Etude de l'altération d'une roche-mère exposée aux conditions atmosphériques : Identification de nouveaux marqueurs biologiques polyterpéniques

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Grosjean
• Direction : Pierre Albrecht
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Oxydation

Produits pétroliers

Parisien, Bassin (France)

Biodégradation

Hydrocarbures

Résumé

Dans le cadre de cette thèse, plusieurs aspects liés à l'altération des produits pétroliers exposés aux conditions atmosphériques ont été étudiés. Le premier chapitre est dédié à l'étude de l'impact de l'altération sur la composition moléculaire de la matière organique d'une roche mère du bassin de Paris, affleurant en surface et soumise aux conditions naturelles. Malgré un degré d'altération important sur un plan quantitatif, mis en évidence par des analyses globales, les conséquences de l'exposition du sédiment aux conditions atmosphériques sur les distributions de biomarqueurs se sont révélées relativement modérées. Au niveau moléculaire, le phénomène le plus spectaculaire lié à l'altération en surface est la disparition des métalloporphyrines à l'affleurement. Des analyses quantitatives par spectrophotométrie UV/visible et des analyses par CLHP des profils de nickel- et de vanadylporphyrines le long de la colonne sédimentaire montrent que l'altération affecte principalement les nickelporphyrines ainsi que les structures présentant des exocycles sur leur noyau porphyrinique. Des simulations d'oxydation réalisées sur des mélanges de nickel- et de vanadylporphyrines naturelles, corroborant les observations faites sur les échantillons naturels, suggèrent fortement que l'oxydation abiotique est le mécanisme principal responsable de la dégradation des métalloporphyrines dans le sédiment. Dans le deuxième chapitre, trois nouveaux hydrocarbures saturés polycycliques hautement cyclisés ont été isolés d'une roche bitumineuse et identifiés par RMN. Ces composés résultent de la transformation dans le sous-sol de précurseurs polycycliques polypréniques formés par cyclisation de polyprénoi͏̈des réguliers insaturés tout trans. L'absence de certains groupements méthyles sur les structures de ces nouveaux composés fossiles permet de donner des indices quant à la structure éventuelle de leurs précurseurs biologiques, d'origine encore inconnue à l'heure actuelle.

In the present study, several aspects related to the weathering of geological samples exposed to atmospheric conditions were studied. The first chapter was devoted to the study of the weathering impact on the molecular composition of the organic matter of a source rock from the Paris basin, superficially outcropping and therefore, exposed to natural conditions. Despite a quite important weathering level, as deduced from global analyses, the effects of weathering on the biomarker distributions revealed to be relatively moderate. At a molecular level, the most striking phenomenon related to the superficial weathering is the disappearance of the metalloporphyrins at the outcrop. Quantitative analyses by UV/visible spectrophotometry and HPLC analyses of the nickel and vanadylporphyrin distributions reveal that weathering mainly affects nickelporphyrins and structures bearing exocyclic rings. Oxidation experiments on a mixture of natural nickel and vanadylporphyrins, in full agreement with the observations deduced from the natural geological samples, strongly suggest that abiotic oxidation is the main weathering process responsible for the degradation of the metalloporphyrins in the sediment. In the second chapter, three novel polycyclic highly cyclised alkanes were isolated from a bituminous rock and characterised by NMR. These compounds result from the diagenetic transformation of biological polycyclic polyprenoid precursors formed by cyclisation of regular all-trans polyprenoid. The absence of specific methyl groups on the structures of these fossil compounds gives clues to the structure of their biological precursors whose origin is still unknown.