrole dans le monde ? », National Geographic Magazine, vol. 37, 1920, p. 181-202. Voir aussi : Atlas mondial de géologie commerciale, U. S. Geological Survey, 1921.
R. Theessen, « Origine et composition de certains schistes bitumineux », Economic Geology, vol. 16, 1921, p. 289-300.
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