« INTERPRETATION DES SECTIONS SISMIQUES ET ANALYSE …

« INTERPRETATION DES SECTIONS SISMIQUES ET ANALYSE DES FORMATIONS LITHO-

STRATIGRAPHIQUES ET STRUCTURALES DANS LA PARTIE NORD-OUEST DU BASSIN SEDIMENTAIRE

DE MORONDAVA»

Soutenu par

Ravalisoa Randrianandrasana Njakarivony Heritina

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT MINES

MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION

DU DIPLOME D’INGENIEUR DES MINES

OPTION : INGENIERIE PETROLIERE

DATE DE SOUTENANCE : 22 Décembre 2012 PROMOTION 2011

Soutenu par

Ravalisoa Randrianandrasana Njakarivony Heritina

Membres du jury

Présidente : Madame ARISOA Rivah kathy

Maître de conférences à l’ESPA

Examinateurs : Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni G.

Maître de conférences à l’ESPA

Monsieur ANDRIANARIMANANA Jaobelson

Enseignant à L’ESPA

Monsieur BELALAHY Olivier

Chef de Département Etude du Bassin Sud de Morondava de l’OMNIS

Rapporteurs : Monsieur RAVOLAHY Arvel Christoph

Maître de conférences, Directeur de l’approvisionnement et de la distribution des hydrocarbures au sein du Ministère des Hydrocarbures

Madame RAHARIMANANIRINA Clodette

Maître de conférences, Chef de Département Etude des Bassins Nord et Côte Est de l’OMNIS

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT MINES

MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION

DU DIPLOME D’INGENIEUR DES MINES

OPTION : INGENIERIE PETROLIERE

« INTERPRETATION DES SECTIONS SISMIQUES ET ANALYSE DES FORMATIONS

LITHO-STRATIGRAPHIQUES ET STRUCTURALES DANS LA PARTIE NORD-OUEST DU BASSIN SEDIMENTAIRE DE MORONDAVA »

Date de soutenance : 22 Décembre 2012 PROMOTION 2011

SOMMAIRE REMERCIEMENTS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES ACRONYMES

INTRODUCTION -------------------------------------- ------------------------------------------------- 1

PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE ------------------------------------------------------------ 3

Chapitre 1 : CADRE GEODYNAMIQUE ET GEOLOGIQUE DE MADAGASCAR ------------------------------ 4

Chapitre 2 : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ------------------------------------------------------------ 7

PARTIE II : NOTION SUR LA GEOLOGIE PETROLIERE ------------------------------------------------------------- 23

Chapitre 1 : GENESE DU PETROLE ET SYSTEME PETROLIER ------------------------------------------------ 24

Chapitre 2 : LES REFLECTEURS SISMIQUES --------------------------------------------------------------------- 29

PARTIE III : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES DONNEES -------------------------------------------- 33

Chapitre 1 : METHODOLOGIE GEOPHYSIQUES ---------------------------------------------------------------- 34

Chapitre 2 : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES DONNEES ---------------------------------------- 44

PARTIE IV : ANALYSE DES FORMATIONS --------------------------------------------------------------------------- 61

Chapitre 1 : PRINCIPE DE L’ANALYSE DES FORMATIONS --------------------------------------------------- 62

Chapitre 2 : CARACTERISTIQUES DES FORMATIONS DE LA ZONE D’ETUDE ---------------------------- 63

PARTIE V : POTENTIALITE DE LA ZONE D’ETUDE EN RESSOURCES D’HYDROCARBURES --------------- 69

Chapitre 1 : POSSIBILITE D’EXISTENCE DES SYSTEMES PETROLIERS DANS LA ZONE D’ETUDE ---- 70

Chapitre 2 : ZONATION DE GENESE DE PETROLE ET DE GAZ ---------------------------------------------- 73

Chapitre 3 : LOCALISATION DES ZONES PERSPECTIVES ----------------------------------------------------- 77

CONCLUSION GENERALE ------------------------------- ----------------------------------------- 78

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE

ANNEXES

REMERCIEMENTS

J’aimerais tout d’abord remercier Dieu Tout-Puissant de m’avoir donné la santé et la

force pour la réalisation de ce mémoire.

Je tiens aussi à exprimer ma gratitude à l’égard de :

− Monsieur le Professeur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo;

− Madame ARISOA RIVAH Kathy, Chef du Département Mines, enseignante à l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, pour son savoir-faire dans l’accomplissement de

ses travaux au niveau de la filière Mines et pour avoir bien voulu accepter de présider cette

soutenance de mémoire;

− Monsieur RAVOLAHY Arvel Christoph, Directeur de l’approvisionnement et de la

distribution des hydrocarbures au sein du Ministère des Hydrocarbures, qui m’a dirigé,

soutenu et encadré et qui a bien voulu partager ses expériences tout au long de la réalisation

de ce mémoire malgré ses hautes responsabilités et multiples occupations ;

− Madame RAHARIMANANIRINA Clodette, Chef de Département Etude des Bassins

Nord et cote Est de l’OMNIS. Je tiens à lui adresser, particulièrement, ma profonde gratitude

de ne pas avoir ménagé son temps pour m’apporter ses conseils et recommandations malgré

ses multiples obligations ;

− Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni G enseignant à l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo, Monsieur ANDRIANARIMANANA Jaobelson enseignant à

l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Monsieur BELALAHY Olivier Chef de

Département Etude du Bassin Sud de Morondava de l’OMNIS qui ont bien voulu accepter

d’être parmi les membres du jury et vont apporter leurs remarques et critiques constructifs

pour ce travail ;

Je remercie également Monsieur RASOANAIVO Bonaventure, Directeur Général de

l’OMNIS, Monsieur RAZANAKOTONASOLO Mickaël, Directeur des Hydrocarbures de

l’OMNIS, qui m’a accueilli en stage. A toute l’équipe de l’OMNIS d’avoir bien voulu

partager leurs expériences qui m’on fait beaucoup avancer et mieux comprendre les

différentes méthodes sur l’interprétation des sections sismiques.

Tout le corps enseignant qui a patiemment contribué à ma formation.

Enfin, je ne saurais oublier ma famille pour leur soutient moral et financier ; les amis pour

leurs appuis et collaborations durant les études et tous ceux qui de près ou de loin ont

contribué à l’élaboration de ce mémoire, je vous adresse mes vifs remerciements.

LISTE DES FIGURES Figure 1: Rifting Afro-Malgache (Dalziel, 1997) .................................................................................... 5

Figure 2: Rifting Indo-Malgache (Dalziel, 1997) .................................................................................... 6

Figure 3: Zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ................................................. 7

Figure 4:Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena inférieure (Source : BD 500 FTM) .... 11

Figure 5: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena moyenne (Source : BD 500 FTM) ..... 12

Figure 6: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena supérieure (Source : BD 500 FTM) .. 13

Figure 7: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de l’Isalo I (Source BD 500 FTM) ............................. 14

Figure 8: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de l’Isalo II (Source BD 500 FTM) ............................ 15

Figure 9: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Jurassique (Source BD 500 FTM) ......................... 17

Figure 10: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Crétacé (Source BD 500 FTM) ........................... 18

Figure 11: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Tertiaire (Source BD 500 FTM) .......................... 19

Figure 12: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Quaternaire (Source : BD500 FTM) ................... 20

Figure 13: Carte structurale de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ........ 22

Figure 14: Accumulation et transformation des matières organiques (Source : Microsoft Encarta) ... 24

Figure 15: Piège anticlinale (Source : Microsoft Encarta) ................................................................... 27

Figure 16: Piège par faille (Source : Microsoft Encarta) ..................................................................... 27

Figure 17: Dôme de sel (Source : Microsoft Encarta) .......................................................................... 28

Figure 18: Piège par discordance (Source : Microsoft Encarta) .......................................................... 28

Figure 19: Horizon (photo) ................................................................................................................... 29

Figure 20: Détermination des méga-séquences (Source : Microsoft Encarta) ..................................... 30

Figure 22: Configuration des séquences stratigraphiques .................................................................... 31

Figure 23: Système de faille (Source : Microsoft Encarta) ................................................................... 32

Figure 24: Ondes sismiques (Source : Microsoft Encarta) ................................................................... 35

Figure 25: Acquisition sismique réflexion (Source : Microsoft Encarta) .............................................. 36

Figure 26: Acquisition Sismique réfraction (Source : Microsoft Encarta)............................................ 37

Figure 27: Exemple de Couverture multiple contenant 24 traces (géophones) ..................................... 39

Figure 28: Exemple de Convertisseur Analogique Numérique ............................................................. 39

Figure 29: Exemple de Post stack et migration stack ............................................................................ 40

Figure 30: Horizons sismiques (source : données sur kingdom) ........................................................... 41

Figure 31: Carte géologie de Madagascar (source BD 500 FTM) ....................................................... 44

Figure 32: Données de puits (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ....................................... 45

Figure 33: Coupe litho-stratigraphique à partir des données de puits(OMNIS)................................... 45

Figure 34: Lignes sismiques (source : philippe Verney 2009) .............................................................. 46

Figure 35: Section sismique (source : philippe Verney 2009) ............................................................... 47

Figure 36: Suivi des réflecteurs (source : philippe Verney 2009) ......................................................... 48

Figure 37: Première section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ........... 49

Figure 38: Corrélationentrechronostratigraphie et mégaséquence (source : bassin sédimentaire de Madagascar) 51

Figure 39: Deuxième section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar).......... 52

Figure 40: Corrélation entre chronostratigraphieet mégaséquence(source : bassin sédimentaire de Madagascar) 53

Figure 41: Troisième section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar).......... 54


Figure 43: Première section sismique Parallèle (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ...................... 57

Figure 44: Corrélation entre chronostratigraphieet mégaséquence(source : bassin sédimentaire de Madagascar)58

Figure 45: Deuxième section sismique Parallèle (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ..................... 59


Figure 47: Coupe litho-stratigraphique de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ........... 68

Figure 48: Zone perspective de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar) ...................... 77

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Exemple de Gamme de vitesse ............................................................................................. 42

Tableau 2: Exemple de Gamme de densité ............................................................................................ 43

Tableau 3: Exemple de Gamme de porosité .......................................................................................... 43

Tableau 4: Récapitulation des systèmes pétroliers de la zone d’étude .................................................. 70

Tableau 5: Zonation de genèse de pétrole et de gaz dans les formations et sous-formations susceptibles de roche-mère selon le tableau d’Eremenko et Tverdovi ...................................................................... 74

LISTES DES ABREVIATIONS ET DES ACRONYMES

BD 500 : Base des données à l’échelle 1/500 000 FTM : Foiben-Taosarintanin’i Madagasikara

UTM : Universal Transverse Mercator

2D : Deux dimensions

3D : Trois dimensions

CAN : Convertisseur analogique numérique

TOC : Total Organic Carbon (quantité de matière organique)

AC2 : Apocatagenèse 2

AC1 : Apocatagenèse 1

MC3 : Mesocatagenèse 3



PC : Protocatagenèse

ZR : Zone réductrice

ZO : Zone d’oxydation

« Interprétation des sections sismiques et analyse des formations litho-stratigraphiques et structurales dans la partie Nord-Ouest du bassin

sédimentaire de Morondava » Page 1

INTRODUCTION

Les bassins sédimentaires de Madagascar font parties de la province pétrolifère active

de l’Afrique Orientale. Ces dernières ont maintes fois subi des phénomènes tectoniques qui

ont provoqué une instabilité au niveau des bassins et engendré des transgressions et des

régressions marines alternées. Malgré la particularité tectonique de la province pétrolifère de

l’Afrique orientale, actuellement elle fait l’objet d’un certain intérêt, la raison pour la quelle

plusieurs compagnies pétrolières (voir annexe 4) y font des investissements et y mènent des

travaux de prospection de gisements de pétrole et de gaz. Parmi ces travaux figure la sismique

réflexion suivie de forages dans les trois grands bassins sédimentaires situés dans la partie

Ouest de Madagascar.

Les prospections sismiques n’ont cessé d’évoluer pendant les dix dernières années avec des

techniques et matériels de plus en plus sophistiqués, alors les données sont devenues plus

précises et plus fiables afin d’éliminer les différentes erreurs d’interprétations soulevées et

diminuer les risques.

Des gisements de gaz ont été découverts dans les zones littorales de Mozambique, qui

pourront par analogie géologique donner des présomptions sur l’existence de gisements de

pétrole et de gaz dans les bassins sédimentaires malgaches.

A cet égard, notre recherche est axée sur le dégagement des structures et des séquences

lithologiques et stratigraphiques des formations en profondeur susceptibles de renfermer

roches-mères, de réservoirs , de pièges et de couvertures à l’aide d’une méthode sismique

réflexion. C’est pourquoi le thème de notre étude est intitulé, « Interprétation des sections

sismiques et analyse des formations litho-stratigraphiques et structurales dans la partie Nord-

Ouest du bassin sédimentaire de Morondava».

Parmi les outils d’interprétations nous avons utilisé le logiciel d’interprétation sismique

« KINGDOM », et notre étude consiste à dégager les mégas séquences et les séquences

stratigraphiques, en particulier dans la partie Nord-Ouest du bassin de Morondava.

Les analyses des formations et sous -formations litho-structurales font l’objet de

nouveaux travaux dans ce mémoire. Ceux-ci consistent à déterminer les éventuelles

compositions lithologiques, les quantités des matières organiques voire le carbone

organique, les délimitations tectono-structurale et ainsi que les origines respectives des

formations .



Les résultats des travaux permettront de définir les zones perspectives et de donner des recommandations sur les orientations futures des prospections des gisements de pétrole et de gaz.



PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE



Chapitre 1 : CADRE GEODYNAMIQUE ET GEOLOGIQUE DE MA DAGASCAR

I.1.1. Généralités L’île de Madagascar s’est formée à la suite de la dislocation du supercontinent du

Gondwana auquel il appartenait jusqu’à la fin du Paléozoïque. Plusieurs arguments

stratigraphiques, structurales, géophysiques soutiennent cette hypothèse :

− Similitudes entre les séries sédimentaires du Karroo en Afrique du Sud, Kenya et

Tanzanie d’une part et d’autre part les séries sédimentaires continentales des bassins de

Morondava (Bésairie, 1972).

− Concordance entre les analyses des pôles magnétiques mesurées sur les roches d’âge

Karroo de Madagascar et d’Afrique australe (Razafindrazaka, 1976).

− Concordance des positions relatives et des mouvements tectoniques observées sur les

linéaments d’Assouan (en Afrique), de Ranotsara (Madagascar) (Chorowicz, 1987).

− Concordance entre les déformations des roches du socle ancien de Madagascar et celles

de la ceinture de Mozambique (Nicollet, 1988).

− Concordance des lignes de cotes est-africaines et malgaches (Raillard, 1990).

I.1.2. Rifting Afro-Malgache Madagascar a dérivé du Nord-Ouest vers le Sud-Est le long d’une structure en

coulissement : la ride de Davie. Cette dérive a entraîné la formation du bassin océanique de la

Somalie au Nord et du Canal de Mozambique à l’Ouest. Des données géophysiques ont

montrées cette double ouverture (Raillard, 1990). Ces ouvertures ont été précédées par une

période de dislocation du Gondwana, relativement longue pendant le Carbonifère supérieur-

Permien au Jurassique inférieur.

Pendant le Jurassique moyen, l’ouverture de la croûte terrestre et la formation d’une croûte

océanique divise le supercontinent du Gondwana en deux blocs : un bloc occidental constitué

de l’Afrique et de l’Amérique du Sud, et un bloc oriental composé par Madagascar,

l’Antarctique, l’Australie et l’Inde, qui se déplace vers le Sud Sud Est par rapport à l’Afrique.

Les bassins océaniques somalien et mozambicain qui s’individualisent ainsi sont attachés par

une zone faillée transformante.



Les mécanismes de mise en place possibles du bassin sédimentaire de Morondava sont

envisagés comme suit (piqué, 1996) :

− Phase syn-rift : réactivation du linéament de Bongolava-Ranotsara, puis formation

d’un couloir cisaillant subméridien dextre (bassin de la Sakoa).

− Ouverture progressive de ce couloir vers le Nord-Ouest. D’où la formation du bassin

de Morondava.

Le coulissement vers le sud le long de la zone de fracture de Davie cesse au moment où le rift

indo-malgache commence(Crétacé). Dans le canal de Mozambique, les structures

subméridiennes rejouent en failles normales avec formation de horsts et grabens (Raillard,

1990).

Figure 1: Rifting Afro-Malgache (Dalziel, 1997)

I.1.3. Rifting Indo-Malgache Une deuxième cassure continentale fait son apparition à l’Est de la structure précédente

entrainant la séparation de l’Inde et de Madagascar.

INDE

AFRIQUE



Le passage de Madagascar au dessus d’un panache chaud (monté de magma au crétacé

supérieur que l’on nomme point chaud de Marion) a entrainé la mise en place des basaltes et

une fragilisation de la lithosphère qui provoque ainsi des forces de tension.

Figure 2: Rifting Indo-Malgache (Dalziel, 1997)

Ces forces sont à l’origine de l’extension Est-Ouest à l’Est Nord Est-Ouest Sud Ouest qui ont

donné naissance aux dykes de la côte Est. Au même moment, le mouvement sur la zone de

fracture de Davie est remplacé par une extension pure. Les anomalies magnétiques dans le

bassin des Mascareignes montrent que l’Inde dérive vers le Nord Est. Cette direction est la

même pour les dykes du Sud Ouest Malgache.

INDE

AFRIQUE



Chapitre 2 : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

Sur son flanc ouest, Madagascar présente trois grands bassins sédimentaires : celui

d’Ambilobe-Diego et de Mahajanga, situé au Nord-Ouest, et celui de Morondava qui inclue le

terrain d’étude localisé à l’Ouest et au Sud-Ouest, entre le Cap Saint-André au Nord et le Cap

Sainte-Marie au Sud, dont la superficie atteint environ 170.000 Km2.

Plus particulièrement, l’étude est localisée dans la partie Nord-Ouest du bassin sédimentaire de Morondava auquel une prospection géophysique a été réalisée.

Figure 3: Zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

ZONE D’ETUDE



I.2.1. Historique des activités et travaux de recherche dans la zone d’étude

- L’exploration du bassin de Morondava comporte trois périodes. La première a débuté

à la fin du siècle dernier et s’est achevée à la première guerre mondiale. Puis, la deuxième

entre les deux guerres avec des travaux plus détaillés et la troisième commença après la

seconde guerre avec des moyens beaucoup plus pratiques.

- La recherche pétrolière a débuté dès 1925. Le Service géologique acheva en 1952 la

carte géologique de reconnaissance, puis des recherches ont été menées sur le terrain pour des

études stratigraphiques et paléontologiques.

- Depuis 2007, la compagnie ESSAR ENERGY effectue des travaux géophysiques,

principalement la sismique réflexion.

I.2.2. Géologie historique et litho-stratigraphie de la zone d’étude Rappelons que la formation d’un bassin s’effectue généralement durant des phases tectoniques en

distension qui provoquent des mouvements verticaux dans la lithosphère. Il en résulte un

amincissement de la lithosphère qui se manifeste au niveau de la croûte, d’une part à sa surface par un

effondrement du substratum(ou subsidence), d’autre part à sa base par une remontée du Moho. Par

ailleurs, cet amincissement se caractérise au niveau du manteau supérieur par une remontée de

l’asthénosphère.

− La formation du bassin de Morondava est causée par des Rifting et des mouvements

tectoniques entre le Carbonifère Supérieur et le Permien Inferieur liés à la séparation du Gondwana

(Super continent). D’abord, l’ouverture du bloc Madagascar-Inde-Antarctique de l’Est Afrique causée

par les failles transformantes de Davie et de Mozambique qui entraine le déplacement vers les sud de

ce bloc et qui donne naissance au Canal du Mozambique. Puis, l’ouverture de l’Océan Indien (marge

passive) qui marque la séparation de Madagascar avec l’Inde (dislocation et détachement progressif de

Madagascar).

− Le bassin de Morondava a évolué selon les périodes suivantes :

• Pré-rift (Carbonifère)

L’épaisseur atteint 15 000 m

• Syn-rift (Permien-Trias)

• Post-rift (jurassique Supérieur-Tertiaire)

Comprend la transgression et régression marine. L’épaisseur du sédiment atteint 8000 m



I.2.2.1. Description stratigraphique Les formations sédimentaires couvrent le tiers de la superficie de l’île et se repartissent en

trois bassins: le bassin d’Ambilobe-Diégo dans le Nord, le bassin de Mahajanga dans le Nord-

Ouest, le bassin de Morondava à l’Ouest.

Les couches sont monoclinales à faible pendage Ouest, affectées de failles. Ces bassins sont le

résultat de cassures continentales entre l’Afrique et Madagascar d’une part (côte Ouest) et

entre Madagascar et l’Inde d’autre part (côte Est).

Pour la zone d’étude, on classe généralement les roches en trois systèmes :

− Le socle (précambrien)

− Le Karroo allant du Carbonifère supérieur au Jurassique inférieur

− Le post-Karroo qui va du Jurassique à l’Actuel

I.2.2.1.1. Socle Le socle, qui s’étend sur un tiers de la zone d’étude. Cette époque est affectée par un

phénomène de métamorphisme et de granitisation.

I.2.2.1.2. Le dépôt du Karroo On appelle Groupe Karroo l’ensemble des roches déposées entre le Carbonifère supérieur

et le Jurassique moyen par analogie aux mêmes dépôts de mêmes âges identifiés en Afrique

australe. Ce sont des formations continentales avec quelques intercalations marines. Elles

remplissent dans la zone d’étude la fosse dite du Karroo et qui présente une direction

subméridienne parallèle au contact sédiment-socle. Cette fosse présente des profondeurs allant

parfois jusqu’à 9000m.

Le Karroo comprend trois groupes de bas en haut :

• Le Sakoa

• La Sakamena

• L’Isalo

Le Sakoa (Carbonifère-Permien)

Dans notre zone d’étude, la série de la Sakoa de dimension restreinte, se trouve en profondeur et

ne présente aucun affleurement.



La Sakamena (Permo-Trias)

S’étend dans presque toute la zone d’étude, représentée par des bandes de terrains

étroits longeant le bord du socle. Elle est principalement continentale avec quelques

intercalations marines. Son épaisseur varie de 2000 m à 4000 m.

• Sakamena inférieure : en discordance avec le socle. Elle est formée par une alternance

de schistes plus ou moins argileux et de grès micacés avec présence de fossiles de reptiles et

de flores, ce sont des dépôts lacustres recouvert par des grès à bois silicifiés. Cette couche a

été intercalée par des argiles pélitiques. Elle comprend deux groupes : le premier, le plus

répandu comprend des pélites massives ou rubanées de couleur ocre ; le second, est formé de

schistes gris, noirs. Les pélites, rubanées ou massives sont souvent très dures et bien lités.

Elles renferment parfois des nodules pélitiques ferrugineux à écorces concentriques. Cette

formation a un caractère très finement détritique, argilo-schisteux ou gréso-pélitique, à litage

régulier sans sédiments terrigènes grossiers et moyens à base. Ce sont des dépôts en milieu

lacustre calme sur un socle cristallin arasé par érosion qui n’était pas alors recouverts d’arènes

d’altération. Cette formation comprend aussi une série sédimentaire avec schistes noirs

parfois ardoisiers, schistes, très généralement fins montrant des lits et petites lentilles

charbonneuses. Les intrusions gabbroïques ont fortement relevé les couches avec

métamorphisme de contact ; schistes et grès sont transformés en cornéennes et en quartzites à

biotite. La stratigraphie générale comprend : des grès à troncs de bois silicifiés et des grès

psammites et schistes verdâtres.

Dans la partie Nord de la zone d’étude on trouve une série épaisse d’une cinquantaine de

mètre, forme un lambeau reposant sur le cristallin avec depuis la base, des schistes noirs

gréseux très micacés, des argiles rouges dures, puis des grès gris et noirs, schisteux et

micacés. Alors que dans la partie Sud on trouve une alternance de schistes noirs, psammites

noirs ou gris, grès fins ou verdâtre se rubéfiant en surface, schistes à lentilles de charbon,

schistes charbonneux, schistes pseudo-ardoisiers. Les schistes ont fourni des empreintes de

charbon qui ne se présente qu’en petites lentilles dispersées, connues seulement dans les

affleurements bien dégagés. La lentille la plus importante à une épaisseur de quelques mètres.

Sur la bordure Ouest, le socle est régulièrement recouvert de schistes à plantes, lits

charbonneux, qui forment une longue bande épaisse au plus de quelques dizaines de mètres.



Enfin dans la region Est, la sakamena inférieure affleure largement autour d’une intrusion

gabbroique avec un faciès grèso-schisteux à plantes et lentilles de charbon

La sakamena inférieure est représenté par la carte suivante :

Figure 4:Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena inférieure (Source : BD 500 FTM)



• Sakamena moyenne : formé par des argiles gris-verdâtres, d’algues lacustres et de

calcaire, ce sont des dépôts laguno-lacustre. elle est continue sur la zone d’étude et est datée

du Trias inférieur.

Figure 5: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena moyenne (Source : BD 500 FTM)



• Sakamena supérieure : caractérisée par des faciès gréseux, de schistes et d’argiles

rouges.

Figure 6: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de la Sakamena supérieure (Source : BD 500 FTM)



L’Isalo (Trias-Jurassique moyen)

La base est de nature continentale avec des incursions marines parfois importantes,

subdivisé en deux :

− l’Isalo I qui recouvre presque tout la zone d’étude, composé de grès clairs et qui a une

épaisseur très varié.

Figure 7: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de l’Isalo I (Source BD 500 FTM)



− L’Isalo II qui est en majeure partie exposé sur le haut de Cap Saint André et dans toute

la zone d’étude, composé d’une alternance des couches d’argilites et par des grès clairs

tendres à structure entrecroisée avec une abondance de bois silicifiés. Son épaisseur est

difficile à estimer, elle est en moyenne 1000 m-1300 m dans le Nord.

Figure 8: Carte évolutive de dépôts d’affleurement de l’Isalo II (Source BD 500 FTM)



I.2.2.1.3. Les dépôts post-Karroo Il va du jurassique supérieur au Quaternaire. Il débute par une transgression marine

observable dans tout le bassin. Les couches du Crétacé sont marquées par des faciès répétés et

alternés de marnes, de grès calcaires et de grès. Toutefois, le faciès continental y prédomine.

On peut noter l’existence d’importants épanchements basaltiques au Campanien-Turonien. Le

post-Karroo comprend :

− le Jurassique ;

− le Crétacé ;

− le Tertiaire ;

− le Quaternaire.

Le Jurassique

• Le Jurassique inférieur, dit Toarcien, affleure localement dans la zone d’étude connu

sous le nom de Calcaire d’Andafia. Il est composé d’une série argilo-calcaire associée

à des marnes à gypse.

• Le Jurassique moyen, d’une manière générale, il est entièrement calcaire ou

dolomitique mais, sauf rares exceptions, il apparait très mal étant presque partout

recouvert par la carapace sableuse. Sa présence se manifeste par des émergences de

blocs de calcaires curieusement découpés de taille très variable et aussi par une

morphologie de dolines régulièrement épousée par la carapace et non remblayée.

Dans la partie Nord de la zone d’étude le Jurassique comprend une bande de calcaire

et des calcaires oolitiques imprégnés d’asphalte. Au Sud, il est très plate et

généralement déprimée. Il est uniformément recouverte d’une carapace sableuse d’où

émergent des calcaires à lapiez, des blocs calcaires, des amorces de bancs à peine

proéminant. Certains blocs présentent des formes d’érosion extraordinaires en

colonnettes ou en flèche qui se dressent isolés au milieu des sables et repose sur une

frange liasique à faciès mixte recouvrant une zone tronquée par une grande faille

marquant la limite avec le bassin de Majunga.

• Le Jurassique supérieur est en générale monoclinal composé de coulées basaltiques,

des grès continentaux grossiers, blancs ou jaunes à stratification entrecroisée avec au

sommet des grès très argileux et très fins, jaunes.



Et, à la base, des grès finement sableuses, parfois glauconieuses avec bancs de calcaires

gréseux verts.

L’affleurement du Jurassique est représenté par la carte suivante :

Figure 9: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Jurassique (Source BD 500 FTM)



Le Crétacé

Le Crétacé englobe trois ensembles délimités par des évènements géologiques tels

que :

− Le Néocomien (Berriasien-Barrémien) composé par des marnes et calcaires

glauconieux dans la partie inférieure, et des grès marneux glauconieux à nodules de calcaires

et d’une série argilo-gréso-marneuse à glauconie intercalée à des niveaux calcaires dans la

partie supérieure ;

Figure 10: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Crétacé (Source BD 500 FTM)



Le Tertiaire

Le Tertiaire comprend cinq séries litho-stratigraphiques tels que :

− Le Paléocène marin formé de la série marno-calcaires ;

− L’Eocène formé par des marnes ;

− L’Oligocène, qui est marqué surtout par deux manifestations volcaniques.

− Le Miocène formé par des calcaires ;

− Le Pliocène continental formé de grès et d’argiles à bois silicifiés.

Figure 11: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Tertiaire (Source BD 500 FTM)



Le Quaternaire

Au cours du Quaternaire, la régression marine du Pliocène est suivie d’une

transgression marine responsable de l’envahissement des bases vallées telles le Betsiboka

jusqu’à Ambato Boeny, ensuite par une régression marine jusqu’à la situation actuelle. On

remarque aussi que les manifestations volcaniques du Tertiaire se poursuivent jusqu’au début

du quaternaire.

Figure 12: Carte évolutive de dépôts d’affleurement du Quaternaire (Source : BD500 FTM)



I.2.2.2. Etude structurale et tectonique

Les principaux accidents ont une direction subméridienne et s’ordonnent

préférentiellement selon la direction des deux failles principales qui affectent le socle

malgache :

− La faille « côte-Est » orientée NNE-SSW ;

− La faille « Bongolava-Ranotsara »orientée NNW-SSE ;

Dans la zone d’étude, les failles se situent soit au contact du socle cristallin, soit dans le

bassin. Ce sont principalement :

− La faille qui met en contact les formations inférieures du Karroo avec le socle

cristallin, son équivalent dans le Nord du bassin étant la faille de Bongolava ;

− la faille de Bemaraha qui coïncide avec la bordure ouest de l’affleurement de faciès

mixte de l’Isalo ;

− Les affleurements indiquent un bassin monoclinal assez simple, interrompu par un

certain nombre de zones en faille, par rapport à la direction des couches et de légères

inversions en pente. La Sakamena est légèrement discordante et présente une inclinaison 10 à

15 degré vers l’Ouest. Les jeunes formations ont généralement de très faibles inclinaisons.

Structuralement parlant, le bassin de Morondava est subdivisé en deux parties : un sous-bassin

sud avec des failles bordières et un sous-bassin nord avec une direction globale des failles

NNW-SSE. La Sakoa est quasi-absente dans le sous-bassin nord.

D’une manière générale, le contact avec le socle des formations Karroo sont fait par des

failles syn-sédimentaires. Des coupes effectuées sur la bordure du bassin, ainsi que l’étude de

la subsidence des couches montrent une géométrie en horst et graben reliée à l’effondrement

progressif vers l’ouest du socle et de sa couverture Karroo.

Les failles limitant le bassin à l’est sont parallèles aux directions des structures du socle dont

le cisaillement d’Ampanihy. On peut penser à une réactivation de ces accidents anciens durant

la période du Carbonifère au Jurassique donnant au bassin de Morondava sa forme

particulière.



On peut dire qu’avant le Jurassique, le bassin de Morondava était un rift avorté.

Figure 13: Carte structurale de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar)



PARTIE II : NOTION SUR LA GEOLOGIE PETROLIERE



Chapitre 1 : GENESE DU PETROLE ET SYSTEME PETROLIER

II.1.1. La sédimentation Un bassin sédimentaire est une zone où s’accumulent les sédiments pendant des épisodes

géologiques plus ou moins longs. Les sédiments se déposent en couches successives dont la

composition, la taille des particules, la couleur varient dans le temps selon la nature des

sédiments apportés. Les dépôts sédimentaires peuvent avoir de différentes origines :

− Provenant de l’érosion des roches exposées dans les parties émergées de la croûte

terrestre ; les roches en place sont détruites sous l’effet des pluies, du soleil, du vent ou

de l’érosion fluviatile et les fragments résultants sont ensuite transportés par les

rivières et les courants marins jusque dans les bassins sédimentaires où ils se déposent.

− Résultant des débris d’organismes d’animaux ou de végétaux (plancton, corail,

coquille) ayant vécu sur place ou été transporté.

II.1.2. Accumulation et transformation des matières organiques Le pétrole est issu de la décomposition de matières organiques végétales et animales.

Avec un milieu de dépôt bien confiné comme les lacs, lagunes et deltas. Ce milieu étant

pauvre en oxygène provoque une réaction réductrice qui change la matière organique en

kérogène. Une fois morts, les plantes et les animaux marins se déposent sur le plancher

océanique où ils sont recouverts de couches de sédiments et fossilisés. Au fur et à mesure que

les tissus organiques mous sont enfouis, la chaleur et la pression les changent en pétrole et en

gaz.

Figure 14: Accumulation et transformation des matières organiques (Source : Microsoft Encarta)



Il existe des accumulations de pétrole et de gaz ou « ressource » dans le sous-sol. Mais il

faut que certaines conditions soient réunies pour que ces accumulations puissent se former.

Un système pétrolier est composé par :

II.1.3. La roche mère La roche mère désigne la roche où se forment des hydrocarbures. Ceux-ci sont issus de la

transformation de sédiments riches en matière organique qui se déposent généralement sur les

fonds océaniques ou continentaux. A l’échelle des temps géologiques, les sédiments

s’enfoncent et se solidifient tandis que la matière organique sous l’effet de l’enfouissement et

de la température géothermique se décompose en hydrocarbures liquides et gazeux.

Généralement, une roche mère de pétrole s’est déposée dans un bassin dépourvue d’oxygène

ce qui explique les conditions favorables à la préservation de la matière organique dans les

sédiments.

II.1.4. La roche réservoir La roche réservoir se définit comme une roche où des hydrocarbures s’accumulent. Sous

l’effet de la pression, les hydrocarbures de la roche mère migrent vers la surface à travers les

strates de roches sédimentaires. Au cours de cette migration, les hydrocarbures peuvent

rencontrer une couche imperméable. Ils se retrouvent piégés en dessous de ce toit appelé aussi

roche couverture, au sein d’une roche poreuse et perméable qui devient la roche réservoir.

Celle-ci est capable de concentrer de grandes quantités d’hydrocarbures, aboutissant à des

gisements de pétrole ou de gaz.

II.1.5. La roche couverture

C’est une roche imperméable au-dessus du réservoir. Les roches couvertures sont souvent

des argiles et parfois des couches de sels cristallisés qui sont des barrières imperméables Mais

n’importe quelles roches suffisamment imperméables peuvent l’être. Les roches couvertures

ont pour rôle d’empêcher les hydrocarbures de traverser le réservoir et de remonter à la

surface, sinon ils poursuivront leur ascension et le réservoir ne servira que de zone de transit.

Pour que le système pétrolier fonctionne, les roches doivent avoir des propriétés physiques

particulières, exemple pour la roche mère il faut qu’elle soit riche en matière organique.

Pour les roches réservoirs et couvertures, ce sont les propriétés physiques telles la porosité et

de la perméabilité qui sont importantes.



II.1.6. Migration Les déplacements effectués par les hydrocarbures depuis leur roche mère originelle

jusqu’à la roche réservoir la plus proche ont pour causes principales le tassement des

sédiments et des phénomènes de tension superficielle (entre les molécules) c'est-à-dire que les

hydrocarbures ont naturellement la propriété d’être légères (densité faible) alors ils ont

toujours tendance à s’échapper vers le haut.

• Migration primaire

Se rapporte aux déplacements effectués entre la roche mère et la roche réservoir.

• Migration secondaire

Concerne les déplacements des hydrocarbures à l’intérieur même de la roche réservoir

à la rencontre d’une roche couverture.

II.1.7. Dysmigration Les hydrocarbures emmagasinés dans la roche réservoir peuvent ne jamais rencontrer sur leur

déplacement de piège compétent pour leur accumulation et arriver ainsi jusqu’à la surface

du sol où ils seront plus ou moins fortement oxydés et détruits (cas du grès bitumineux de

Bemolanga).

II.1.8. Les pièges Le réservoir a la capacité d’accumuler de grandes quantités d’hydrocarbures. La couverture

stoppe leur remontée vers la surface. Mais c’est insuffisant pour que s’accumulent des

hydrocarbures et que se forme un gisement de pétrole ou de gaz. En fait, dès leur arrivée sous

la couverture, ces hydrocarbures se déplacent dans les espaces où ils peuvent continuer leur

remontée. Il faut donc une zone fermée afin que s’accumulent des hydrocarbures en quantité

suffisante pour qu’ils soient exploitables économiquement.

Cette zone fermée s’appelle « piège ». Il est obtenu par des déformations des couches

rocheuses. Un piège rempli d’hydrocarbures peut, selon les cas, retenir du pétrole seulement,

du gaz seulement ou les deux à la fois. S’il y a les deux en même temps, les gaz sont plus

légers et s’accumulent au sommet du piège et le pétrole en dessous.

On peut classifier les pièges selon les deux catégories suivantes :



• Pièges structuraux

� Piège anticlinale

A un certain moment et à un certain endroit, les formations sédimentaires ne sont plus

parallèles. Elles l’étaient lors de leur dépôt au départ, mais elles ont été courbées par les

forces impliquées dans les mouvements tectoniques. Cette déformation est appelée

plissement. Un anticlinal est un type de plis présentant en forme d’arche. Si les couches d’un

anticlinal contiennent une roche mère enfermée par une roche de couverture, on a alors une

grande chance d’avoir la formation d’une réserve pétrolière. Les hydrocarbures remontent

depuis la roche mère, introduit dans la roche réservoir et remontent jusqu’au sommet de

l’anticlinal, où ils sont pièges par la roche couverture.

Figure 15: Piège anticlinale (Source : Microsoft Encarta)

� Piège par faille

Une faille est une fracture au niveau de la quelle il y a eu un glissement, et crée ainsi une

couche imperméable le long du fracture, les hydrocarbures peuvent alors déplacer vers le haut

le long de la stratification de la roche réservoir, jusqu’à ce qu’ils s’arrêtent au niveau du plan

de la faille. Un piège par faille peut aussi se développer si le glissement au niveau de la faille

conduit à la mise en position côte à côte d’une roche imperméable et d’une roche réservoir.

Figure 16: Piège par faille (Source : Microsoft Encarta)



� Piège causé par un dôme de sel

Cette forme de piège est causée par la montée de sel qui est déjà emprisonné en dessous

des formations par l’entrée de l’eau de mer qui couvrait le bassin au départ. Les couches de

sel sont plus légères que les autres formations de roche qui se trouvent au dessus, ce qui la

pousse à remonter lentement à travers les couches sus-jacentes. Lors de sa remonté, le sel

forme ainsi un dôme et déforme les couches de roche sédimentaire adjacentes vers le haut.

Les hydrocarbures qui se trouvant dans la couche réservoir se déplacent vers le haut, jusqu’à

ce qu’ils soient piégés par la limite du dôme de sel, puisque le sel n’est pas perméable.

Figure 17: Dôme de sel (Source : Microsoft Encarta)

• Piège stratigraphique

Dans un piège stratigraphique, une couche de roche réservoir se termine en biseaux ou

subisse un changement latérale de faciès (c'est-à-dire que la lithologie subissent une variation

latérale exemple une couche de grès se termine et une couche d’argile commence) ou par

discordance. Les hydrocarbures migrent vers le haut le long de la couche et s’accumulent au

niveau de la terminaison.

Figure 18: Piège par discordance (Source : Microsoft Encarta)



Chapitre 2 : LES REFLECTEURS SISMIQUES

II.3.1. Les interfaces sédimentaires Elles séparent deux strates sédimentaires, c'est-à-dire deux couches du sous-sol déposées

l’une au dessus de l’autre et chacune composées de roche du même type.

II.3.1.1. Horizon ou réflecteur Les interfaces sédimentaires sont généralement désignées comme des horizons. Ces

surfaces séparent des couches sédimentaires, qui sont regroupées en unités sédimentaires. Les

horizons sont généralement de grande taille (méga séquence). Les horizons ont les

caractéristiques suivantes :

− Forme peut être plane ou plus ou moins plissée ;

− Un horizon à un âge unique ;

− Bon réflecteurs des ondes acoustiques et facile à identifier sur les images sismiques ;

− Continu ou découpé en plusieurs morceaux par les accidents tectoniques ou par des

environnements de dépôt.

Figure 19: Horizon (photo)



II.3.1.2. Détermination des méga-séquences Pour déterminer les méga-séquences on procède selon le tableau suivant :

− détermination de la terminaison de surface subhorizontale sur surface plus pentue et

donne l’angle de connexion (plutôt faible), surface de connexion (pente

récente) : « onlap »

− Détermination de la terminaison sur une surface érosive plus récente et donne l’angle

de connexion (généralement fort), surface de connexion (plus récente,

érosive) : « Truncation »

− Détermination de la terminaison des réflecteurs inclinés sur une surface subhorizontale

recouvrant et donne l’angle de connexion (généralement fort), surface de connexion

(plus récente, non érosive, subhorizontale) « Toplap ».

− Détermination de la terminaison des réflecteurs inclinés sur une surface

subhorizontale plus ancienne et donne l’angle de connexion (généralement fort),

surface de connexion (plus ancienne, subhorizontale) « Downlap ».

D’où la récapitulation dans le tableau suivant :

Figure 20: Détermination des méga-séquences (Source : Microsoft Encarta)



II.3.2. Les séquences stratigraphiques Les séquences sont des unités stratigraphiques conformes, limitées à leur sommet et à leur

base par des discordances.

Figure 21: Configuration des séquences stratigraphiques

Horizon arrangement

Continue Discontinue

Parallèle Subparallèle Divergeant Fermé Oblique

Tangentiel Perturbé Complexe Chaotique

Régulier Ondulé

Horizontale Oblique

Complexe Oblique

Enroulé Mamelonné Lenticulaire Conforté



II.3.3. Les systèmes de failles On rencontre plusieurs systèmes de failles mais les plus courantes sont :

− Famille de failles : c’est un ensemble de failles ayant approximativement la même

orientation et le même pendage, générées par un même phénomène tectonique.

− Réseau de failles : c’est un ensemble de failles interconnectées de même âge et

appartenant éventuellement à plusieurs familles de failles d’âge différent.

On a la figure ci-dessous.

Figure 22: Système de faille (Source : Microsoft Encarta)

Famille de failles

Réseau de failles



PARTIE III : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES

DONNEES



Chapitre 1 : METHODOLOGIE GEOPHYSIQUES

III.1.1. Généralités sur les méthodes géophysiques

Dans les travaux de prospection du pétrole et du gaz, les méthodes de prospection

géophysique sur le terrain sont principalement utilisées pour l’étude du modèle tectonique des

dépôts stratifiés et pour l’appréciation de la composition matérielle de ses litages

(lithologiques). Ces méthodes se basent sur les études et l’analyse des caractéristiques

pétrophysiques des formations qui par leur différence reflète les variétés de l’arrangement de

l’écorce terrestre et des terrains qui la constitue.

Les quatre méthodes géophysiques d’exploration pétrolière sont : la méthode électrique, la

méthode magnétique, la méthode gravimétrique et la méthode sismique. Les trois premières

méthodes sont utilisées pour trouver et délimiter le bassin sédimentaire pétrolier. Par contre

plus de 95% d’un budget de l’exploration pétrolière sont alloués à l’utilisation de la méthode

sismique et en particulier la sismique réflexion.

III.1.2. Méthodes géophysique mise en œuvre

III.1.2.1. Méthode sismique Depuis plus de 50 ans, l’exploration sismique, dans le domaine de la recherche des

hydrocarbures a été la méthode la plus utilisée en raison des immenses probabilités qu’elle

offre des bons résultats dans l’interprétation des données. De plus, des améliorations

constantes sont apportées à cette méthode qui est de nos jours, parvenue à un très haut niveau

de perfectionnement. Toutefois, jusqu’à ces dernières années, l’objectif essentiel des

recherches consistait à déterminer l’existence des pièges structuraux tels que les anticlinaux,

dôme de sel et les failles.

III.1.2.2. Principe de base Une source sismique, un coup ou une vibration contrôlée, produit des ondes sonores en

surface qui se propage dans toutes les directions dans le sous-sol. En arrivant sur des limites

de couches rocheuses qui se différencient les unes des autres par leur impédance acoustiques

(impédance=densité de la roche x vitesses de propagation de l’onde), les ondes sismiques

sont, selon les lois de l’optique, soit réfléchies ou réfractées.

Un capteur soit des géophones (sur terre) ou des hydrophones (sur mer), mesure le temps de

propagation des ondes traversant les différentes formations et qui reviennent à la surface.



Connaissant la vitesse de propagation de l’onde dans les formations, on peut convertir le

temps en distance qui n’est autre que le double du trajet traversé par l’onde (two-way time).

Lors d’investigation en deux dimensions (2D), les récepteurs sont disposés de façon

linéaire ; en cas d’exploration trois dimensions (3D), ils sont déployés en quadrillage

recouvrant toute une surface.

Dans le cas pratique, on répète plusieurs fois le tir et l’enregistrement, et suivant une ligne

préalablement définie. Le long de ce profil, on peut tracer l’image du fond du sous-sol. On

rapporte sur l’axe horizontal les différentes positions des géophones et sur l’axe vertical le

temps de réflexion.

Sur chaque trace on marque le temps de réflexion enregistré sur chaque géophone. En

première approximation, ce qui nous donne la forme du fond du sous-sol.

III.1.2.3. Les ondes sismiques

III.1.2.3.1. Signal sismique Un signal sismique est une représentation, en fonction du temps, du mouvement du sol

produit par un ébranlement provoqué ou non. Sur un signal on distingue deux ondes :

ondes P ou ondes longitudinales dont la direction du mouvement des particules est

parallèle à la direction de propagation des ondes, et les ondes S qui sont de direction

perpendiculaire à celle des ondes P.

Figure 23: Ondes sismiques (Source : Microsoft Encarta)

Les méthodes de prospection sismique varient suivant les ondes utilisées : ondes réfléchies et

onde réfractée.



III.1.2.3.2. Ondes réfléchies Elles apparaissent à la surface de séparation des assises ou des paquets de

roches d’impédance d’ondes acoustiques. A partir du temps d’arrivé des ondes

réfléchies, on détermine la profondeur des surfaces réfléchissantes. Et on calcul les

valeurs approchés des vitesses moyenne de la propagation des ondes dans l’intervalle

de surface du sol.

Figure 24: Acquisition sismique réflexion (Source : Microsoft Encarta)

III.1.2.3.3. Ondes réfractées Avec l’incidence d’une onde entretenue artificiellement sur la surface de

séparation de deux milieux, une partie de cette dernière est réfléchie, tandis que l’autre

subit une réfraction et passe dans le milieu inférieur sous forme d’une onde passante.

Au point de la surface de séparation ou l’angle de réfraction atteint 90° et l’onde

passante commence à glisser le long de la surface de séparation, on obtient dans le

milieu supérieur une onde réfractée qui propage également le long de la discontinuité

avec une vitesse élevée appelée vitesse frontière.

L’onde réfractée revient à l’endroit un peu éloigné du lieu de l’explosion.

En fonction du temps d’arrivé de l’onde réfractée on détermine la profondeur de la surface de

réfraction et la vitesse du frontière.



D’où la figure suivante :

Figure 25: Acquisition Sismique réfraction (Source : Microsoft Encarta)

Durant cette étude on ne s’intéresse qu’à la sismique réflexion.

III.1.2.4. Sismique réflexion Largement employée pour la prospection industrielle, cette méthode a permis la

découverte de très nombreux gisements de pétrole. Le principe de cette méthode est simple,

des ondes sismiques sont engendrées par l’explosion des charges explosifs qui se propagent à

travers les terrains sédimentaires, se réfléchissent sur les surfaces de séparation des

formations de nature différentes. Les ondes réfléchies sont enregistrées à la surface de la terre

par une série de géophones (on shore) et des hydrophones (off shore).

Si l’on connait la vitesse de propagation des ondes sismiques dans les différents niveaux, la

mesure des temps de propagation permet de calculer leur profondeur.

III.1.3. Acquisition et traitement des données Le travail de prospection sismique consiste en trois phases : l’acquisition des données,

traitement des données et leurs interprétations.



L’interface entre l’acquisition et le traitement des données est le transfert de données

sismiques par le géophone en format numérique qu’on peut traiter sur l’ordinateur, tandis que

l’interface entre le traitement et l’interprétation est la section sismique.

En générale, la compagnie pétrolière confie le travail d’acquisition et le traitement des

données à un contractant(ou sous-traitant).

III.1.3.1. L’acquisition des données Consiste à manipuler l’appareil de mesure et d’apprendre les problèmes d’instrumentation

et de l’électronique.

III.1.3.1.1. Système d’émission La source sismique est provoquée :

• A terre : par l’explosion d’une charge de dynamite, enterrée, posée sur la surface du

sol ou placée en l’air, ou par un vibrateur, la chute d’un poids.

• En mer : par le tir d’un canon expulsant de l’air comprimé, de la vapeur d’eau, ou

simplement de l’eau.

III.1.3.1.2. Système de récepteur On groupe des géophones étalé sur plusieurs mètres de manière à obtenir un signal

d’amplitude acceptable. L’ensemble de ces géophones est appelé « trace terrain ». A chaque

trace terrain est relié un canal du laboratoire qui enregistrera la trace sismique correspondant.

Deux propriétés fondamentales sont enregistrées par les capteurs : l’amplitude de l’onde

réfléchie et la durée du trajet de l’onde. Ainsi, à chaque position de récepteur est enregistré un

signal qui représente l’amplitude de la réflexion en fonction du temps. Il constitue les

colonnes d’une image sismique.

III.1.3.1.3. Système d’enregistrement La technique la plus utilisée est dite « couverture multiple ».Son principe est que

l’enregistrement se fait en ligne, le point de tir et les traces étant disposés le long d’un profil

sismique rectiligne. Le point de tir peut être situé au centre du dispositif d’enregistrement (cas

du tir au centre) ou à son extrémité (cas du tir en bout)

Apres chaque tir, le dispositif est déplacé et mis en place pour le tir suivant. Les tirs sont

espacés de telle façon que chaque point de réflexion ou point miroir soit couvert plusieurs

fois.



D’où la figure suivante :

Figure 26: Exemple de Couverture multiple contenant 24 traces (géophones)

III.1.3.2. Le traitement des données Consiste à faire un traitement de signal afin de voir les résultats sous forme de section.

Une fois acquis sous forme analogique, le signal est filtré, numérisé puis enregistré sur un

disque dur afin de pouvoir être traité puis analysé.

III.1.3.2.1. Filtrage Après avoir été mesuré par les géophones ou hydrophones, le signal est filtré afin

d’éliminer une partie des bruits parasites.

III.1.3.2.2. La numérisation Les géophones ou hydrophones enregistrent l’onde réfléchie sous forme analogique. Pour

en faciliter le traitement et le stockage, le signal doit être numérisé. La numérisation nécessite

l’utilisation d’un convertisseur analogique numérique (CAN)

Signal analogique Signal numérique

Figure 27: Exemple de Convertisseur Analogique Numérique

CAN CAN



III.1.3.2.3. La déconvolution Le signal réfléchi effectivement reçu est considéré comme la convolution du signal émis

et de la réponse impulsionnelle de la terre. On effectuera une opération inverse de la

convolution pour ramener l’onde de sortie à l’idéal et afin d’extraire une partie du bruit.

III.1.3.2.4. Le réarrangement par point miroir On a vu avec la méthode d’enregistrement à la couverture multiple que chaque point

miroir peut être enregistré plusieurs fois par des traces différentes. Donc cette étape concerne

à regrouper toutes les traces ayant le même point miroir.

III.1.3.2.5. Sommation des traces (Stack) Une fois les traces regroupées, il faut corriger le décalage qu’elles ont entre elles en raison

des différences d’éloignement par rapport à la source.

Une fois cet écart corrigé, tous les traces peuvent être sommés et on a la figure suivante :

Figure 28: Exemple de Post stack et migration stack

III.1.4. Objectif de la prospection par sismique réflexion Cette méthode est utilisée pour l’étude de surface réfléchissante et permet de dégager,

cartographier les différentes formes structurales des assises sédimentaires.

Elle est le principal procédé de prospection sismique, de découverte et d’investigation

détaillée de formes structurales des couvertures sédimentaires productive de pétrole et du gaz.

La détection des horizons réfléchissants se fait par enregistrement des signaux utiles émis par

ses horizons ou par un profilage (profile sismique).

L’amplification des signaux utiles est leur restitution sur le fond d’ondes parasites (exemple :

bruit de fond marin, les ondes multiples etc…) sont réalisés par l’augmentation du nombre

d’enregistreurs sismiques (géophones ou hydrophones), ou par perfectionnement de

l’appareillage utilisé et le mode de traitement des signaux.



Dans la section sismique obtenue on distingue des miroirs isolés d’extension variés

épisodiquement repartis et des horizons réfléchissants en constante corrélation.

Ces horizons sont identifiés à des surfaces de séparation géologique bien déterminé appelés

« horizon sismique » qui sont illustrés sur la figure ci-dessous :

Figure 29: Horizons sismiques (source : données sur kingdom)

III.1.5. Les paramètres géo-sismiques

III.1.5.1. Notion sur les vitesses sismiques Les méthodes sismiques réflexion sont basées sur la mesure des temps d’arrivée des ondes

élastiques engendrées par une source d’ébranlement adéquate et réfléchie sur les différents

niveaux géologiques. Ces temps d’arrivées en provenance des différents horizons réflecteurs

dépendent de la vitesse moyenne à la quelle se déplace l’onde sismique à travers les

différentes formations géologiques. Il faut connaitre la loi de vitesse qui régit la propagation

des ondes sismiques dans le sous-sol pour déterminer la profondeur des principaux horizons

(conversion du temps de propagation des ondes en profondeur). Cela conduira à spécifier la

notion de niveaux d’énergie c'est-à-dire que les roches sédimentaires peuvent être classées en

dépôts de forte et de faible énergie, ce qui permet d’associer les faciès sismiques aux faciès

sédimentaires.



L’étude détaillée des vitesses de propagation des ondes sismiques, combinées à d’autres

paramètres physiques permet de recueillir des informations de nature lithologique, de

connaitre les différents propriétés physiques des roches tels que la densité, porosité, contenus

en fluides et de voir les variations rapides de faciès et ainsi faciliter la découverte des pièges

lithologiques et stratigraphiques comme les récifs, les biseaux, les lentilles sableuses.

Tableau 1: Exemple de Gamme de vitesse

III.1.5.2. Densité Les couches géologiques étant de densité et de nature différente, lorsque le front d’onde

franchit la frontière séparant deux couches, une partie de l’énergie transportée est réfléchie et

réfractée vers la surface du fait de la discontinuité des couches.

La densité des roches est un paramètre aussi important que la vitesse. Elle dépend de diverses

caractéristiques minérales qui composent les roches. Elle est mise en évidence essentiellement

par les méthodes gravimétriques, par les méthodes diagraphiques et dans une certaine mesure,

par la sismique réflexion sensible à l’impédance acoustique des roches.

La densité des roches croit généralement avec la profondeur d’enfouissement en raison de

l’expulsion de l’eau des pores sous l’effet de l’augmentation de la compaction.

roches Gamme de vitesse (Km /s)

Sable sec 0.2-1

Sable saturé en eau 1.5-2

Argile 1.5-2.5

Grès 2-6

Calcaire 2-6

Dolomie 2.5-6.5

Sel 4.5-5

Gypse 2-3.5

Granite 5.5-6

Roche ultrabasique 7.5-8.5



Tableau 2: Exemple de Gamme de densité

III.1.5.3. Porosité La vitesse sismique est essentiellement soumise à l’influence du facteur porosité. Toute

augmentation de ce facteur varie la vitesse. La porosité dépend de la pression en fonction de

la profondeur d’enfouissement des sédiments. Les valeurs élevées de porosité sont

généralement associées à de faibles valeurs de vitesse, et inversement.

Tableau 3: Exemple de Gamme de porosité

roches Gamme de densité (g /cm3)

Sol 1.1-2.0

Sable 1.4-2.0

Argile 1.5-2.2

Grès 2.1-2.8

Craie 1.8-2.6

Calcaire 2.3-3

Sel gemme 2.0-2.2

Granite et Gneiss 2.4-3.4

Porosité (%) Description qualitative

0-5 Négligeable

5-10 Pauvre

10-15 moyenne

15-20 Bonne

20-25 Très bonne

>25 Excellente



Chapitre 2 : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES DON NEES

III.2.1. Origines et nature des données

III.2.1.1. Données sismiques La plupart des données utilisées dans ce travail ont été recueillis auprès de l’OMNIS, avec

l’aide du logiciel spécifique KINGDOM, qui est un logiciel moderne d’interprétation des

données en format SEG-Y à deux dimensions. Un projet sur KINGDOM est chargé dans

l’ordinateur avec l’extension (SEG-Y) contenant tous les fichiers et les informations

concernant le projet. Les informations peuvent exporter (sortir) sous différents formats :

ASCII, JIPEG. Avec KINGDOM, on peut aussi choisir le système de projection (exemple :

UTM ou LABORDE). Les sections sismiques IMAGE en format SEG-Y sont interprétées

suivant les réflecteurs correspondant à la limite des sédiments et du socle, dont l’objectif

consiste à délimiter les faciès qui constituent la zone d’étude.

III.2.1.2. Données géologiques Les données géologiques sont les fruits d’une longue prospection et des recherches

géologiques sur les terrains (géologie de surface) afin d’établir une carte géologique pour

mieux répertorier et identifier les différentes formations existantes (affleurement).

Figure 30: Carte géologie de Madagascar (source BD 500 FTM)



III.2.1.3. Données de puits Les données de puits sont utilisées pour identifier les différentes profondeurs, stratigraphies,

lithologies des formations existantes (géologie de profondeur).

Figure 31: Données de puits (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Figure 32: Coupe litho-stratigraphique à partir des données de puits(OMNIS)



III.2.2. Etapes de l’interprétation Les travaux d’interprétation sismiques nécessitent à choisir les lignes sismiques, ouvrir la

section sismique et enfin délimiter les différentes architectures que présente la section

sismique.

III.2.2.1. Les lignes sismiques L’orientation de la ligne sismique peut être « Perpendiculaire » ou « Parallèle » :

− La ligne sismique est dite « Perpendiculaire » : lorsque la direction de la ligne coupe

transversalement la formation des couches sédimentaires, c'est-à-dire perpendiculaire

au sens de dépôt des sédiments.

− La ligne sismique est dite « Parallèle » : lorsque la direction de la ligne coupe

longitudinalement la formation des couches sédimentaires, c'est-à-dire parallèle au

mode de dépôt des sédiments.

Dans le bassin sédimentaire de Morondava, les couches sédimentaires s’inclinent vers l’Ouest

en principe. Donc les lignes sismiques sont Perpendiculaires lorsque la direction du pendage

de la couche sédimentaire est d’Est-Ouest. Elles seront Parallèles lorsque la direction de

pendage est Nord-Sud.

Figure 33: Lignes sismiques (source : philippe Verney 2009)

Perpendiculaire Parallèle

Temps (profondeur)



III.2.2.2. La section sismique Consiste à analyser les différentes formations géologiques rencontrées dans les quelles

l’accumulation pétrolière peuvent exister. Dans la phase d’interprétation, la première chose à

faire est la visualisation d’une section sismique.

Figure 34: Section sismique (source : philippe Verney 2009)

III.2.2.3. Suivi des réflecteurs ou picking Le traçage est une opération qui vise à pointer manuellement un objet d’intérêt à l’aide de

la souris. Il est généralement effectué sur une section 2D de l’image sismique.

L’objet sismique le plus simple à suivre est le réflecteur. Il correspond soit à des fragments

d’une ou plusieurs interfaces sédimentaires. Il n’est pas possible d’établir une correspondance

directe et automatique entre réflecteur et horizon mais dépend de la décision de

l’interprétateur. C’est donc une opération d’interprétation qui ne saurait se résumer à une

simple lecture de l’image sismique mais qui nécessite au contraire un raisonnement basé sur

l’image et sur une connaissance profonde sur la géologie de la zone d’étude.

A cause de cette difficulté, dans la pratique, on ne pointe jamais l’ensemble des réflecteurs

composant une image sismique mais simplement les réflecteurs, qui représentent des

interfaces sédimentaires clefs pour la construction du modèle structural. On veut détecter le

plus souvent des objets géologiques plus complexes dans l’image tels que des failles, des

chenaux, des dômes de sel.



A la différence des réflecteurs, ces objets ne sont pas directement visibles sur l’image

sismique. Ils sont signalés, pour la plupart, par une ou plusieurs caractéristiques particulières

telles que : des déconnections de réflecteurs dans le cas d’une faille, changements de

pendages dans le cas d’une succession de séquences sédimentaires.

Figure 35: Suivi des réflecteurs (source : philippe Verney 2009)

III.2.3. Interprétation des sections sismiques

Dans ce travail nous avons cinq sections sismiques à intérpréter dont trois

Perpendiculaires et deux Parallèles avec un maillage de l’ordre de 15Km les unes des autres.

Dans les Perpendiculaires, on peut observer des structures tandis que dans les Parallèles c’est

l’étendue des formations qui nous intéresse.



Figure 36: Première section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Cette image sismique représente une section Perpendiculaire dont nous avons délimité huit

méga séquences de bas en haut:

− La première, horizon rouge foncée est caractérisée par une surface de reflecteur

discontinue et discordante typique d’un toit du socle. Donc, on peut dire qu’elle a une

configuration « Chaotique ».

La configuration chaotique représente en générale des coulées de magma en

profondeur et il n’y a pas encore de dépôt de sédiments, alors on peut envisager que

cette méga séquence s’agit du socle.

− La seconde est délimitée de son toit par l’horizon bleu et subit d’Ouest en Est une

variation de réflecteurs :

� A l’ouest, la section représente des réflecteurs continus à plus ou moins haute

amplitude et fréquent. Elle à une configuration subparallèle (ou presque parallèle)

avec une inclinaison à faible pente vers l’est.

Toit du socle

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha

Toit du Juras sique

Toit du Dolerite

Toit du Crétacé

Toit du Beboka



� Au milieu, les réflecteurs sont subhorizontaux, chevauchants et se terminent sur une

surface plus pentue (Drapé) c'est-à-dire que sous l’effet de divers facteurs liés aux

particularités des environnements de dépôt ou à la tectonique locale, les réflecteurs

épousent la forme d’un anticlinal sous-jacent.

� A l’Est, ils ont une terminaison inclinée sur une surface recouvrante c'est-à-dire qui

épouse la forme du socle.

Cette méga séquence, par sa forme et son épaisseur s’agit d’un important paquet de

sédiments probablement du super groupe Karroo ; puis elle a été affectée par des accidents

(rifting Karroo d’âge Carbonifère supérieur-Permien au Jurassique inférieur). Donc, on peut

dire qu’elle s’agit du groupe Karroo.

Comme nous avons vu que les deux premières méga séquences s’agissent successivement du

socle et du groupe Karroo, donc les cinq dernières doivent appartenir au post-Karroo. Elles

sont affectées par les basculements au Crétacé et la dérive vers le SSE du Néogène et actuel.

− La troisième méga séquence présente des réflecteurs plus ou moins continus, haute

amplitude et fréquence. Elle garde une configuration subparallèle d’Est en Ouest en

drapant la forme anticlinale du sédiment sous-jacent (groupe Karroo). Il s’agit de la

formation du Bemaraha.

− Les réflecteurs de la quatrième méga séquences sont de haute fréquence, continus et à

haute amplitude à l’Ouest, à l’Est, ces caractéristiques disparaissent et changent en

devenant discontinues et moins fréquentes. Cela est du au changement latérale de

faciès causé par des différentes failles d’âges Jurassique mais elles présentent les

mêmes types de configuration subparallèle. Il s’agit de la formation du Beboka ou

Andafia.

− La méga séquence du Jurassique présente des réflecteurs plus ou moins discontinus et

à faible amplitude. Cela indique un environnement de dépôt à basse énergie et entraine

un faible apport de sédiments.

Mais au milieu, on remarque un important changement de caractéristique des

réflecteurs (très haute amplitude) avec la présence d’un anticlinal affecté de failles.

Cela nous donne une combinaison de piège structural et stratigraphique intéressant.

− La méga séquence du Dolerite présente à peu près les mêmes caractéristiques que

celle du jurassique, mais au milieu, au lieu d’un anticlinal elle subit un bombement a

cause de l’effet isostasique.



− La méga séquence du Crétacé contient des réflecteurs parallèles, fréquents et à haute

amplitude à l’Ouest et comporte aussi une partie affleurée à l’Est.

− La dernière méga séquence représente l’affleurement des basaltes d’âges tertiaire et du

quaternaire.

Ainsi, on a obtenue la relation entre la chronostratigrahie et les méga séquences identifiées ci-

dessous :

Figure 37: Corrélation entre chronostratigraphie et méga séquence (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Toit du Crétacé

Toit du Dolerite

Toit du Jurassique

Toit du Beboka ou Andafia

Toit du Bemaraha

Toit du Karroo



Figure 38: Deuxième section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Cette image sismique est la deuxième section sismique Perpendiculaire. Elle comporte

les mêmes nombres de méga séquences de bas en haut mais se différencie de la première par

la variation d’épaisseur et les types de configurations des réflecteurs à cause de la distance des

maillages.

− Le socle toujours avec des réflecteurs discontinus et discordants à basse fréquence, et présente

la même configuration chaotique, mais son épaisseur est plus grande. Cet agrandissement

d’épaisseur explique que la zone d’étude comporte une pente plus ou moins grande et les

couches de sédiment sont inclinées du Nord vers le Sud.

− Le Karroo se manifeste avec des réflecteurs continus, haute amplitude et fréquents, mais avec

une épaisseur un peut plus rétrécie. Cela veut dire qu’au moment des dépôts nous n’avons

qu’un faible apport de sédiments.

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha


Toit du Jurassique

Toit du socle

Toit du Dolerite

Toit du Crétacé



Toutefois, on voit qu’à l’Est, le Karroo comporte des réflecteurs à très haute amplitude

affectés de failles. Donc, on peut dire que cela présente des structures importantes.

− En ce qui concerne le post-Karroo, on voit au milieu qu’il possède des réflecteurs à

haute amplitude coupé par une faille listrique. Alors, on peut envisager des structures

faillées.

− Le Crétacé comporte des réflecteurs forts à l’ouest puis change de forme latéralement

donc on est face à une variation latérale de faciès ce qui donne une structure

stratigraphique par discordance. Ainsi, on a obtenue la relation entre la

chronostratigrahie et les méga séquences identifiées qui est la suivante :


Toit du Crétacé

Toit du Dolerite

Toit du Jurassique


Toit du Bemaraha

Toit du Karroo

Toit du socle



Figure 40: Troisième section sismique Perpendiculaire (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Cette troisième section sismique Perpendiculaire garde à peu près la même allure que la

deuxième.

− Au niveau du socle, l’épaisseur, l’amplitude et la fréquence sont relativement les

mêmes.

− Pour le Karroo, l’épaisseur est gardée mais on remarque plus de réflecteurs fréquents

et à haute amplitude. Au niveau de la configuration, on a des réflecteurs subparallèles

et concordants inclinés qui forme des anticlinaux, synclinaux. A l’Est, on constate des

réflecteurs forts fermés par des failles listriques et qui forment une structure

intéressante.

− Quant au Bemaraha, les réflecteurs sont continus, concordants à haute amplitude.

Toit du socle

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha

Toit du Jurassique


Toit du Dolerite

Toit du Crétacé



Nous avons deux synclinaux fermés par des failles listriques à l’Ouest ainsi qu’à l’Est.

Pour le deuxième synclinal, il épouse et complète la forme synclinale du Karroo sous-

jacent, mais le plus important est que les réflecteurs se ferment sur eux-mêmes (pinch)

sur la partie de gauche et fermés par une faille sur la partie droite.

Tous les deux montrent une bonne combinaison de pièges stratigraphiques et

structuraux. Donc, nous avons ici deux structures perspectives.

− En ce qui concerne l’Andafia, on observe des réflecteurs continus et à haute

amplitude, mais qui subissent une variation latérale (variation latérale de faciès). Au

milieu, on a des réflecteurs forts emprisonnés par des horsts causés par deux failles

listriques. Puis, on voit aussi des terminaisons inclinées sur une surface subhorizontale

sous-jacente (anticlinal).

− Pour le Jurassique, les réflecteurs sont discontinus et basse fréquence à cause des

faibles apports de sédiment. Mais au niveau de l’horst, on constate des réflecteurs forts

qui se ferment entre eux sur la partie gauche et fermés par une faille sur la partie

droite. Et à l’Est, une partie qui remplit le graben et épouse la forme synclinale du

sédiment ancien.

− La méga séquence du Dolerite présente des réflecteurs obliques et sigmoïdes ce qui

explique un assez faible apport de sédiments : environnement de dépôt avec énergie

relativement basse. Au milieu, on observe des réflecteurs qui se referment entre eux et

en plus, la présence des failles synthétiques complète les conditions nécessaires pour

la formation d’un piège.

− Le Crétacé comporte des réflecteurs fréquents et continus, mais il a une grande partie

qui affleure. Donc, il ne peut offrir qu’un toit pour les autres structures sous-jacentes.

De ce fait, on a obtenu la relation entre la chronostratigrahie et les méga séquences identifiées

suivante :




Toit du Crétacé

Toit du Dolerite

Toit du Jurassique


Toit du Bemaraha

Toit du Karroo

Toit du socle



Figure 42: Première section sismique Parallèle (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

Dans les sections Parallèles, on rencontre peu de structures. Ce qui nous intéresse

principalement, c’est leur extension. Sur cette ligne, on voit bien l’inclinaison du socle suivant

une pente du Nord vers le Sud, puis les couches sédimentaires sont successivement déposées

suivant cette pente.

− La configuration des réflecteurs du socle est toujours chaotique mais affecté par

quelques failles.

− Le Karroo garde toujours son épaisseur, et au milieu, on remarque des réflecteurs

forts, continus et subparallèles disposés dans un graben entre deux failles listriques.

− Pour le Bemaraha, les réflecteurs sont de faible amplitude mais continus. Sur la partie

du graben, les réflecteurs sont inclinés sur une surface subhorizontale plus ancienne

(Karroo) et épouse la forme de ce dernier.


Toit du socle

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha

Toit du Jurassique

Toit du Dolerite

Toit du Crétacé



− Pour l’Andafia, on constate des réflecteurs à haute amplitude et continus. Sur la partie

Nord, on observe quelques uns clôturés par des failles.

− Les réflecteurs du Jurassique sont discontinus et à basse fréquence avec des

configurations mamelonnées (discontinus et séparés) à cause des faibles apports de

sédiments.

− Les méga séquences du Dolerite et du Crétacé représentent les mêmes allures de

réflecteurs : haute amplitude, fréquents et continus à cause des coulées basaltiques des

volcans d’âge Crétacé et du tertiaire et aussi une partie qui affleure en surface. Ainsi,

on a obtenue la relation entre la chronostratigrahie et les méga séquences identifiée ci-

dessous :


Toit du socle

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha

Toit du Jurassique

Toit du Dolerite

Toit du Crétacé




Figure 44: Deuxième section sismique Parallèle (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

A première vue, sur cette dernière section sismique Parallèle, on remarque que tous les

horizons sont presque horizontales, d’après l’étude tectono-sédimentaire, cette ligne se trouve

dans une zone située sur la bordure d’une cassure (shelf-break) causée par la séparation de

Madagascar avec l’Afrique, dans le bassin de Morondava, il y a une partie basculée c'est-à-

dire présence de blocs basculés (tilted faults blocs) et une partie qui n’a pas subi d’accident

important. Mais on y trouve quand même quelques déformations. Cela explique le mode de

dépôt des sédiments subparallèles et l’absence de blocs basculés.

− Au niveau du socle, on voit encore l’inclinaison suivant la pente nord-sud et la

configuration reste toujours chaotique mais il y a quelques réflecteurs forts. Il ne

s’agit pas de dépôt de sédiment mais seulement de granites ou de basaltes stratifiés car

la stratification donne une bonne réflexion lors de l’acquisition sismique.

Toit du socle

Toit du Karroo

Toit du Bemaraha


Toit du Jurassique

Toit du Dolerite

Toit du Crétacé



− Le Karroo et le Bemaraha présentent le même type de configurations avec des

réflecteurs à basse fréquence et faible amplitude.

− Pour l’Andafia et le Jurassique, on observe quelques réflecteurs continus et fréquents.

Au milieu, on trouve quelques uns fermés par deux failles, et au Nord, on remarque

que les réflecteurs se referment entre eux (pinch).

− Quant au Dolerite et le Crétacé, les réflecteurs sont discontinus avec une configuration

subparallèle. Au milieu, ils remplissent et épousent la forme synclinale de méga

séquences sous-jacentes. Le Crétacé affleure en surface. Donc, on a la relation entre la

chronostratigrahie et les méga séquences identifiées ci- dessous:


Toit du Crétacé

Toit du Dolerite


Toit du Jurassique

Toit du Bemaraha

Toit du Karroo

Toit du socle



PARTIE IV : ANALYSE DES FORMATIONS



Chapitre 1 : PRINCIPE DE L’ANALYSE DES FORMATIONS

IV.1.1. Définition

IV.1.1.1. Formation Grand corps géologique concret et dégagé dû à sa composition lithologique homogène

conditionnée par un espace par rapport aux corps voisins, formée dans des conditions paléotectoniques, paléogéographiques bien déterminées et correspondant à un étage stratigraphique ou un sous-système de série et rarement à une partie d’étage ou du sous-système.

IV.1.1.2. Série des Formations Complexe des formations concrètes dans une zone déterminée.

IV.1.2. Types de formation

IV.1.2.1. Formation monofaciale Formée d’un seul type de roche (exemple : argile, calcaire) ou alternance d’autres roches (exemple : argilo-sableuse, argilo-gréseuse).

IV.1.2.2. Formation Polyfaciale Complexes de faciès (de toutes sortes) formés dans des conditions tectoniques ou climatiques constantes ou faiblement variées (exemple : argilo-sableuse houillère composée de faciès marin littoral, deltaïque, alluvial, lacustre, de marécageux, et autres conditions de différents niveaux d’humidité des climats).

IV.1.2.3. Formation concrète Réel corps géologique lithologiquement homogène ayant une datation et paramètre linéaire bien déterminé.

IV.1.2.4. Sous-formation Corps dégagé de la formation concrète ayant une spécificité de composition lithologique et de structure, avec des conditions spécifiques paléotectoniques et paléogéographiques lors de la sédimentation.

IV.1.2.5. Formation abstraite Ensemble de formations uniformes ayant des datations et localisations différentes.

IV.1.3. Facteurs principaux déterminant les caractéristiques des formations

IV.1.3.1. Régime tectonique Extensif ou compressif.

IV.1.3.2. Manifestations tectoniques Contrôlent la répartition des domaines paléogéographiques de l’époque.



IV.1.3.3. Climat Conditions de dépôt physico-graphiques.

IV.1.3.4. Géogéneration Processus géologiques.

IV.1.4. Processus de l’analyse des formations � Décrire la formation comme « corps géologique avec des paramètres géométriques » � Décrire les caractéristiques lithologiques � Dégager les structures ou architectures internes � Dégager la genèse de la formation � Etablir la relation verticale et horizontale avec d’autres formations (discordance,

terminaison en biseaux, etc, …) � Caractériser la formation pétrolifère et gazéifère � Evaluer les perspectives � Connaitre les propriétés des roches réservoirs et roches couvertures � Savoir les régularités de changement de formation (latérale et verticale) � Evaluer les caractéristiques des matières organiques concentrées et dispersées

(quantité de matière organique)

Chapitre 2 : CARACTERISTIQUES DES FORMATIONS DE LA ZONE D’ETUDE

IV.2.1. Série Sakoa

IV.2.1.1. Formation calcaro-argileuse marine néo-permienne La formation est constituée des calcaires intercalés d’argiles provoquée lors de la première

transgression marine du néo-permien et disposée en discordance avec le socle. Elle est

localisée dans la partie Est de la zone d’étude et son extension vers l’Ouest est fort probable.

IV.2.2. Série Sakamena La série Sakamena présente trois formations :

IV.2.2.1. Formation grèso-conglomératiques argileuses-schistoïde Permienne Cette formation est située à la base de la Série Sakamena d’origine continentale,

composée de conglomérats à prédominance grès ayant comme épaisseur variant de 30m à

50m affleurent au Nord-Est de la zone d’étude éventuellement répandue en profondeur vers la

partie Sud-Ouest de la dite zone.



Elle a été formée lors d’une condition climatique sèche avec intermittence de pluie et

d’âge Permien Supérieur. Il a été marqué dans les intercalations argileuses des plantes

Glossopteris (fougère fossiles) symbolisant des climats tropicaux.

Dans cette formation on a pu dégagées deux sous-formations suivantes :

a) Sous formation grèso-conglomératique fluviatile. Elle est composée de

conglomérats avec prédominance de grès, intercalé de mince argiles-schisteux

d’origine fluviatile avec intermittence de pluie ;

b) Sous formation argilo-schisteuse Permien. Cette formation se trouve dans la

partie supérieure de la Série Sakamena inferieure composée des schistes

pélitique (argiles) d’origine lacustre épicontinentale peu épais et riches en

plante Glossopteris, formée dans des conditions climatiques tropicales

(chaude).

IV.2.2.2. Formation argilo-calcaire lagunaire Permo-Triasique Cette formation est formée d’argiles noirâtres avec de minces intercalations de grès micacés et

de psammites cimentées de calcaires impliquant les irrégularités de la subsidence

(transgression et régression marine). Elle est d’origine lagunaire ou mixte avec alternance de

mer, de marécage et d’eaux douce calme marquée par la présence des gypses, des débris des

poissons amphibien-Esthéries et des plantes. Elle est formée sous une condition

paléogéographique humide et chaude dans un milieu réducteur (pauvre en oxygène).

Elle comprend les sous-formations suivantes :

a) Sous –formation Argileux avec une série d’argile noirâtre avec intercalations

de bancs de grès micacés et de psammites à ciment calcaire ;

b) Sous- formation carbonatée constituée de calcaires intercalés de grés avec la

présence d’Esthéries.

IV.2.2.3. Formation argilo-marneuse mixte à prédominance continentale Néo-Triasique

Cette formation est constituée d’argile, riche en Mytilus (mollusques), alternée de

bancs tendres et dures de grès Psammétique (roche argileuse contenant de micas), de marne et

de sable micacées de couleur d’olive (vert) jusqu’à vert sale indiquant des conditions

climatique, pluvieuse formant des lacs épicontinentales et parfois de passage lagunaire. La

partie supérieure de la formation est prédominée par une couche argileuse rouge d’épaisseur



variant de 100m à 200m marquant un changement climatique aride, sèche et chaude. Elle

contient des débris de plante et d’Esthéries.


a) Sous formation gréseuse avec quelques débris de plante mais pas d’Esthéries.

b) Sous formation Argilo-marneuse, constituée d’argiles intercalées de grès avec

présence de gypse.

IV.2.3. Série Isalo La série de l’Isalo comprend les formations suivantes :

IV.2.3.1. Formation grèso-conglomératiques argileuses lacustre Triasique Cette formation est constituée à la base de la Série d’Isalo d’origine continentale

composée de conglomérats à prédominance grès de datation Trias Supérieure se repose en

discordance sur la Sakamena et parfois en discordance sur le socle. affleure dans la partie

Nord-Est et à l’ouest de la zone d’étude. Cette formation était formée lors d’une condition

climatique pluvieuse. Marquée par des intercalations argileuses renfermant quelques

ossements de reptiles.

Dans cette formation on a pu dégager les sous-formations suivantes :

a) Sous- formation grèso- conglomératiques, constituée des grès à structure

entrecroisées et des galets qui se reposent soit isolés dans la masse, soit en

lits ;

b) Sous-formation argiles sous forme de lentilles peu épaisses, de couleur foncée.

IV.2.3.2. Formation grèso-argileuse bitumineuse mixte Jurassique inferieure Une formation constituée d’argile à prédominance grès ayant comme épaisseur

variant de 300m à 500m d’origine mixte, localement réducteur (pauvre en oxygène) datée

du Jurassique inférieure. Cette formation est riche en débris de plante, bois silicifiés et des

restes de vertébrés.

Quelques sous- formations ont été identifiées :

a) Sous –formation gréseuse de couleur rouges et blancs. Ce sont des grès

moyens à grossiers, renferment des inclusions argileuses, les bancs massifs

à stratification entrecroisée sont souvent séparés par des joints argileux ;



b) Sous-formation argileuses réducteurs, de couleurs noires ou brunes à

lignites, renfermant des spongiaires et des Esthéries, de rare plantes et des

restes de vertébrés.

IV.2.4. Le Jurassique (moyen et supérieure)

IV.2.4.1. Formation marno-calcaire lagunaire du jurassique moyen Cette formation est constituée de marne cimentée de calcaires ayant comme

épaisseur variant de 200 m à 300 m d’âge Jurassique moyen et essentiellement d’origine

marine (transgression). Elle contient des cranes de Reptile avec des débris d’ossements,

des faunes avec des mollusques (Brachiopodes) et recouverte de couche sableuse et

gréseuse du Lias à faciès continentale.

Dans cette formation on pu dégager les sous-formations suivantes :

a) Alternance des calcaires et de marno-calcaires avec intercalation de marnes

blanches au sommet;

b) Calcaire oolithiques (qui présente des cavités, creux) clair sous forme de lits;

c) Calcaires blancs ou beiges, oolithiques en bancs massifs;

d) Calcaires gris bleu sous forme de lits ;

e) Calcaires dolomitiques gris foncé alternant en bancs régulières.

IV.2.5. Le Crétacé Le Crétacé comporte :

IV.2.5.1. Formation marno-calcaire glaucounieuse mixte du Crétacé inférieur

Cette formation est située à la base de la Série Crétacé d’origine mixte, composée de

marne intercalées de mince couche de calcaire formant une bande très étroite de 150m à 400m

datée de Crétacé inférieur qui s’étend vers le sud de la zone d’étude.


a) Sous-formation de marnes généralement de couleur grises, parfois jaunes ou

blanches plus ou moins glauconieuses ;

b) Sous –formation de calcaires intercalées des lentilles de grès glauconieux à

stratification entrecroisées.



IV.2.5.2. Formation grèso-calcaire mixte du Crétacé moyen Cette formation est constituée par une bande continue de grès d’origine continentale

intercalée par une couche de calcaire riche en faune, en Ammonites fossiles datant de Crétacé

moyen et reposant sur le Crétacé inferieur. Elle est recouverte par des grandes coulées

basaltiques.


a) Sous-formation gréseuse fins continental avec des faunes datée de

Cénomaniennes et des Ammonites albiennes remaniées (transformées) ;

b) Sous-formation carbonatée avec des faunes.

IV.2.5.3. Formation calcaire lagunaire du Crétacé Supérieur Cette formation se trouve dans la partie supérieure de la Série Crétacé composée

essentiellement de calcaires intercalées de mince couche d’argile d’origine lagunaire avec une

épaisseur estimée à une trentaine de mètres contenant des fossiles.


a) Sous- formation des calcaires récifaux représentée par une variation de

sédiments : grès, argiles, marnes, calcaires marneux avec localement des

gypses ;

b) Sous-formation de calcaires récifaux et de calcaires crayeux surmontés de

grès calcaires avec débris fossilifères, puis d’argiles sableuses, renfermant

localement des gypses avec une faune du Coniacien inférieur.

IV.2.6. Miocène

IV.2.6.1. Formation calcaro-grumeleuse marine du miocène Cette formation est d’origine marine sans fossiles, constituée de calcaire grumeleux avec

de nombreux grains de quartz.

IV.2.7. Pliocène

IV.2.7.1. Formation grèso-sablonneuse continentale du Pliocène Présente une formation d’origine continentale avec des grès apparaissant sous la

couverture sableuse. Dans la zone d’étude elle forme un plateau atteignant 70m à 85m

d’altitude, recouvrant des grès et sables pliocènes.



IV.2.8. Quaternaire

IV.2.8.1. Formation grèso-alluvionneuse continentale Présente une formation d’origine lagunaire, à quelques mètres de niveau de la mer, des

grès grossiers renfermant des coquilles très peu fossilisées et une importante quantité

d’alluvion.

D’après l’analyse des formations nous avons pu dégager treize formations, ce qui nous a

permis d’élaborer la coupe litho-stratigraphique de la zone d’étude ci-après :

Figure 46: Coupe litho-stratigraphique de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar)



PARTIE V : POTENTIALITE DE LA ZONE D’ETUDE EN

RESSOURCES D’HYDROCARBURES



Chapitre 1 : POSSIBILITE D’EXISTENCE DES SYSTEMES PETROLIERS DANS LA ZONE D’ETUDE

Dans ce chapitre, nous allons essayer de dégager dans les séries sédimentaires : les différentes formations, sous-formations qui ont les possibilités d’être roche-mère, roche réservoir et roche couverture. Donc, le tableau ci-dessous récapitule les différents systèmes pétroliers de la zone d’étude.

Tableau 4: Récapitulation des systèmes pétroliers de la zone d’étude

Séries possibilité roche mère

Possibilité roche réservoir

Possibilité roche couverture

Système pétrolier

Quaternaire

Formation grèso-alluvioneuse continentale

Tertiaire

Formation calcairo-grumeleuse marine

du miocène

Formation grèso-sableuses continentale

du Pliocène

Crétacé

Formation de grès-calcaireux mixte du

milieu Crétacé

TOC: 0,2%à1,3%

Sous-formation de grès moyen continentale du

milieu Crétacé

Porosité :11%à 27% Bonne perméabilité Présence des : -blocs basculés -chenaux -intrusion volcaniques -dômes

Sous-formation de calcaire suivie de

variation de sédiments d’argiles, marnes du Crétacé

supérieur

Roche couverture Sous-formation de calcaire suivie de

variation de sédiments d’argiles

, marnes du Crétacé supérieur

Roche réservoir

Sous-formation de grès moyen

continentale du milieu Crétacé

Roche mère

Formation de grès-calcaireux mixte du milieu Crétacé



Jurassique

Formation de marne-calcaireux mixte du Jurassique moyen TOC : 0,5%à2%

Sous-formation de grès-sableuse dolomitique continentale du Lias

moyen Porosité:10% à 17% Perméabilité:1173 mD Présence des : -fermetures -surface d’érosion -discordance

Sous-formation argilo-calcaireux du Lias Supérieur

présente une bonne perméabilité

Roche couverture Sous-formation

argilo-calcaireux du Lias Supérieur présente une bonne

perméabilité

Roche réservoir Sous-formation de

grès-sableuse dolomitique

continentale du Lias moyen

Roche mère Formation de

marne-calcaireux mixte du

Jurassique moyen

Isalo

Formation de grès-argileuse

bitumineuses mixte du Jurassique

inferieur (Isalo II)

Sous-formation gréseuse de grain

moyen à grossier, de couleur rouges et blancs

(Isalo II)

Présence des : -Horsts, Grabbens -failles listriques

Sous-formation argileuse de

couleur noir ou brune

du Jurassique inférieur (Isalo II)

Roche couverture Sous-formation

argileuse de couleur noir ou

brune du Jurassique inferieur (Isalo II)

Roche réservoir Sous-formation

gréseuse de grain moyen à grossier, de couleur rouges

et blancs (Isalo II)

Roche mère

Formation argilo-marneuse mixte Néo-Triasique (Sakamena supérieure)

Formation grèso-conglomératique argileuse lacustre

Triasique (Isalo I)



Sakamena

Formation argilo-marneuse mixte Néo-triasique (Sakamena supérieure)

TOC: 0,5%à2%

Formation de grès-conglomératique

argileuse-schistoïde permienne

(Sakamena inférieure)

Perméabilité :3000 (mD) Porosité : 20%

Présence des : − Failles − Anticlinales − Intrusion volcaniques − dômes

Formation argilo-marneuse mixte Néo-Triasique

(Sakamena supérieure)

Roche couverture Formation argilo-marneuse mixte Néo-Triasique (Sakamena supérieure)

Roche réservoir

Formation de grès-conglomératique

argileuse-schistoide Permienne (Sakamena inférieure)

Roche mère Formation de

calcaire-argileuse marine Néo-

Permienne(Sakoa)

Formation argilo-calcaireux

lagunaire Permo-Triasique

(Sakamena moyen)

TOC: 0,5%à1%

Sakoa Formation calcairo-argileuse marine Néo-permienne



Chapitre 2 : ZONATION DE GENESE DE PETROLE ET DE GA Z

V.2.1. Quelques définitions

V.2.1.1. Diagenèse La diagenèse désigne l’ensemble des processus physico-chimiques et biochimiques par les quelles les sédiments sont transformés en roche sédimentaire.

V.2.1.2. Catagenèse La catagenèse correspond à des profondeurs d’enfouissement croissantes, étapes de la formation de l’huile et des hydrocarbures légères. Si la temperature augmente >200 °C, il ne restera plus que du gaz et du méthane (gaz sec).

V.2.1.3. Métagenèse C’est de la transformation métamorphisme à partir de 6 400 m. seul du méthane est produit lors de la métagenèse.

V.2.2. Tableau d’Eremenko et Tverdovi Le tableau et les hypothèses suivantes nous permettent d’évaluer la potentialité de la zone d’étude en Pétrole et de gaz.

« Interprétation des sections sismiques et analyse des formations litho-stratigraphiques et structurales dans la partie Nord-Ouest du bassin sédimentaire de Morondava » Page 74

Tableau 5: Zonation de genèse de pétrole et de gaz dans les formations et sous-formations susceptibles de roche-mère selon le tableau d’Eremenko et Tverdovi

Sta

des

Sou

s-st

ades

Eta

pes

Sou

s-ét

apes

Inte

rval

le d

e te

mpé

ratu

res

(°C

)

Inte

rval

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e

prof

onde

urs

(Km

)

Formations susceptible de roche-

mère de la zone d’étude

Tem

péra

ture

des

fo

rmat

ions

(°C

)

Pro

fond

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des

fo

rmat

ions

(km

)

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E ZO

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CA

TA

GE

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OT

O

CA

TA

G

EN

ES

E

MC

1

PC >50 0,2-1,4 Formation de calcaire-gréseuse mixte du milieu Crétacé

60 1,17

MC11 50-90 1,4-2,5

ME

SO

C

AT

A

GE

NE

SE

MC12 90-135 2,5-3,8

Formation de marne-calcaireux mixte du Jurassique moyen

130 2,6

MC

2

MC2 135-160 3,8-4,5

MC

3

MC31 160-185 4,5-5

MC32 185-200 5-5,7

Formation argilo-marneuse mixte Néo-Triasique (Sakamena Supérieure)

200 5, 3

AP

O

CA

TA

G

EN

ES

E

AC1 200-230 5,7-6,5

AC2 >230 >6,5

ME

TA

M

OR

PH

ISM

E

ME

TA

G

EN

ES

E

« Interprétation des sections sismiques et analyse des formations litho-stratigraphiques et structurales dans la partie Nord-Ouest du bassin sédimentaire de Morondava » Page 75

: Pétrole et gaz

: Méthane

: Gaz liquide

: CH (Hydrocarbures, matières organiques)

A : B. Tissot (1971)

B : A. E. Contorovich (1976)

C : Coulbitski (1973)

D : Vassoevich

E : Sokolov

F : V. Veber



D’après le tableau d’Eremenko et Tverdovi, nous avons pu déterminer que :

� La formation grèso-calcaire mixte du Crétacé moyen sous la température de 60 °C et de profondeur 1170 m se trouve dans la zone qui a la possibilité de contenir de Pétrole et de gaz. Donc, par hypothèse on peut dire que cette formation est susceptible de roche mère.

� La formation marno-calcaire mixte du Jurassique moyen sous une température de 130 °C et de profondeur 2600m se trouve également dans une zone perspective en pétrole et gaz, mais aussi en gaz liquide.

� La formation argilo-marneuse mixte Néo-Triasique (Sakamena Supérieure) sous une température de 200 °C et de profondeur 5300m est perspective, et a une forte potentialité en gaz liquide.



Chapitre 3 : LOCALISATION DES ZONES PERSPECTIVES

D’après les séquences identifiées par les lignes sismiques et les données des puits aux alentour, nous pouvons suivre et corrélée la superficie et l’extension des formations et sous-formations perspectives et possibles d’être roche-mère, réservoir et couverture de la zone d’étude. Les résultats des travaux permettront de définir et de localiser ces zones et de donner des recommandations dans les orientations futures de prospections des ressources de pétrole et de gaz.

Donc on a la carte ci-dessous :

Figure 47: Zone perspective de la zone d’étude (source : bassin sédimentaire de Madagascar)

ZONE PERSPECTIVE

Affleurement de basalte du Crétacé

Affleurement de grès de l’Isalo

Affleurement de grès du Crétacé

Affleurement de Calcaire du Bemaraha

Socle métamorphique

Rift avorté (Permo-

Triassique



CONCLUSION GENERALE

Au terme de ce travail, on peut dire que l’étude à permis d’avoir une grande

connaissance sur la méthode de prospection sismique réflexion. Surtout l’interprétation des

sections sismiques à deux dimensions qui est très efficace en recherches pétrolières.

Enfin, les résultats obtenus par l’analyse des formations et sous-formations ont

facilités l’atteinte de l’objectif dans la reconnaissance des structures profondes dans la partie

Nord-Ouest du bassin sédimentaire de Morondava avec des systèmes pétroliers probablement

de roches réservoirs, des faciès qui offrent des couvertures imperméables qui n’attendent plus

que la migration des huiles de leurs roche mère riche en matière organique.

L’étude menée nous donne la possibilité d’existence des gisements pétroliers dans

cette partie Nord-Ouest de Madagascar. Donc, les compagnies pétrolières ont l’opportunité

d’entrer dans les études plus approfondies et plus détaillées comme la réduction des mailles

lors de l’acquisition sismique et l’utilisation de l’acquisition sismique 3D afin d’obtenir des

données fiables et plus précises dans le but de minimiser les risques avant d’entamer les

travaux des forages. Mais encore faut-il insister sur l’importance d’un soutien technologique

et remporter le défi de l’offshore profond et ultra-profond pour développer de nouvelles zones

pétrolières.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] : ANDRIAMANANTENA , J. , 1987- Etudes sédimentologiques et séquentielles de la

partie médiane du Groupe Karroo(Permo-Trias) de la region de Malaimbandy (bassin de

Morondava)-Madagascar. Thèse Univ. Claude Bernard ,Lyon, 127p.

[2]: Henri BESAIRIE avec la collaboration de Maurice COLLIGNON- GEOLOGIE DE

MADAGASCAR, tome1, les terrains sédimentaires, Tananarive imprimerie National 1971.

Appendix M. bassin modelling data Madagascar.

[3]: K. LETRAN, J.BOUROULEC, J.P.LEDUC, G.NICOLAS, 1988-Bassin de morondava et

Bassin de Majunga ; étude sédimentologique ; Palynologique et Géochimique des séries du

Permo-Trias au Crétacé ; N°ref : CN1594 (OMNIS).

[4]: RABE Norbert, 1980,- Le potentiel pétrolier des Bassins de Morondava et Majunga

Madagascar : évaluation et recommandation (rapport préliminaire) ; N°ref : CN1464 (OMNIS).

[5]: PSA, 1980,- Etude du potentiel en hydrocarbures des bassins sédimentaires de

Madagascar ; N°ref : CN1468 (OMNIS).

[6] : SPT Madagascar : Petroleum Géology and exploration potentiel. Volume 1 TEXT

(OMNIS)

[7] : ALCONSULT INTERNATIONAL -The hydrocarbon potentiel of Madagascar (1997)

LTD. Appendix L. tectonic fabric and styles of basin evolution in the eastern part of africa

during the phanerozoic.

[8] : BECIP, Petroleum potentiel of Madagascar 1988 volume 1, text, 319p

[9] : BECIP, Petroleum potentiel of Madagascar 1988 volume 2, figures, tables, and appendix

,142p.

[10] : Piqué A., 1999, Evolution géologique de Madagascar et la dislocation de Gondwana :

une introduction ; Journal of African Earth Sciences, Vol.28, 930p.

[11] : SALLE C. et al., 1976. Formation des gisements des pétroles, IFP

[12] : (SPM, CHEVRON, COPETMA, AGIP, OMNIS),Rapport de fin des 55 sondages des

bassins de Morondava et de Majunga.

[13] : V.I. Eramolkine, 1993, Géologie et Géochimie du Petrole et du Gaz, 286p.

SITES INTERNET [14] : www.sepmstrata.org [15] :www.omnis-madagascar.mg

ANNEXE 1 : VITESSES DES ONDES (P) ET DES ONDES (S)

ANNEXE 2: GAMME DE POROSITE ET DE PERMEABILITE

ANNEXE 3 : ECHELLE GEOLOGIQUE

ANNEXE 4: BLOCS PETROLIERS A MADAGASCAR

TABLE DES MATIERES

SOMMAIRE

REMERCIMENTS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ABREVIATION ET DES ACRONYMES

INTRODUCTION -------------------------------------- ------------------------------------------------- 1

PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE ------------------------------------------------------------ 3

Chapitre 1 : CADRE GEODYNAMIQUE ET GEOLOGIQUE DE MADAGASCAR ------------------------------ 4

I.1.1. Généralités ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4

I.1.2. Rifting Afro-Malgache -------------------------------------------------------------------------------- 4

I.1.3. Rifting Indo-Malgache -------------------------------------------------------------------------------- 5

Chapitre 2 : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ------------------------------------------------------------ 7

I.2.1. Historique des activités et travaux de recherche dans la zone d’étude ------------------ 8

I.2.2. Géologie historique et litho-stratigraphie de la zone d’étude ------------------------------ 8

I.2.2.1. Description stratigraphique ---------------------------------------------------------------------- 9

I.2.2.1.1. Socle ---------------------------------------------------------------------------------------------- 9

I.2.2.1.2. Le dépôt du Karroo ---------------------------------------------------------------------------- 9

I.2.2.1.3. Les dépôts post-Karroo -------------------------------------------------------------------- 16

I.2.2.2. Etude structurale et tectonique --------------------------------------------------------------- 21

PARTIE II : NOTION SUR LA GEOLOGIE PETROLIERE ------------------------------------------------------------- 23

Chapitre 1 : GENESE DU PETROLE ET SYSTEME PETROLIER ------------------------------------------------ 24

II.1.1. La sédimentation------------------------------------------------------------------------------------- 24

II.1.2. Accumulation et transformation des matières organiques ------------------------------- 24

II.1.3. La roche mère ---------------------------------------------------------------------------------------- 25

II.1.4. La roche réservoir ------------------------------------------------------------------------------------ 25

II.1.5. La roche couverture --------------------------------------------------------------------------------- 25

II.1.6. Migration ---------------------------------------------------------------------------------------------- 26

II.1.7. Dysmigration ------------------------------------------------------------------------------------------ 26

II.1.8. Les pièges ---------------------------------------------------------------------------------------------- 26

Chapitre 2 : LES REFLECTEURS SISMIQUES --------------------------------------------------------------------- 29

II.3.1. Les interfaces sédimentaires ---------------------------------------------------------------------- 29

II.3.1.1. Horizon ou réflecteur ---------------------------------------------------------------------------- 29

II.3.1.2. Détermination des méga-séquences -------------------------------------------------------- 30

II.3.2. Les séquences stratigraphiques ------------------------------------------------------------------ 31

II.3.3. Les systèmes de failles ------------------------------------------------------------------------------ 32

PARTIE III : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES DONNEES -------------------------------------------- 33

Chapitre 1 : METHODOLOGIE GEOPHYSIQUES ---------------------------------------------------------------- 34

III.1.1. Généralités sur les méthodes géophysiques -------------------------------------------------- 34

III.1.2. Méthodes géophysique mise en œuvre -------------------------------------------------------- 34

III.1.2.1. Méthode sismique ------------------------------------------------------------------------------ 34

III.1.2.2. Principe de base --------------------------------------------------------------------------------- 34

III.1.2.3. Les ondes sismiques ---------------------------------------------------------------------------- 35

III.1.2.3.1. Signal sismique ----------------------------------------------------------------------------- 35

III.1.2.3.2. Ondes réfléchies --------------------------------------------------------------------------- 36

III.1.2.3.3. Ondes réfractées --------------------------------------------------------------------------- 36

III.1.2.4. Sismique réflexion ------------------------------------------------------------------------------- 37

III.1.3. Acquisition et traitement des données --------------------------------------------------------- 37

III.1.3.1. L’acquisition des données --------------------------------------------------------------------- 38

III.1.3.1.1. Système d’émission ----------------------------------------------------------------------- 38

III.1.3.1.2. Système de récepteur -------------------------------------------------------------------- 38

III.1.3.1.3. Système d’enregistrement -------------------------------------------------------------- 38

III.1.3.2. Le traitement des données -------------------------------------------------------------------- 39

III.1.3.2.1. Filtrage ---------------------------------------------------------------------------------------- 39

III.1.3.2.2. La numérisation ---------------------------------------------------------------------------- 39

III.1.3.2.3. La déconvolution --------------------------------------------------------------------------- 40

III.1.3.2.4. Le réarrangement par point miroir ---------------------------------------------------- 40

III.1.3.2.5. Sommation des traces (Stack) ---------------------------------------------------------- 40

III.1.4. Objectif de la prospection par sismique réflexion ------------------------------------------- 40

III.1.5. Les paramètres géo-sismiques ------------------------------------------------------------------- 41

III.1.5.1. Notion sur les vitesses sismiques ------------------------------------------------------------ 41

III.1.5.2. Densité --------------------------------------------------------------------------------------------- 42

III.1.5.3. Porosité -------------------------------------------------------------------------------------------- 43

Chapitre 2 : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES DONNEES ---------------------------------------- 44

III.2.1. Origines et nature des données ------------------------------------------------------------------ 44

III.2.1.1. Données sismiques ------------------------------------------------------------------------------ 44

III.2.1.2. Données géologiques --------------------------------------------------------------------------- 44

III.2.1.3. Données de puits -------------------------------------------------------------------------------- 45

III.2.2. Etapes de l’interprétation ------------------------------------------------------------------------- 46

III.2.2.1. Les lignes sismiques ----------------------------------------------------------------------------- 46

III.2.2.2. La section sismique ------------------------------------------------------------------------------ 47

III.2.2.3. Suivi des réflecteurs ou picking -------------------------------------------------------------- 47

III.2.3. Interprétation des sections sismiques ---------------------------------------------------------- 48

PARTIE IV : ANALYSE DES FORMATIONS --------------------------------------------------------------------------- 61

Chapitre 1 : PRINCIPE DE L’ANALYSE DES FORMATIONS --------------------------------------------------- 62

IV.1.1. Définition ---------------------------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.1.1. Formation ----------------------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.1.2. Série des Formations --------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.2. Types de formation ---------------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.2.1. Formation monofaciale ------------------------------------------------------------------------ 62

IV.1.2.2. Formation Polyfaciale -------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.2.3. Formation concrète ----------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.2.4. Sous-formation ----------------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.2.5. Formation abstraite ----------------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.3. Facteurs principaux déterminant les caractéristiques des formations ----------------- 62

IV.1.3.1. Régime tectonique ------------------------------------------------------------------------------ 62

IV.1.3.2. Manifestations tectoniques ------------------------------------------------------------------- 62

IV.1.3.3. Climat ----------------------------------------------------------------------------------------------- 63

IV.1.3.4. Géogéneration ----------------------------------------------------------------------------------- 63

IV.1.4. Processus de l’analyse des formations --------------------------------------------------------- 63

Chapitre 2 : CARACTERISTIQUES DES FORMATIONS DE LA ZONE D’ETUDE ---------------------------- 63

IV.2.1. Série Sakoa -------------------------------------------------------------------------------------------- 63

IV.2.1.1. Formation calcaro-argileuse marine néo-permienne ---------------------------------- 63

IV.2.2. Série Sakamena -------------------------------------------------------------------------------------- 63

IV.2.2.1. Formation grèso-conglomératiques argileuses-schistoïde Permienne ------------- 63

IV.2.2.2. Formation argilo-calcaire lagunaire Permo-Triasique ---------------------------------- 64

IV.2.2.3. Formation argilo-marneuse mixte à prédominance continentale Néo-Triasique 64

IV.2.3. Série Isalo ---------------------------------------------------------------------------------------------- 65

IV.2.3.1. Formation grèso-conglomératiques argileuses lacustre Triasique ------------------ 65

IV.2.3.2. Formation grèso-argileuse bitumineuse mixte Jurassique inferieure -------------- 65

IV.2.4. Le Jurassique (moyen et supérieure) ----------------------------------------------------------- 66

IV.2.4.1. Formation marno-calcaire lagunaire du jurassique moyen --------------------------- 66

IV.2.5. Le Crétacé ---------------------------------------------------------------------------------------------- 66

IV.2.5.1. Formation marno-calcaire glaucounieuse mixte du Crétacé inférieur ------------- 66

IV.2.5.2. Formation grèso-calcaire mixte du Crétacé moyen ------------------------------------- 67

IV.2.5.3. Formation calcaire lagunaire du Crétacé Supérieur ------------------------------------ 67

IV.2.6. Miocène ------------------------------------------------------------------------------------------------ 67

IV.2.6.1. Formation calcaro-grumeleuse marine du miocène ------------------------------------ 67

IV.2.7. Pliocène ------------------------------------------------------------------------------------------------ 67

IV.2.7.1. Formation grèso-sablonneuse continentale du Pliocène ----------------------------- 67

IV.2.8. Quaternaire ------------------------------------------------------------------------------------------- 68

IV.2.8.1. Formation grèso-alluvionneuse continentale -------------------------------------------- 68

PARTIE V : POTENTIALITE DE LA ZONE D’ETUDE EN RESSOURCES D’HYDROCARBURES --------------- 69

Chapitre 1 : POSSIBILITE D’EXISTENCE DES SYSTEMES PETROLIERS DANS LA ZONE D’ETUDE ---- 70

Chapitre 2 : ZONATION DE GENESE DE PETROLE ET DE GAZ ---------------------------------------------- 73

V.2.1. Quelques définitions -------------------------------------------------------------------------------- 73

V.2.1.1. Diagenèse ------------------------------------------------------------------------------------------ 73

V.2.1.2. Catagenèse ----------------------------------------------------------------------------------------- 73

V.2.1.3. Métagenèse --------------------------------------------------------------------------------------- 73

V.2.2. Tableau d’Eremenko et Tverdovi ---------------------------------------------------------------- 73

Chapitre 3 : LOCALISATION DES ZONES PERSPECTIVES ----------------------------------------------------- 77

CONCLUSION GENERALE ------------------------------- ----------------------------------------- 78

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE

ANNEXES

Nom : RAVALISOA Prénoms : Randrianandrasana Njakarivony Heritina Tél : 033 06 553 40 / 034 61 332 20 Email : [email protected]

Thème du mémoire

« INTERPRETATION DES SECTIONS SISMIQUES ET ANALYSE LITHO-STRATIGRAPHIQUE DES FORMATIONS STRUCTURALES DANS LA PARTIE NORD-OUEST DU BASSIN

SEDIMENTAIRE DE MORONDAVA »

Nombre de page : 78 Nombre de figure : 48 Nombre de tableaux : 5

Résumé

Le présent mémoire a pour objectif de dégager les structures, les séquences lithologiques et stratigraphiques en profondeur par l’intermédiaire de l’analyse des faciès sismiques à l’aide du Logiciel Kingdom. Des sections sismiques 2D appartenant au Nord-Ouest du bassin de Morondava ont été interprétées. Les méga séquences ainsi obtenues sont classées en formations et sous-formations et sont analysées suivant : (i) la composition lithologique, (ii) la forme du corps géologique, (iii) les conditions paléogéographique, paléotectonique, (iv) l’épaisseur, (v) la surface de répartition, (vi) la quantité de matières organiques, dont le but est de pouvoir identifier les roches –mère, roches réservoir et roches couverture dans les zones prospectives en pétrole ou gaz. Mots clés : Sismique réflexion 2D, bassin sédimentaire, recherche pétrolière.

Abstract

The present thesis aims to identify the structures, the lithologic and the stratigraphic sequences in

depth through seismic facies analysis using the software Kingdom. Several 2D seismic sections from the Northwestern part of the Morondava Basin were interpreted. The mega sequences thus obtained were classified in formations and sub formations and were analyzed using the following criteria: (i) lithological composition, (ii) shape of the geological body, (iii) paleogeographic and paleotectonic conditions, (iv) thickness (v) distribution surface, (vi) and the quantity of organic matter. The purpose of such analysis is to identify source rocks, reservoir rocks and cap rocks intervals in areas potentially prospective for hydrocarbons. Keywords: seismic reflexion 2D, sedimentary basin, petroleum exploration. Encadreurs: Monsieur RAVOLAHY Arvel Christoph: Maît re de conférences Madame RAHARIMANANIRINA Clodette : Maître de confé rences

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