Fracturation-Tassili N-Ajjer (Algerie)

6ème Séminaire de Géologie Pétrolière

LA RÉGION DU FADNOUN, TASSILI N'AJJER, ALGÉRIE :

GÉOMÉTRIE D'UN RÉSEAU DE FRACTURATION

À CARACTÈRE FRACTAL ?

Réda Samy ZAZOUNSonatrach-Centre de Recherche et Développement

Hôtel Hilton - Alger 15-16 Avril 2007

S o n a t r a c h

INTRODUCTION

• SITUATION GÉOGRAPHIQUE ET GÉOLOGIQUE DE LA RÉGION D’ÉTUDE,• APERCU STRATIGRAPHIQUE,• CONTEXTE STRUCTURAL DE LA RÉGION D’ÉTUDE,• ÂGES DES RÉSEAUX DE FRACTURATION.

GÉOMÉTRIE DU RÉSEAU DE FRACTURATION (2D)

• BREF APERCU SUR LA NOTION DE FRACTURATION DES ROCHES,• ANALYSE QUANTITATIVE DE LA FRACTURATION,• DISTRIBUTION DES ORIENTATIONS DES FRACTURES,• DISTRIBUTION DES LONGUEURS DES FRACTURES,• ANALYSE DE LA DENSITÉ DE FRACTURATION,• ANALYSE FRACTALE,• ANALYSE DES ESPACEMENTS DES FRACTURES.

CONCLUSIONS

SITUATION GÉOGRAPHIQUE ET GÉOLOGIQUE DU SECTEUR D’ ÉTUDE

ZRS

SCHÉMA STRUCTURAL DE LA RÉGION DE AKBA NORD FADNOUNThe Fadnoun area, Tassili-n-Azdjer, Algeria: Fracture network geometry analysis. (Zazoun, R. S.). Journal of African Earth Sciences, 50(5), (2008), 273-285.

ZRS

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COLONNE STRATIGRAPHIQUE SYNTHÉTIQUE DES TASSILIS N’AJJER

Sonatrach-Fabre 2005

RÉGION DU

FADNOUN

SCHÉMA STRUCTURAL DE LA RÉGION D’IN AMÉNAS ET DES CONFINS ALGÉRO-LIBYENS

• LE TERME ‘’FRACTURE’’ DÉSIGNE UNE DICONTINUITÉ AFFECTANT DANS NOTRE CAS UN MATERIEL ROCHEUX,

• LES FRACTURES EXISTENT À DIFFÉRENTES ÉCHELLES, DU MICRON (µm) À LA CENTAINE DE KILOMÈTRES,

• LES FRACTURES REGROUPENT, LES VEINES, LES JOINTS ET LES FAILLES,

•UN JOINT EST UNE FRACTURE PLANE QUI NE PRÉSENTE PAS DE CISAILLEMENT ET DE DÉPLACEMENT RELATIF D’UN COMPARTIMENT PAR RAPPORT À UN AUTRE,

•UNE FAILLE EST UNE SURFACE PLANAIRE RÉSULTANT D’UN CISAILLEMENT. ELLE EST DE PLUSIEURS TYPES (NORMALE,INVERSE, DECROCHANTES…).

• LES VEINES MINERALISÉES ET LES JOINTS SONT DITS FRACTURES DE MODE (I),• LES FAILLES CORRESPONDENT AUX FRACTURES DITES FRACTURES DE MODE (II),• LE MODE (III) EST REPRESENTÉ PAR UNE COMBINAISON DES MODES (I) ET (II).

RÉGIME D’ EXTENSION RÉGIME CISAILLANT RÉGIME (EXTENSION + CISAILLEMENT)

• EN TERME D’ORGANISATION SPATIALE, LES JOINTS SONT GÉNÉRALEMENT PLUS HOMOGÈNES QUE LES FAILLES,

• LES JOINTS FORMENT DES RÉSEAUX QUI SE PRÉSENTENT MORPHOLOGIQUEMENT DE DEUX MANIERES:

1. EN RÉSEAUX DITS SYSTEMATIQUES: LES JOINTS SONT EN GÉNÉRAL RÉGULIERS EN TERMES D’ESPACEMENTS ET D’ORIENTATIONS,

2. EN RESEAUX DE PERSISTENCE ‘’FRACTURE SWARM ’’: LA DISTRIBUTION SPATIALE DES JOINTS EST ALORS HETEROGÈNE. LES JOINTS SONT LINÉAIRES ET VERTICAUX ET PARCOURENT L’ENSEMBLE DE LA COLONNE ROCHEUSE INDÉPENDAMMENT DE LA LITHOLOGIE.

SI LES JOINTS SYSTEMATIQUES CONFÈRENT AUX RÉSERVOIRS UN ASPECT COMPACT. LES JOINTS DE PERSISTENCE SONT RESPONSABLES DE LA DESTRUCTION DES RÉSERVOIRS (EXEMPLE: DRAINS POUR LES VENUES D’EAU)

PHOTOGRAPHIE D’UN RÉSEAU DE JOINTS (FRACTURES) DIT ‘’SYSTEMATIQUE’’

Photo: KY & LS

PHOTOGRAPHIE D’UN RÉSEAU DE JOINTS (FRACTURES) DIT ‘’DE PERSISTENCE’’

Photo: KY & LS

ANALYSE PHOTOGÉOLOGIQUE

• 14 PHOTOGRAPHIES AÉRIENNES MONOCHROMATIQUES 1/ 80000;

N°2259 A 2264 ET 2182 A 2189.

FOND CARTOGRAPHIQUE

• 4 CARTES GÉOLOGIQUES 1/200000;

IHERIR-DIDER (NG-32-IX)ILLIZI (NG-32-XV)AHARHAR (NG-32-VIII)OUED SAMÈNE (NG-32-XIV)

• 2 CARTES GÉOLOGIQUES 1/500000;

IN AMENAS (FORT FLATTERS NH-32-SO SE)ILLIZI (FORT POLIGNAC NH-32-SO SE)

ASSEMBLAGE DE LA MOSAÏQUE PHOTOGÉOLOGIQUE

PHOTOGRAPHIE DU PLATEAU DU FADNOUN PRISE AU PIED DE L’AKBA SUD

CARTE LINÉAMENTAIRE EXTRAITE DE L’INTERPRÉTATION PHOTOGÉOLOGIQUENOMBRE DE FRACTURES: 5106

The Fadnoun area, Tassili-n-Azdjer, Algeria: Fracture network geometry analysis. (Zazoun, R. S.). Journal of African Earth Sciences, 50(5), (2008), 273-285.

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ORGANISATION GÉOMETRIQUE DES FRACTURES(AKBA NORD FADNOUN)

FRACTURES EN RÉSEAUORTHOGONAL (MODE-I)

RÉSEAU DE FACTURES CONJUGUÉES(MODE-II)

ORGANISATION GÉOMETRIQUE DES FRACTURES(AKBA NORD FADNOUN & DJEBEL ASSAR)

FRACTURES DE MODE-I (VEINES DE QUARTZ)REPRISES PAR DES FRACTURES DE MODE-II

FRACTURES DE PERSISTENCEMODE-I

ORGANISATION GÉOMETRIQUE DES FRACTURES(AKBA NORD FADNOUN & DJEBEL ASSAR)

RÉSEAUX ANASTOMOSÉSMODE-II

TERMINAISON D’UN DÉCROCHEMENT EN QUEUE DE CHEVAL ‘’HORSE TAIL’’ ( MODES-II et III)

FRACTURE DECROCHANTE EN RELAIS SENESTRE TRANSTENSIF

(MODES-III)

ORGANISATION GÉOMETRIQUE DES FRACTURES(AKBA NORD FADNOUN)

FRACTURE DECROCHANTE EN RELAIS SENESTRE TRANSTENSIF ET

SYSTEME DE RIEDEL ( MODES-III)

CARTES DES DIFFÉRENTES FAMILLES DE FRACTURES ‘’FRACTURE SETS’’The Fadnoun area, Tassili-n-Azdjer, Algeria: Fracture network geometry analysis. (Zazoun, R. S.). Journal of African Earth Sciences, 50(5), (2008), 273-285.

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• 9 Familles de fractures•Les familles 1, 2, 3 et 4 représentent respectivement les cisaillementsP, R, Y et R’ d’un système de Riedel.R et R’ étant les cisaillements conjugués et P celui dit de Skempton

• DEPUIS LES PREMIERS CONCEPTS APPORTÉS PAS MANDELBROT (1975)SUR LES NOTIONS DE LA GÉOMÉTRIE FRACTALE, DE NOMBREUX AUTEURS ONT UTILISÉ LES TECHNIQUES DE L’ANALYSE FRACTALE POUR TENTER DE CARACTÉRISER LA GÉOMÉTRIE 2D DES RÉSEAUX DE FRACTURES.

• LA BASE DE CETTE ANALYSE EST DE MONTRER QUE LA DISTRIBUTION SPATIALE DES FRACTURES RESTE LA MÊME À PLUSIEURS ÉCHELLES (NOTION D’AUTO-SIMILARITÉ).

• LE BUT EST DE PERMETTRE ENSUITE UN GLISSEMENT SIMPLE DES PROPRIÉTÉS GÉOMETRIQUES D’UNE ÉCHELLE À L’AUTRE.

• LA GAMME D’ÉCHELLES, DANS LAQUELLE LE CARACTÈRE FRACTAL RESTE VALIDE EST FINIE ET LIMITÉE PAR LA TAILLE DU SYSTEME LUI-MÊME.

LA GÉOMETRIE FRACTALE D’UN RÉSEAU DE FRACTURATION NÉCESSITE:UNE ÉTUDE DES ATTRIBUTS GÉOMETRIQUES TELS QUE:

• LES ORIENTATIONS DES FRACTURES,

• LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DES FRACTURES,

• LA DENSITÉ DES FRACTURES,

• LES ESPACEMENTS DES FRACTURES,

• LES LARGEURS DES RÉSEAUX DE FRACTURATION,

• LES OUVERTURES DES FRACTURES ET DES REJETS DES FAILLES

• LES TAUX DE CISAILLEMENTS,

• LA RUGOSITÉ DES PLANS DE FAILLES.

DIAGRAMMES DES ORIENTATIONS DES FRACTURES DANS LA RÉGION DU FADNOUN

N000°-040°: 9,93%N040°-080°: 27,47%N080°-090°: 13,87%N090°-100°: 10,27%N100°-110°: 13,10%N110°-120°: 9,66%N120°-130°: 5,52%N130°-160°: 8,28%N160°-180°: 1,91%

N(A) α A-a

N (A): Fréquences cumulativesα : Constante de densité

-a: Pente de la droite

LOI DE PUISSANCE

DIAGRAMME BI-LOGARITHMIQUE DE LA DISTRIBUTION DES ORIENTATIONS DES FRACTURES DANS LA RÉGION DU FADNOUN

0° ≤ Orientation(A) ≤ 180°Classes de 10°

N( l ) α l -a

N (l): Fréquences cumulativesα : Constante de densité

-a: Pente de la droite1<a<3

LOI DE PUISSANCE

DIAGRAMME BI-LOGARITHMIQUE DE LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DES FRACTURES DANS LA RÉGION DU FADNOUN

25,64m ≤ Longueurs (l) ≤ 9425,64mClasses de 25m

CARTE EN ISODENSITÉ DES FRACTURES DANS LA RÉGION DU FADNOUNThe Fadnoun area, Tassili-n-Azdjer, Algeria: Fracture network geometry analysis. (Zazoun, R. S.). Journal of African Earth Sciences, 50(5), (2008), 273-

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EXEMPLES DE ZONES D’ENDOMMAGEMENTS SUR FAILLES ‘’WALL DAMAGE ZONES’’ET D’OUVERTURES TRIANGULAIRES LIÉES À UN DÉCROCHEMENT

ANALYSE FRACTALE PAR LA MÉTHODE DE LA RÉPARTITION SPATIALE DES SEMIS DES CENTRES DE FRACTURES (MÉTHODE DES MASSES)

N (r): Nombre de centre de fractures inclus dans un disque de rayon (r)

r1: N1r2: N2r3: N3... r10: N10r11: N12...r50: N50 r51: N52 ...rn: Nn

RESULTAT DE L’ANALYSE FRACTALE SUR LES CENTRES DE FRACTURESPOUR LA RÉGION DU FADNOUN

N(r) α r Dm

N (r): Nombre de centre de fracturesInclus dans un disque de rayon (r)α : Constante de proportionnalitéDm: Dimension fractale

LOI DE PUISSANCE

1<Dm<2

0,5km ≤ r ≤ 15 km

DIAGRAMMES SCHÉMATIQUES DES LOIS DE DISTRIBUTION DES ESPACEMENTS DES FRACTURES

DISTRIBUTION DES ESPACEMENTS DES FRACTURES LE LONG DES PROFILS D’ECHANTILLONNAGES ‘’SCANLINES’’ DANS LA RÉGION DU FADNOUN


DIAGRAMME BI-LOGARITHMIQUE DE LA DISTRIBUTION DES ESPACEMENTS DES FRACTURES DANS LA RÉGION DU FADNOUN


Ns(S) ~ r -α

Ns (S): Fréquences cumulatives∼ : Constante de proportionnalité

-α: Exposant

LOI DE PUISSANCE

70m ≤ Espacements (S) ≤ 13520mClasses de 100m

CONCLUSIONS

• L’ÉTUDE DE LA FRACTURATION MENÉE DANS LA RÉGION DU FADNOUN À PARTIR DE L’ANALYSE DE LA DISTRIBUTION SPATIALE DU RÉSEAU DE FRACTURATION MONTRE UN CARACTÈRE AUTO-SIMILAIRE DE CET ATTRIBUT. AUTREMENT DIT, LA LOI D’ÉCHELLE CARACTÉRISANT LA DENSITE DU RÉSEAU OBÉIT À UN CARACTÈRE FRACTAL,

• LES DISTRIBUTIONS DES LONGUEURS, DES ORIENTATIONS ET DES ESPACEMENTS DES FRACTURES DU RÉSEAU MONTRENT POUR CES TROIS PARAMÈTRES UN ADJUSTEMENT DES COURBES SOUS FORME D’UNE LOI DE PUISSANCE.

• LA DISTRIBUTION DES ESPACEMENTS DES FRACTURES DU RÉSEAU LE LONG DES PROFILS D’ÉCHANTILLONNAGES ‘’SCANLINES’’ MONTRE UNE DISTRIBUTION DE TYPE NÉGATIVE-EXPONENTIELLE, EN ACCORD AVEC UN MODELE DIT EN AMAS ‘’CLUSTRED’’, AVEC DES COEFFICIENTS DE VARIATION (Cv) SUPERIEURS À (1),

• LES RELATIONS FAILLES/FRACTURES MONTRENT UNE AUGMENTATION DU NOMBRE DE FRACTURES À L’APPROCHE DES FAILLES,

• L’ ÉTUDE SOULIGNE UNE ABSENCE DE CONTRÔLE RHÉOLOGIQUE DE LA FRACTURATION (‘’NON-STRATABOUND’’),

• CERTAINES FAMILLES DE FRACTURES SONT INTERPRETÉES COMME APPARTENANT A UN SYSTÈME DE RIEDEL COMPATIBLE AVEC UNE DIRECTION DE RACCOURCISSEMENT À N040°,

• LES ZONES A FORTES DENSITÉS DE FRACTURATION SONT ASSIMILÉES À DES ‘’WALL DAMAGE ZONES’’ ET DES ZONES D’OUVERTURES TRIANGULAIRES LIÉES À UN DECROCHEMENT

• DU POINT DE VUE PÉTROLIER, LA CARACTÉRISATION COMPORTANT DES COULOIRS DE FRACTURATION REPOSE SUR DES PARAMÈTRES QUANTIFIABLES TELS QUE; LE DIMENSIONNEMENT DU MODÈLE ET L’ESPACEMENT DES COULOIRS, ET DONC IMPLICITEMENT LA STRATÉGIE D’IMPLANTATION DES FORAGES.

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Maurits. C. Escher (1898-1972)"ESCHER on ESCHER Exploring the Infinite"(Eds.). 1989 by Harry N. Abrams, INC., New York

Documents

Fracturation-Tassili N-Ajjer (Algerie)