Géologie structurale

La géologie structurale étudie la géométrie des corps rocheux déformés (plis, failles, fractures) et les mécanismes qui les ont produits. Pour le pétrolier, elle est indispensable : la plupart des gisements sont piégés par des structures (anticlinaux, blocs basculés limités par des failles), la fracturation contrôle la productivité de nombreux réservoirs, et l’état de contraintes en profondeur conditionne la stabilité des puits et la fracturation hydraulique. Le bassin de Termit, où se trouvent les champs d’Agadem, est un rift dont les pièges sont majoritairement liés à des failles normales ; il sert de fil conducteur au cours. Le cours traite des contraintes et des déformations, du comportement mécanique des roches et des fractures, des failles, des plis et des grandes structures tectoniques, et enfin des méthodes de description géométrique (orientation, cartes, coupes, stéréogrammes).

Objectifs d’apprentissage

• Définir contrainte, contrainte effective et déformation ; calculer la contrainte verticale et utiliser le cercle de Mohr.
• Expliquer le comportement élastique, fragile et ductile des roches et appliquer le critère de Mohr-Coulomb.
• Décrire et classer failles, plis et fractures, et relier les régimes de contraintes (Anderson) aux structures observées.
• Mesurer et exprimer l’orientation d’un plan et d’une ligne ; calculer pendage apparent, épaisseur vraie, rejet de faille.
• Lire une carte géologique ou une carte isobathe et construire une coupe ; reconnaître les pièges structuraux.

Prérequis

Géologie générale (roches, tectonique des plaques, temps géologiques), trigonométrie de base (sinus, cosinus, tangente).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Contraintes et déformations
2. Leçon 2 — Comportement mécanique des roches et fractures
3. Leçon 3 — Failles, plis et structures tectoniques
4. Leçon 4 — Géométrie des structures géologiques : mesures, cartes et coupes

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 10 h de CM, 10 h de TD, 10 h de TP (boussole, cartes, stéréogrammes), 30 h de travail personnel ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (comptes rendus de TP, quiz, devoir) pour 40 % et examen terminal écrit (exercices de calcul, construction de coupe, questions de cours) pour 60 %.

Bibliographie

• Davis G. H., Reynolds S. J., Kluth C. F., Structural Geology of Rocks and Regions, Wiley.
• Fossen H., Structural Geology, Cambridge University Press.
• Mercier J., Vergely P., Tectonique, Dunod.
• Ragan D. M., Structural Geology: An Introduction to Geometrical Techniques, Cambridge University Press.
• Zoback M. D., Reservoir Geomechanics, Cambridge University Press.