C'est une des 4 idées pour l'origine du pétrole abiotique. L'idée vient de 3 constatations:

• Les zéolithes sont utilisés dans l'industrie comme de puissants catalyseurs pour la production de pétrole synthétique.
• Ils se forment en grande quantité dans les rifts et dans le rift de l'est africain (afars) il a été signaler l'odeur du pétrole.
• Les gisements de pétrole de la mer du nord, de l'arabie saoudite, des cotes brésiliennes, venezueliennes et gabonaises se trouvent en dessous directement d'une épaisse couche de sels ( NaCl KCl CaSO4 ). Les salifères de l'iran, en surface, sont proches des gisements de pétrole.

Cette idée peut être en complément de la diagénèse des clathrates.

29.01.2014

Je recopie ici le chapitre sur les zéolites de l'article pétrole prébiotique lors de son remaniement pour publication. Le début correspond à la définition de cette idée ci-dessus.

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C'est une des 4 idées pour l'origine du pétrole abiotique. L'idée vient de 3 constatations:

- Les zéolithes sont utilisés dans l'industrie comme de puissants catalyseurs pour la production de pétrole synthétique.

- Ils se forment en grande quantité dans les rifts et sur la croûte océanique au niveau des rides médio-océaniques ( voir faciès zéolithe). Dans le rift de l'est africain (afars) il a été signaler l'odeur de pétrole issue des concrétions salines(*).

- Les gisements de pétrole de la mer du nord, de l'arabie saoudite, des cotes brésiliennes, venezueliennes et gabonaises se trouvent en dessous directement d'une épaisse couche de sels ( NaCl KCl CaSO4 ). Les salifères de l'iran, en surface, sont proches des gisements de pétrole.

• Du processus de Fischer-Tropsch à la géologie des zéolithes.

- Le processus industriel: haute température (environ 300°C), faible pression (quelques dizaines d'atmosphères) et zéolithes uniquement synthétiques. Cela ne ressemble ni au processus de subduction (hautes pressions, hautes températures) ni au processus de diagénèse (hautes pressions, faibles températures).

- Dans le rift des Afars concrétions cristallines ressemblant aux zéolithes avec odeur de pétrole.

- Les zéolithes se forment dans les sources hydrothermales: Dans les dorsales océaniques comme les clathrates de Charlou (2002) ou plus lentement sur les flancs. Exemple de la Mer Rouge.

- Les strates salifères contiendraient des zéolithes à leur base. La symétrie des strates salifères entre le Gabon et le Brésil (Tupi) laisse penser que ces strates se sont formées au commencement du rift à l'image du rift des Afars.

- Pourquoi y a-t-il des éruptions de natro-carbonatites au rft des Afars? Ces sels participent-elles à la formation de la strate saline?

- Les zéolithes en AlPO et les alkyl-ammonium en rétro-action avec la formation des zéolithes.

• Formation géologique de la poche de pétrole prébiotique en diagénèse.

- Le scénario imaginé comprend la suite de haut en bas: couche salifère, clathrates de gaz, zéolithes, poche de pétrole (gaz huile eau) et substrat rocheux. Les produits de la catalyse des clathrates par les zéolithes tombent dans l'huile et forment des vésicules qui migrent vers l'eau pour y former des liposomes. L'intérêt de ce processus c'est l'individuation des liposomes et la séparation entre soupe prébiotique et le minéral constitué de zéolithes (AlSi).

Cependant ce scénario ne deviendra plausible que si on résout dans le détail les processus géologiques à l'origine de la formation des strates salifères, de celle des zéolithes naturelles et de leurs distribution, ainsi que l'agencement géologique de la poche de pétrole prébiotique avec les zéolithes et la strate salifère.

- Le problème de la formation des strates salifères immenses: salifères nordiques (Norvège), Brésil, Gabon et Iran.

. L'évaporation ne peut expliquer une épaisseur de 2 km de sels; l'évaporation de 1000 m de profondeur d'eau de mer ne donne que 16 m d'épaisseur de sel (ref.).

. Qu'elle est la nature de ces sels? Seulement des chlorures ? ou bien des sulfates (gypse) et des carbonates (calcaire) aussi?

. Une hypothèse avancée est le dépôt des sels par stratification de la densité de l'eau en profondeur (ref.).

. Est-ce que les natro-carbonatites interviennent-elles dans la formation des strates salifères? Certains volcans du rift est-africain en crachent d'énorme quantités (ref.).

- Les zéolithes naturelles: Dans la littérature les zéolithes naturelles se trouvent dans les sources hydrothermales aériennes près des volcans, et en petite quantité seulement. Et même dans les Afars où on a de grandes surfaces de concrétions cristallines, leur épaisseur est au plus de quelques mètres. Mais cela n'a rien à voir avec les grandes étendues de la taille d'un département ou d'un pays grand comme la France (salifère nordique) ou d'une épaisseur mesurée en km (2 km pour Tupi).

- Agencement géologique des couches: roche/sel/clathrates/zéolithes/poche de pétrole/roche de la base.

. L'agencement qu'on observe actuellement, après formation du pétrole: On peut supposer que l'agencement observé est fait de façon séquentielle dans le temps, comme dans les théories géologiques classiques. Cependant, même dans ce cas, comme on n'a aucune information sur les zéolithes qui ont existé ou qui existent (mais qu'on n'a pas chercher à identifier) et que les clathrates ont été transformés en pétrole, on ne connaît pas la disposition initiale des zéolithes (Z), des clathrates (C) et de la poche de pétrole (P). Dans ce qui suit on suppose que la strate salifère et la roche de base sont imperméables aux gaz et aux liquides. Il y a 4 configurations possibles:

a P/Z/C les molécules produites traversent l'eau pour arriver à l'huile.

b Z/C/P les molécules produites traversent C et tombent dans l'huile.

c P/C/Z les molécules produites traversent l'eau et C pour arriver à l'huile.

d C/Z/P les molécules produites ne traversent ni l'eau ni C et tombent dans l'huile.

L'agencement (d) correspond au scénario imaginé plus haut et à la séquence géologique apparente "sel du rift(zéolithes), clathrates de gaz (produits par les dorsales) et finalement dépôt de la couche de sel par stratification de l'eau bien plus tard". Cet agencement semble aussi réaliste puisque c est constitué de cages non ordonnées ne laissant pas passer les produits de la catalyse (b et c), et que les gaz sont plus compressibles que les liquides, compression par le poids vers le bas (d et non a). Les zéolithes, elles, sont structurées et laissent passer certaines molécules seulement. C'est leur fonction de tamis moléculaire en plus d'être des catalyseurs. La disposition où clathrates et zéolithes sont imbriquées entre-elles (car leurs structures en cages laisseraient penser que cela soit possible), conduirait au résultat du d et c.

. Un agencement hypothétique hardi qui expliquerait en partie l'origine du sel en plus de l'agencement d ( et ou c), c'est que la diagénèse agit sur le mélange sels (dont phosphates), argiles et gaz sous forme de clathrates.

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30.1.2014

1ère ébauche sur les zéolites pour l'article "pétrole prébiotique" que je dois soumettre au COSPAR2014 le 14.2.14 en se basant  sur la copie précédante du 29.1.2014 ci-dessus.

     La diagénèse des clathrates a abouti à l'exemple du gisement de TUPI qui pose une grande énigme: l'épaisseur de sel qui se trouve au-dessus, soit 3 km et 2 km de roches encore au-dessus. Par ailleurs j'avais mentionné l'utilisation des zéolites pour la synthèse industrielle du pétrole abiotique lors de l'étude de la possibilité d'une origine géochimique de la poche de pétrole prébiotique. Or les zéolites sont constitués de silicates d'Al ou d'alumino-phosphate (type AlPO4) dont les espaces vides sont occupés initialement par des cations (Na K Ca Mg ...) et des molécules d'eau et où peut se dérouler une catalyse.

     La question suivante se posait alors:  ets-ce que les zéolites peuvent intervenir dans un processus géochimique, à grande échelle, dans la synthèse du pétrole prébiotique? Mon intérêt pour cette question est devenu primordial quand ma curiosité a été aiguisée par la lecture d'un article sur la description des concrétions salines dans le rift des Afars dans l'Afrique de l'Est (Eitan Haddock,"La naissance d'un océan", 2009. Pour La Science n° 376 page 45). Or E. Haddock mentionne clairement les odeurs d'hydrocarbures qui se dégagent  de ces concrétions. Cet indice géochimique m'a poussé à faire des recherches sur les rifts anciens et je suis tombé sur la théorie du parallélisme entre les formations géologiques des gisements de pétrole du Gabon et du Brésil qui se sont produites au début de la séparation des 2 plaques tectoniqies, africaine et américaine. Or on est dans la même situation que celle du rift des Afars, mais en plus avec des strates salines de quelques kms d'épaisseur. Il est alors tentant de répondre par oui à la question: il est possible que les zéolites interviennent à un niveau géochimique  dans la synthèse du pétrole prébiotique.

   Mais revenons à la diagénèse des clathrates de gaz que nous avons supposée se dérouler pour la formation de la poche de pétrole prébiotique. Nous avions calculé, au niveau de Tupi, que la profondeur sous le plancher océanique conduisait à des températures autour de 150°C et des pressions autour de 2 kbars.  Ces conditions sont celles aussi du faciès géologique des zéolites : 50-150°C et une profondeur sous terre de 1 à 5 km. Après diagénèse ( 1er km ) du mélange clathrates/sédiments est-ce qu'on amorce pas le faciès zéolitique? Nous aurons alors une formation de clathrates et de zéolites tout deux formés de cavités, le 1er constitué de cages d'eau piégeant les gaz et le second de cavités favorisant la catalyse. De là à penser que la poche de pétrole prébiotique a pour origine ces formations géologiques, il n'y a qu'un pas. Mais est-il raisonable  de proposer un tel modèle abiotique alors que tous bles travaux d'exploration pétrolière se font dans la théorie du pétrole fossile et que tous se basent sur les données organiques mesurées dans les roches attestant de leur origine fossile? Mais est-il irraisonable d'envisager la formation du pétrole abiotique quand aucune vie n'existe encore? Est-il irraisonable de mettre en parallèle l'origine théorique du pétrole abiotique avec la formation de quantités astronomiques d'hydrocarbures sur Titan, loin de toute photosynthèse et dans des conditions de froid extrême? Certes on pourrait un jour démontrer que les hydrocarbures de Titan sont le fait de bactéries. Mais nous seront toujours dans la situation où l'hypothèse des poches de pétrole prébiotique reste plausible et en plus sans l'abondance de la production organique dûe à la photosynthèse. La situation sur Terre, c'est que les 2 processus, fossile et abiotique, peuvent coexister en même temps et le fossile tellement envahissant qu'il serait difficile de démontrer l'existence de l'abiotique.

   Sans aller plus loin dans la polémique, il est évident que la considération de la combinaison des clathrates et des zéolites nous éclaire d'un jour nouveau et sur l'hypothèse de la poche prébiotique et sur la théorie du pétrole fossile. La poche de pétrole fossile, nous verrons plus loin l'intérêt d'étidier les processus qui s'y déroulent. Ces processus sont conditionnés par les hautes pressions qui s'y trouvent, de quelques centaines de bars, ainsi que par son environnement gazeux et minéral. C'est la situation où se trouverait l'évolution moléculaire de la poche prébiotique quand les 1ers êtres vivants apparaitront et que les zéolites disparaitront comme dans Tupi, ne restant que du sel.

    Pour la poche prébiotique j'avais envisagé que les liposomes se formaient à partir des vésicules d'eau dans l'huile (voir chimio-osmose prébiotique) qui auraient migrées vers la phase eau en incorporant le 2ème feuillet lipidique. J'avais invoqué la formation du pétrole abiotique dans des roches poreuses pour augmenter la surface de catalyse, ce pétrole migrant ensuite vers la poche. Le mélange clathrates/zéolites me parait plus prometteur car savons que les zéolites catalysent de nombreuses réactions de la chimie organique, outre les hydrocarbures (*). Certes l'idée de roche poreuse était adéquate puisque je l'envisage comme pour le pétrole fossile et le pétrole synthétique sans zéolite, mais ses propriétés catalytique étaient limitées aux hydrocarbures. Les produits de la catalyse par zéolites étant plus riches en molécules très diverses feraient évoluer plus rapidement  les vésicules aqueuses dans l'huile. Cependant si le rôle de la roche poreuse reste limité et flou, les zéolites posent un gros problème géochimique: comment disparaissent-ils pour ne laisser qu'une épaisse couche de sel? Car les épaisses couches de sel sous-marines ne peuvent s'expliquer par le seul processus d'évaporation. Il a été calculé qu'une mer de 1000 m de profondeur ne produirait qu'une couche de sel de 16 cm (*)!  Il a été suggéré aussi des processus de dépots de sel par les courants marins. Mais l'origine de ces couches immenses en surface et en épaisseur restent d'actualité. Les gisements de pétrole de la mer du nord, de l'Arabie Saoudite, des cotes brésiliennes, venezueliennes et gabonaises se trouvent en dessous directement d'une épaisse couche de sels ( NaCl KCl CaSO4 ). Les salifères de l'Iran, en surface, sont proches des gisements de pétrole aussi.

   En conclusion l'étude des zéolites dans l'optique de la poche de pétrole prébiotique m'a convaicu que tout se focalise autour de ses conditions de pression et de température: 150°C et 2kbars. Ce sont:

• La diagénèse des clathrates,
• puis le début du faciès géologique des zéolites,
• l'adaptations des bactéries aux grandes pressions autour de 1,5 kbar avec simplification des protéines (*),
• des réactions de chimie organique qui se déroulent plus facilement à ces pressions alors que certaines ne peuvent même pa s'effectuer aux conditions standard d'un laboratoire. C'est ce qu'on appelle la chimie verte (*).
• la possibilité que l'évolution moléculaire prébiotique puisse se dérouler, dans les mêmes conditions de pression et de température, dans les profondeurs des mers de Titan et qui expliquerait les grandes quantités dhydrocarbures qu'on y a trouve.