Les analyses élémentaires des kérogènes ont permis de classer les kérogènes en quatre types (I, II, III et IV) qui se distinguent par différents rapports atomiques H/C et O/C. A chaque type correspond une nature et/ou une origine particulière. Les domaines d'existence des trois principaux types et le type IV sont visualisés dans le diagramme de van Krevelen (1961).
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- Le type IV correspond à du matériel organique continental ou marin caractérisé par un rapport H/C faible et associé à de très fortes valeurs de O/C.Cette famille correspond à du matériel remanié ou très oxydé. Des kérogènes typiques de cette famille ont été observés dans des sédiments d'âge Crétacé de la baie de Biscaye (Espagne). Ils ne constituent aucun gisement d'intérêt économique.
De nombreux kérogènes de roches mères (Bassin de Paris, Formation Monterey ‹Californie‹, Vena del Gesso ‹Italie‹ ...) ou de charbons (Illinois n°5 et n°6, des lignites de Mequinenza ‹ Espagne‹, tourbes et charbons bitumineux de Nouvelle Zélande) présentent des teneurs en soufre remarquables (jusqu'à 17% en poids de kérogènes) et sont caractérisés par des rapports atomic S/C supérieurs à 0,04 et parfois proches de 0,1 conduisant à la définition de sous-types de kérogènes à partir des types classiques I, II et III : types I-S, II-S et III-S. Ces fortes valeurs de rapports atomiques sont en relation avec le processus de préservation de la MO appelé "sulfuration".
Les roches mères de ce type sont particulièrement étudiées. En effet, la présence de S dans les kérogènes est à l'origine d'une génération très précoce de pétroles (faibles profondeurs d'enfouissement). D'autre part, le S est un poison pour les catalyseurs utilisés en raffinage. Enfin, les émissions de gaz après combustion (dans un moteur ou une chaudière) d'essences ou de fuels riches en S sont responsables de nombreuses pollutions de l'environnement (pluies acides).
Maturité thermique : Les rapports atomiques H/C et O/C sont également caractéristiques du stade de maturité thermique atteint par la MO sédimentaire. Les kérogènes des différentes lignées une fois enfouis peuvent subir une évolution (maturation) contrôlée par la température et le temps. Cette évolution correspond à une modification des structures chimiques et à la génération d'huile et de gaz (voir Fig. 1, 2). Ces stades de maturation peuvent être illustrés excepté pour le type IV (stérile) dans le diagramme de van Krevelen (1961) car les rapports atomiques H/C et O/C vont évoluer au cours de l'histoire géologique du sédiment. Les chemins d'évolution des couples (H/C;O/C) des 3 lignées convergent tous vers un pôle carboné pur, le graphite, mais 3 grandes étapes ont pu être mises en évidence :
Diagenèse : le rapport O/C diminue fortement (pertes des fonctions oxygénées) ; CO2 et H2O sont formés. Comme la MO de type III est la plus riche en fonctions oxygénées, elle apparaît comme la plus transformé à ce stade.
Catagenèse : Dans un second temps, le rapport H/C diminue très fortement alors que O/C reste approximativement constant (production d'huile et aromatisation du résidu) ; c'est la catagenèse. (pertes de CH, productions d'huile puis stade ultime gaz 75% pds en HC pour type I, 50% pds pour type II et 30% pour type III -)
Métagenèse : Enfin H/C diminue encore pendant la dernière étape de maturation, la métagenèse, en raison d'une réorganisation structurale du résidu (vers des structures polyaromatiques comme l'anthracite) et de l'élimination de méthane. L'étape ultime de cette évolution est la graphitisation (libération de CH4, on forme du gaz sec).
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