L ES FAILLES POLYGONALES

Les systèmes de failles polygonales (Cartwright, 2011) sont définis par la présence d'un réseau de failles normales qui affectent un intervalle stratigraphique bien délimité et dont la vue en carte ne met pas d'orientation préférentielle en évidence (Cartwright & Lonergan, 1996).

La formation des failles polygonales semble être contrôlée par la taille des grains des sédiments qu’elles recoupent ainsi que leur minéralogie ; en particulier des sédiments argileux enrichis en smectite qui semblent jouer un rôle prépondérant dans la formation de ces structures (Cartwright & Dewhurst, 1998 ; Dewhurst et al., 1999). Les mécanismes de formation des failles polygonales sont encore assez controversés dans la littérature. Le processus le plus couramment admis aujourd’hui a été proposé par

Cartwright & Lonergan (1996), qui suggèrent que les failles polygonales se forment grâce

a un processus de contraction des sédiments, qui expulsent les fluides interstitiels, très précocement, au début de la compaction. Plus récemment, une hypothèse mettant en scène des réactions diagénétiques provoquant des changements de volume pendant la phase d’enfouissement précoce a également été mise en avant (Cartwright, 2011: Shin et al., 2010).

Dans la zone d’étude, les sédiments de la tranche Pliocène-Actuel sont intensément affectés par la présence de failles normales à faible rejet et très rapprochées, appelées les failles polygonales, ce qui forme un intervalle dit « haché faillé » présent dans tout le bassin du Bas Congo (Gay et al., 2004), comme le montre la Figure 24. Ces failles polygonales semblent s’enraciner à la base du Pliocène et s’amortir en sub-surface, à environ 100 ms twt sous le fond de l’eau (Figure 24).

Figure 24 :Profil sismique orienté SW-NE illustrant le dense réseau de failles polygonales qui s’enracine à la base du Pliocène et s’amortit en sub-surface (profondeur donnée en twt = temps double).

- 64 - Sur une vue en carte, l’intersection de ces failles polygonales avec un horizon sismique montre l’évolution de la forme du réseau de faille vers le bas de la pente (Figure 25) :

- En haut de pente, le réseau de faille n’est pas très dense et forme des structures polygonales assez larges.

- En milieu de pente, le réseau de faille se densifie et forme des petites structures de direction aléatoire ne définissant pas de formes géométriques distinctes.

- Dans la partie la plus profonde, le réseau de failles polygonales semble être aussi dense mais surtout plus structuré, car il définit des formes géométriques bien distinctes, plus proches des géomètries de type « mud-cracks ».

Figure 25 :Carte isochrone d’un horizon sismique à l’intérieur de l’intervalle « haché-faillé », superposée à une carte des pendages, qui illustrent la section de ce réseau de

- 65 -

VII. C

Le bassin du Bas Congo est initié par l’ouverture de l’océan Atlantique Sud au Crétacé inférieur. Il est caractérisé par la présence d’un important niveau salifère aptien sur lesquels vont fluer les unités sédimentaires post rift créant ainsi un domaine en extension en haut de pente qui évolue vers des contraintes compressives en bas de pente. La sédimentation post rift s’organise principalement en deux super-unités : une unité aggradante de l’Albien à l’Oligocène inférieur et une unité progradante, avec la mise en place du cône du Congo, à partir du début de l’Oligocène jusqu’à l’Actuel.

La zone étudiée pendant cette thèse se situe dans la partie amont de la pente correspondant au domaine en extension. De plus cette étude se concentre sur l’intervalle Mio-pliocène, marqué par une progradation générale de la marge.

Depuis la base du Pliocène, la sédimentation sur le talus correspond principalement à des argiles hémipélagiques, qui sont le siège d’un important réseau de failles polygonales. Les taux de sédimentation sur le talus, pour la partie supérieure correspondant aux 80 premiers mètres sous le fond de l’eau, sont de l’ordre de 30 cm/ka.

Ces informations sont capitales dans la compréhension de la distribution des dépôts dans le bassin et de leur nature. Cela permet de mieux situer les corps réservoirs dans le bassin, et d’identifier ainsi des réservoirs temporaires pour les fluides ainsi que des chemins de migration potentiels représentés par les failles normales majeures et ou les failles polygonales.

- 67 -

CHAPITRE DEUXIEME : MATERIELS ET

- 68 -

I. INTRODUCTION

Ce chapitre présente les données utilisées dans cette étude et leur utilisation dans le but de mieux caractériser les échappements de fluide sur la zone d’intérêt. Les travaux présentés dans la suite de ce manuscrit sont basés sur l’analyse de données géophysiques (correspondant principalement à de la sismique 2D et 3D), sédimentologiques et géotechniques. Ces données ont été acquises au cours de plusieurs campagnes océanographiques menées de 1992 à aujourd’hui.

La première partie est consacrée aux données sismiques qui ont une place prépondérante dans l’étude des migrations de fluides présentée ici. Ces données sont de nature (2D, 3D) différentes, et de résolutions variables (de quelques centimètres à une dizaine de mètres).

En outre, la zone d’étude dispose d’un jeu de données très riche qui permet d’aborder l’étude de la remobilisation des sédiments sous l’effet du gaz sous différents angles, avec des outils différents apportant des informations à différentes échelles.

La seconde partie présente les différents carottages utilisés ainsi que les données de pénétration.

La troisième partie présente les données acquises par le robot sous-marin (ROV) comprenant des vidéos du fond de l’eau, des prélèvements des eaux de fond pour analyses en éléments dissous (CH4, Fe, Mn) ainsi que des prélèvements d’échantillons de roches carbonatées.

La quatrième partie correspond aux analyses effectuées sur ces échantillons de roche et comprennent une étude pétrographique sur lames minces, au microscope optique et au MEB, ainsi que des mesures isotopiques du carbone et de l’oxygène.

- 69 -

II. LES DONNEES GEOPHYSIQUES