Restauration géologique

La coupe utilisée pour la modélisation de bassin est équilibrée à l’aide du Logiciel LOCACE® au niveau du synclinal de Lac des Huit-Milles pour montrer les cohérences géométrique et structurale. Ensuite nous verrons l’étape de backstripping utilisé dans Temis2D® pour représenter l’évolution du bassin dans le temps afin de vérifier la cohérence pour l’histoire d’enfouissement des roches-mères.

C.1. Étape de restauration avec LOCACE®

L’interprétation structurale d’un profil sismique peut être validée géométriquement, c’est la restauration. Les interprétations acceptables sont équilibrables et les géométries des périodes de pré- et de syn-déformation sont cohérentes dans ce cas. L'hypothèse de base pour équilibrer une section est la conservation du matériel pendant la déformation dans la direction du transport. Des contradictions évidentes et persistantes sur la section peuvent être expliquées par des mouvements de matériel hors du plan de la section.

Parmi les méthodes d’équilibrage, il y a la déformation en cisaillement simple (simple shear) ou l'approche couche par couche (flexural slip). Le premier mode de la déformation préserve les distances dans une direction donnée, tandis que le second préserve la longueur et l’épaisseur des couches (Figure IV.6).

On peut citer aussi l'écoulement ductile (ductile flow) et la rotation rigide (rigid rotation).

Figure IV.6 : Principaux modes de déformation (modifiée d’après Moretti et al., 2007).

LOCACE® utilise ce principe de flexural slip pour restaurer et l'utilisateur peut choisir d'accorder la priorité à la conservation des longueurs ou à la conservation des épaisseurs (Moretti et Larrère, 1989).

Pour la restauration, d’autres principes existent comme le back-stripping que le logiciel Temis2D® utilise et que nous allons décrire dans le paragraphe suivant car ce type a été aussi appliqué sur notre cas d’étude.

La rétrodéformation se porte sur le cœur du synclinal jusqu’au doublet Val-Brillant- Sayabec, pour vérifier si le modèle structural est géologiquement juste. Le synclinal est du type bassin transporté (piggy-back) et la faille de Shickshock Sud a joué tardivement en décrochement. Les ceintures acadienne et taconienne sont séparées par le mélange du Ruisseau Isabelle qui est considéré comme un mélange tectonique (Malo et al., 2001) et par la discordance taconienne. Les formations sous la discordance font partie de la ceinture taconienne, ainsi il est difficile de retrouver leur forme initiale au début de l’orogénèse acadienne. À cette période, les formations taconiennes sont déjà déformées et sont probablement redéformées lors de l’orogénèse acadienne. Il est difficile de trouver la forme initiale du mélange de Ruisseau Isabelle qui a dû fluer au cours de la déformation et sur lequel le synclinal a dû glisser. La ceinture taconienne située sous la faille de Shickshock Sud est considérée comme du socle sur lequel la ceinture de Gaspé s’est mise en place.

On se bornera donc aux formations strictement acadiennes contenues dans le synclinal pour valider l’équilibrage de la coupe. Cette restriction est d’autant plus valide que, dans le cadre de la modélisation de bassin, on ne s’intéresse qu’aux roches mères potentielles de la ceinture acadienne.

Il est possible de déplier les couches du synclinal du Lac des Huit-Milles en prenant le doublet du Val-Brillant - Sayabec comme surface de référence (Figure IV.7). On observe bien une cohérence dans la déformation. Cette étape vérifie donc bien l’interprétation structurale qui a été faite du synclinal.

Figure IV.7 : Coupe restaurée avec le doublet Val-Brillant - Sayabec comme niveau de référence.

C.2. Étape de restauration avec TEMIS2D®

La modélisation de bassin avec Temis2D® est basée sur le principe de back-stripping pour le module de restauration qui consiste à décompacter verticalement les strates à partir des courbes porosité/profondeur. Cette méthode est fondée sur les courbes de compaction normale, sur les variations eustatiques du niveau des mers et sur la paléobathymétrie. La réduction de porosité accompagnant l’enfouissement est considérée comme un phénomène

physique au cours duquel l’eau est expulsée, en négligeant les effets de la diagénèse minérale, ainsi que le transport des espèces minérales en solution sur les grandes distances. C’est-à-dire qu’il prend en compte la compaction progressive des sédiments et la subsidence au cours du temps, ainsi le module de restauration ne prend pas en compte les mouvements latéraux tels des décrochements ou des chevauchements.

Une fois cette étape finie, suit l’étape de la simulation des pressions, de l’évolution des roches mères et de l’évaluation pétrolière.

Le logiciel Temis2D® permet de retrouver le modèle dans le passé avec la méthode de backstripping. Ce type de modélisation est acceptable si on considère que le synclinal a subi peu de déplacements latéraux. Les surfaces des différentes formations sont reprises ainsi que les différentes structures utiles et nécessaires pour la modélisation. Ensuite on applique différentes propriétés comme la lithologie ou la porosité pour chaque formation.

Une fois que la coupe à l’âge actuel est construite avec les différentes propriétés pour chaque cellule (Figure IV.8), il est possible de calculer la déformation au cours du temps par backstripping (Figure IV.9). Le logiciel de modélisation opère la rétrodéformation pour chaque étape indiquée, on peut observer le résultat et le contrôler (Figure IV.10). Pour cette étude où l’objectif est l’évaluation pétrolière, le plus important pour que le résultat de l’évolution des roches mères soit représentatif, il est important de connaître les environnements de dépôts, l’enfouissement et l’érosion de chaque formation.

Figure IV.8 : Modèle avec la propriété lithologique de chaque formation (Bêche et al., 2007).

Figure IV.9 : Modèle représenté avec le maillage vertical guidant la déformation (Bêche et al., 2007).

Figure IV.10 : Reconstruction de l’évolution du bassin au cours du temps avec les différentes propriétés lithologiques des formations représentées jusqu’à l’âge actuel (Bêche et al., 2007).