Powierzchniowe ruchy tektoniczne, geneza wulkanów błotnych oraz geologiczne warunki powstania złóż naftowych

Stanisław Zuber

Abstract


Sur les mouvements teqtoniques superficiels, la genese des Volcano de boue et sur les conditions géologiques de la formation des gisements pétroliferes

La plupart des faits décrits dans les chapitres I-III a été publiée dans l’ouvrage français „L’activité des volcans de boue en relation avec la structure des plis gazifères et quelques arguments contre la migration du pétrole“ (Paris Rev. Pétrolifère 1926). Cela permet de réduire le résumé de ces chapitres au minimum, et de s’occuper seulement des faits nouvellement observés. Le premier chapitre est consacré à l’analyse génétique du pli „diapir“ le pli (au noyau de percement). Le profil du type Caucasien nous démontre que les irrégularités de leur structure interne ne sont pas dues uniquement au mouvement tectonique seul. La formaton définitive a succédé seulement après une longue phase du soulèvement très lent, accompagné de l’érosion ou au moins d’une diminution de l’épaisseur de couches formées dans les parties surélevées. Les formes brusques du profil sont dues à un mouvement paroxysmatique final. La manière dont les plis diapirs sont répartis sur les deux extrémités de la grande chaîne du Caucase, l’occidentale (presqu’îles de Kertsch et de Taman sur les bords de la Mer Noire) et l’orientale (la côte Caspienne), puis l’irrégularité de la position des axes de ces plis nous démontre clairement qu’il s’y agit des traces d’un vaste mouvemet, se répandant en ondes dirigées vers la périphérie de ces extrémités. Les plis diapirs roumains, dont les noyaux sont formés par les massifs du sel, sont dus, eux aussi, aux mouvements superficiels, mais plus réguliers et dépourvus de la phase paroxysmatique finale. Les „paroxysmes“ s’il s’y sont fait sentir, n’étaient que des décharges locales, dues à l’accumulement de pression orogénique, qui ont pu avoir lieu pendant toute la longue période de formation des diapirs roumains. Les profondeurs du plissement diapiroïde n’atteignent qu’un mille et demi, exceptionellement deux mille mètres. Il existe pourtant des cas où les différences de consistance des couches sont si notoires (p. ex. les massifs calcaires des* pays balcaniques très rigides plissés sous les couches du flysch argileux excessivement meuble) que le phénomène du diapirisme peut avoir lieu même dans les profondeurs beaucoup plus grandes. Mais le mouvement plicatif diapiroïde n’épuise pas le vaste domaine des mouvements superficiels. Le même peut avoir lieu avec la formation de fractures et de failles divisant p. ex. les blocs monoclinaux comme on le voit en Albanie, ou a l’île de Tchéleken sur la Mer Caspienne, où ces failles affectent un vaste soulèvement. Les preuves, qu’on a affaire avec les mouvements superficiels consistent dans la forme chaotique de ces dislocations et surtout dans l’aspect général de la brèche y existante, puis dans la tendance à former des fractures ou des failles béantes. La forme diapiroïde de certaines dislocations peut s’y trouver aussi à côté des disjonctives, comme on l’observe surtout dans l’île de Tchéleken. L’élément paroxysmatique de ces phénomènes consiste dans la rapidité de la formation des failles. Même aux Carpathes flyscheux il y a des petits plis de second ordre dont les voûtes sont fortement fracturées d’une manière qui permet de supposer la même possibilité. Ce phénomène d’ailleurs bien rare et limité à certaines zones seulement, serait à attribuer aux mouvements secondaires ayant eû lieu après la période des grands plissements. Le phénomène des volcans de boue est strictement lié avec le plissement superficiel. Les volcans caspiens se divisent en trois types suivant le développement des masses d’épanchement a) 1 e s grands é pa nch eme nt s sans cratères où les brèches couvrent les parties centrales des plis postpliocéniques, b) les volcans de boue en forme de cônes isolés, ou formant des groupes, qui se trouvent actuellement dans diverses phases d’activité, c) les volcans de boue fossiles, dont les cônes ont été complètement ôtés par l’érosion et les parties intérieures de leur cheminées sont à découvert. Les volcans caucasiens sont en rapport avec l’emplacement des axes des plis diapirs. Leur connexion avec les gisements de naphte et de gaz est plutôt apparente, parce que la quantité des masses d’épanchement ne dépend pas directement de la qüantité et de la pression du gaz. La composition de la brèche boueuse, des eaux salées, du pétrole et des gaz des volcans de boue harmonise avec le caractère des couches profondes. Leur élimination éruptive est précédée d’une destruction de couches aqui-gazi-ou naphtifères. La genèse des volcans de boue peut être attribuée au plissement superficiel présentant des moments paroxysmatiques et ayant lieu aux zones du développement des séries contenant du gaz et de l’eau. C’est le gaz qui fournit le caractère explosif à la plupart des éruptions, mais elles ne peuvent avoir lieu que seulement aux terrains où existent des entassements profonds de la brèche boueuse. Cette brèche n’est pas mise en mouvement vers la surface par la simple pression du gaz. Ce phénomène est strictement lié avec les mouvements cryptosismiques et dans certains cas avec les véritables tremblements de terre. Entre la brèche boueuse et la brèche tectonique qu’on observe dans les segments des noyaux de percement les plus disloqués, existent toutes les formes de passage. Nous sommes en plein droit de considérer la brèche des noyaux comme élément originaire de' la boue d’épanchement. Chaque terrain affecté par les mouvements superficiels peut donner naissance aux volcans de boue, pourvu que ces mouvements aient le caractère paroxysmatique et leur couches contiennent du gaz et de l’eau, tout en conservant le caractère meuble^ avec prévalence des roches argileuses. L’ensemble de tous ces caractères se voit si souvent aux terrains récents. La présence de volcans de boue est déjà la preuve de l’existence précédente de mouvements tectoniques violents. Ils peuvent être plicatifs comme aux extrémités de la chaîne du Caucase, puis en Roumanie (volcans de Berça e Beciu) ou composés, plicatifs et disjonctifs. Ainsi s’explique l’existence de volcans de boue fossiles et actifs du territoire Transcaspien (île de Tcheleken, la zone côtière de Tchikischlar, Boya Dagh). Les dislocations récentes qui ont donné naissance aux gisements d’asphalte à Selenizza (Albanie méridionale) représentent un cas un peu divers, parcequ’il y manque l’élément gazeux et aqueux et le rôle principal a été joué par l’épanchement du pétrole asphaltique très dense, provenant des couches du miocène supérieur. Les mouvements superficiels qui peuvent donner naissance aux volcans de boue se trouvent probablement en connexion avec les autres, d’une étendue et échelle plus vaste, ayant lieu dans les profondeurs plus grandes que 1.500—2.000 mètres. Certains noyaux diapirs les plus disloqués devraient nous représenter des fragments de masses profondes arrachées de la zone limitrophe de deux mouvements à vitesse différente, l’un superficiel et plutôt fortuit, dépendant de la consistance de différentes séries des couches, et l’autre suivant seulement les grandes directions du plissement et indépendant du caractère lithologique des assises. Le troisième chapitre s’ocupe du problème de la non-migration du pétrole et de la discussion de la migration destructive (dismigration) puis de la possibilité ou plutôt de l’impossibilité de la migration créative des gisements (comigration). Les arguments de ce chapitre son puisés des gisements cas pi en s (Bakou et l’î le de Tcheleken) . L’argument principal est fourni par les détails de la repartition des couches pétrolifères divisées par les vastes nappes aquifères à composition chimique des eaux strictement liée aux diverses séries. Ce n’est pas seulement la migration verticale, mais aussi l’horizontale (suivant les mêmes couches) qui est exclue dans la majorité des cas. La répartition des intercalations argileuses la rend moins que probable. La deuxième série des arguments est fournie par l’entière absence des assises originairement pétrolifères dans le substratum de la série productive, ou par leur quantité insuffisante et surtout par la présence du pétrole plus léger aux qualités chimiques diverses, existant dans les couches miocèniques des environs de Bakou. La troisième série des arguments est fournie par l’histoire de la formation des anticlinaux pétrolifères. Dans l’île de Tchleeken ce sont précisément les conditions de la repartition du pétrole saturant bien souvent les lentilles sablonneuses du pliocène supérieur et même du quaternaire ancien puis la correlation structurale entre les niveaux pétrolifères, qui ôtent toute possibilité d’une comigration. L’histoire paléogéogra phique du terrain nous offre les arguments de la même catégorie qu’aux environs de Bakou. La fin du chapitre est consacrée à la description des imprégnations oléifères secondaires, des terrasses marines quaternaires, situées au voisinage des anciennes sources du pétrole, gisements d’ozocérite, puis de l’imprégnation dismigratoire des fissures, dont le caractère général permet de reconnaître la grande différence entre la saturation primaire et celle d’origine indubitablement secondaire. Les différents cas étudiés par l’auteur dans les autres contrées sont décrits au quatrième chapitre. Aux gisements des Carpathes f lyscheux de la Pol ogne on observe, malgré une profonde différence de l’âge et du faciès des roches pétrolifères et de leur tectonique, certains phénomènes qui permettent d’y voir beaucoup d’analogie avec ceux des formations plus récentes. On peut la constater au moins aux affleurements des roches imprégnées. La consistance pétrographique des séries pétrolifères rend la supposition de la migration verticale peu probable. Même en tenant compte des grands changements tectoniques, l’auteur ne considère pas comme possible une migration horizontale, suivant les mêmes niveaux stratigraphiques que pour les cas exceptionnels et toujours sur un espace limité. Les idées non-migrationistes exprimées dernièrement par prof. Mrazec à propos des gisements rouma in s (v. la liste bibliographique) trouvent un appui dans les mêmes arguments que l’auteur a cité pour les gisements caspiens. L’auteur commente la théorie de Kraus sur la provenance du pétrole des synclinaux en expliquant cette genèse du point de vue paléogéographique, comme strictement liée avec l’histoire des diapirs roumains dans leur développement graduel. Les gisement bituminifères du versant or iental de l’Adr iat i que (Montenegro et l’Albanie) appartiennent aux types divers. Les imprégnations des calcaires éocèniques (Dulcigno— Montenegro) appartenant aux roches absolument non-flyscheuses se rattachent à un niveau stratigraphique. Le bitume remplit les petites cavités en laissant libre la roche encaissante. L’isolement de ces imprégnations et l’absence des autres couches pétrolifères dans les environs de Dulcigno permet d’y voir un cas d’une imprégnation plutôt primaire, dont la genèse serait d’ailleurs bien difficile à expliquer. Excepté les faibles gisements pétrolifères dans le flysch albanais, la répartition du bitume dans le néogène mérite une attention toute particulière. Les assises pétrolifères néogéniques du miocène moyen jusqu’au sommet du miocène et la base du pliocène, existent dans beaucoup d’endroits de l’Albanie Méridionale. Ces gisement sont liés avec les extrémités des grands blocs anticlinaux flyscheux et marquent les limites des couches transgressives néogèniques qui occupent les synclinaux. Leur développement facial est varié, en allant du faciès marin (helvétien très fossilifère et miocene supérieur de Pahtos avec les grandes huitres) puis du faciès saumâtre et lagunaire de Selenizza (miocène supérieur — pliocène inférieur) jusqu’à une formation d’eau douce des environs de Berat (miocène supérieur). Toutes ces formations sont bien riches en fossiles qui abondent même dans les couches à pétrole. Les arguments qui nous permettent de regarder ces gisement comme in situ sont suivants: 1) l’absence du pétrole ou sa présence seulement en traces dans le substratum, 2) la richesse et le caractère général des imprégnations, 3) la repartition très caractéristique dans les intercalations argileuses où le pétrole est accumulé remplissant même les cavités à la base de ces intercalations dont le substratum n’est pas pétrolifère, 4) la densité du pétrole qui forme une sorte de passage entre l’asphalte liquide et le pétrole proprement dit; cette consistence qu’on observe maintenant, devait être la même au moment de sa formation définitive, ce qui est prouvé d’ailleurs par les amas secondaires de l’asphalte; 5) la présence des traces abondantes de la substance végétale originaire, sous la forme de morceaux de bois bituminifié à l’état d’une bituminification parfois bien avancée. Dans les couches marines fossilifères on trouve de traces d’une intense accumulation de végétaux marins, qu’on reconnaît grâce à une répartition caractéristique des coquilles dans les sables. 6) La reconstruction paléogéographique des endroits pétrolifères et le caractère superficiel des dislocations néogèniques. Les gisements d’asphalte de Selenizza ne sont que des amas secondaires de l’âge pliocènique. Ils nous donnent la preuve qtie le bitume liquide était déjà formé au moment où les dislocations superficielles l’ont forcé vers la surface. Le cinquième et dernier chapitre s’occupe des conclusions générales basées sur les faits examinés par l’auteur. Un grand nombre de gisements dont les conditions excluent entièrement la mi gration, ne permettent de la supposer que dans des limites assez restreintes. On doit seulement chercher à expliquer les conditions dans lesquelles l’accumulement de la matière organique pouvait s’effectuer. Chaque type de la roche pétrolifère montre des traits caractéristiques toujours constants. C’est d’une manière analogue et typique que gise le pétrole dans les calcai res (types cavern e u x des agglomérations du pétrole), dans les argi les, schistes et schistes argileux (gisement en gouttes qui remplissent les fissures ou les surfaces de stratification), dans les grès (type poreux) et enfin dans les sables (imprégnation entière des sables qui sont souvent hypersaturés). Ce mode de gisement est excessivement constant même si on prend les couches d’un âge géologique diffèrent. C’est la consistance de couches qui y est décisive. Plus elles sont récentes, plus elles se montrent meubles. Aux gisements anciens prévalent les grès et les argiles qui prédominent, mais la répartition des hydrocarbures liquides dans la roche encaissante dépend de sa consistance. Il n’est pas besoin de repéter, que ce sont les roches sablonneuses qui monopolisent avec des exceptions très rares, les grandes quantités du combustible. L’auteur adhèrent à la théorie végétale amplement élaborée par le feu Prof. Zuber (v. la liste bibliographique) n’admet que pour certains cas seulement l’influence, d’ailleurs accessoire, d’un accumulement des organismes zoogéniques appartenant à la microfaune. Pour les gisements flyscheux, la théorie de R. Zuber qui explique l’accumulement du détritus végétal dans les deltas tropicaux est pleinement suffisante, mais pour les gisements non flyscheux et surtout pour les formations mollassiques elle a besoin d’être élargie. Il est certain qu’il s’y agit d’un accumulement du même genre, mais se formant dans des conditions différentes. Pour les imprégnations dans les calcaires il faut supposer la possibilité d’un accumulement des végétaux sur les récifs. Pour les conditions du néogène albanais ce serait ou bien la sedimenmentation de plage avec la végétation marine, lagunaire aux matériaux mixtes ou bien sédimentation lacustre aux matériaux terrestres. Pour les gisements de Bakou la seule solution est à chercher dans la possibilité de l’accumulement de la microflore des lacs temporaires, ce qui est d’ailleurs prouvé dans beaucoup de cas. Le même argument vaudrait pour la série bigarrée de Tche- Ieken, tandis que pour les couches plus récentes de la même île l’explication est fournie par les conditions observées dans les deltas Caspiens actuels où se forment les couches sablonneuses remplies de végétaux terrestres. Les conditions pour la formation de l’huile ne sont pas encore définies par la seule présence d’un accumulement végétal. La présence du sel comme agent bituminisateur en est indispensable. C’est seulement dans les conditions d’un climat sec, ou au moins ayant des périodes arides et à la fois chaudes, que l’arrichissement du soussol des accumulements avec du sel serait possible. Dans les conditions d’un climat modéré et régulièrement humide, cela ne peut pas avoir lieu. Les exigences de ce genre nous fournissent à la même fois des arguments pour commenter; la genèse du pétrole du point de vue paléoclimatique. Outre la formation des accumulements végétaux salés, c’est encore la possibilité de leur conservation pendant leur métamorphose qui est importante. On comprend maintenant le rôle des intercalations conservantes d’argile qui nous donnent à la fois la preuve d’un ralentissement de la sédimentation. Le processus de la diagenèse pétrolifère n’exige pas toujours de grandes profondeurs. Au moins les couches pétrolifères les plus récentes, dont in situ est prouvé, contiennent du pétrole qui a pu se former sous une couverture pas plus épaisse que 200—300 mètres et dans une température pas plus élevée que 20°—30° C. Il existe une différence entre les pétroles récents, toujours „superficiels“ et les plus anciens qui ont du subir de fortes pressions. Dans ces pétroles anciens prévalent les simples hydrocarbures aliphatiques, tandis que les récents se distinguent par la prépondérance des hydrocarbures cycloaliphatiques (naphtènes). Ceci est évident. Ce n’est pas une polimérisation des hydrocarbules simples en composés qui s’effectue, mais la décomposition allant vers les éléments plus stables. Les faits observés aux gisement des bitumes le prouvent pour beaucoup de cas, donc le schémat fourni par prof. Zuber (1. c.) trouve ainsi des preuves bien plausibles. La genèse des eaux salées des gisements pétrolifères qui constituent un élément primaire, du même genre que le pétrole, mais resté probablement sans changement, serait à résoudre suivant l’analyse des possibilités paléogéographiques des bassins de sédimentation naphtogénique. L’absence presque entière de sulphates dans les eaux des gisements pétrolifères serait facile à expliquer dans les formations lacustres ou même lagunaires, mais le problème devient beaucoup plus compliqué dans les cas, où on a affaire avec les dépôts marins. Cette question ne peut pas être résolue définitivement sans admettre la possibilité des reactions biochimiques ayant lieu aux moments de la formation des dépôts aquifères. Suivant tous les faits observés aux gisements de pétrole, il faut regarder le rôle des sels solubles comme des agents bituminisateurs (sel gemme et les autres chlorures et rarement du carbonate de soude). Non seulement la présence de ces sels, mais aussi la composition chimique des eaux salées du gisements doit être en relation avec le caractère du pétrole. Bien qu’il ne soit pas possible de définir les détails de cette dépendance on réussit bien souvent à la constater. Dans beaucoup de gisements on observe l’analogie profonde entre les pétroles liés aux couches d’un âge et de faciès différents (Albanie, Tcheleken, Roumanie). Au contraire, les autres gisements dont le faciès des séries pétrolifères ne diffère que très peu, se distinguent par une grande variabilité des pétroles (Bakou). A la variabilité des pétroles se rattache une variabilité des eaux, tandis qu’à leur monotonie correspond toujours une certaine uniformité de la composition des eaux. Cette corrélation parfois assez étrange regardée du point de vue paléogéographique ou plutôt paléoclimatique, permet d’y voir les traces de l’influence du genre de la salinité sur la marche de la décomposition naphtogénique de la cellulose, surtout pendant ses stades initiaux. La formation des gisements de bitumes devrait être envisagée comme une résultante de différents facteurs à corrélation proportionnelle c’est-à-dire de la vélocité de la sédimentation et de la quantité de l’accumulement des sédiments organiques dans les futurs niveaux pétrolifères. Les séries pétrolifères, même si elles appartiennent aux formations au caractère diastrophique fortement accentué, nous montrent toujours des traces d’un ralentissement de la sédimentation. Les intercalations argileuses y jouent leur rôle bien significatif. A la sédimentation diastrophique trop véhémente se rattache au contraire, sinon un manque total du detritus organique, du moins une insuffisance qui empêche la formation d’un gisement véritable. Les conditions propices à la formation des gîtes naphtogéniques et surtout permettant la conservation de leur salinité, puis leur isolement, ne peuvent subsister que dans des conditions tout à fait spéciales. La conservation d’un gisement pétrolifère dépend grandement de sa structure. Aussi la structure anticlinale simple, comme sous la forme du pli diapir, fournit les meilleures possibilités de conservation. Mais aussi la forme monoclinale où la majeure partie des assises pétrolifères peut etre mise sous l’influence destructive de l’atmosphère n’amène pas l’épuisement entier du terrain pétrolifère. Si les couches productives du gisement entamées par l’érosion perdent la majeure partie de leur valeur industrielle, le pétrole ne disparait qu’aux couches directement soumises aux influences de l’atmosphère. On suppose bien volontiers que les couches éloignées des coupoles dont le faciès permetterait d’y supposer l’existence du pétrole, actuellement disparu, en contenaient jadis. Mais cette opinion n’est pas juste. L’examen minutieux des gissements fortement érodés nous prouve, que le pétrole ne disparait pas des couches sans laisser des traces et si on ne le trouve pas ce n’est qu’une preuve assez évidente qu’il n’a jamais existé dans de tels niveaux. L’étroite corrélation entre la forme anticlinale des gisements et leur richesse ne se laisse pas commenter par le développement graduel de leuer tectonique, mais par les raisons paléomorphologiques des gisements in statu nascendi. Le profil des plis diapirs si changeant nous le prouve d’une manière bien évidente. Nous savons d’après l’observation des conditions actuelles, que l’accumulement du détritus organique peut avoir lieu surtout dans le voisinage immédiat des bords de lacs et de lagunes, aux îlots et aux banquises. Les eaux accomplissent la segrégation des matériaux inorganiques et déposent aussi le détritus terrigénique que l’halogénique dans la zone agitée par les vagues. Ces îlots, banquises au côtes émergeantes ne sont dans la plûpart des cas, que des anticlinaux naissants. Ce schémat assez simple, ne se laisse pas tracer avec la même netteté pour les gisements flyscheux. Leur tectonique suit les lignes d’une étendue beaucoup plus vaste, et les stades antérieurs de leur plissement ne sont pas à étudier avec la même précision. D’ailleurs ces gisements sont les plus anciens et leur connaissance entière n’est jamais si accessible que dans le premier cas. Ces lacunes ne nous permettent pas d’élucider tous les dé tails de la structure de ces gisements en connexion avec la répartition du pétrole. Tout en tenant compte des changements qu’ont dû subir ces gisements sous l’influence de l’orogenèse beaucoup plus intense qu’au cas du plissement diapiroïde, on peut aussi y supposer la corrélation paléogéographique entre les zones naphtogéniques et les zones stériles, au faciès subsistant mais aux conditions changeantes d’accumulement des dépôts organiques. Le fait si connu que les niveaux pétrolifères ne sont presque jamais isolés mais qu’ils apparaissent dans les différentes séries superposées, même si leur faciès ne reste pas constant, fournit des preuves que les conditions naphtogéniques peuvent montrer une grande longévité et liées aux certaines zones, se repéter dans des conditions du faciès et du genre de la sédimentation différentes. Les gisements au faciès flyscheux reconnus par prof. Zuber (1. c.) dans différents terrains: depuis le paléozoique jusqu’au paléogene, présentent toutes les qualités qui leur permettent une longue conservation. Les gisements liés avec les formations du type mollassique au contraire ne sont pas durables. Cela est dû aux conditions différentes de leur formation. Tandis que les gisements flyscheux appartiennent aux terrains du plissement profond, les gisements „mollassiques“ ne sont que superficiels. C’est pourquoi ils se conservent seulement dans des conditions tout à fait exceptionnelles. La limite entre les deux types est assez nette; qu’on classifie ces deux types principaux selon leur faciès, ou selon la profondité de leur plissement, cela n’a pas d’importance. Tous les deux genres de dénomination se correspondent réciproquement.

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