Séminaire Kevin Fréville

Apport de l’étude de la paléo-circulation des fluides hydrothermaux dans la caractérisation des provinces géothermales. Approches structurale et numérique appliquées à la province géothermal de la Limagne (Massif Central, France).

Les besoins énergétiques grandissant sur la planète amène les industrielles et les scientifiques à s’intéresser à de nouvelles sources d’énergie. C’est le cas en particulier des ressources géothermiques non conventionnelles comme la géothermie haute température. Ce type de système demeure encore peu contraint et nécessite une meilleure compréhension de leurs propriétés (petro-physique, thermo-physique, nature et des fluides) et de leurs structures, de la caractéristique hydrauliques du réservoir ainsi que de la source de chaleur et les zones de charge et de décharge. La plupart des systèmes géothermaux sont associés à des circulations de fluides hydrothermaux précipitant des minéraux qui sont autant d’indices permettant de mieux contraindre les processus ayant lieux dans ces systèmes.

Formant un hemi-graben, le bassin de la Limagne est bordé par des granitoïdes Varisque et rempli en son centre de sédiment tertiaire. La province géothermique du bassin de la Limagne est caractérisée par la présence d’un très fort gradient géothermique ainsi que de nombreuses sources d’eau thermo-minéralisées ce qui en fait une zone au fort potentiel pour l’énergie géothermique haute température.

Dans le but de mieux contraindre ce potentiel géothermique, une étude des minéralisations hydrothermales (Quartz, Barytine, ...) a été effectuée. Cette étude a montré l’existence d’un événement en ouverture continue associé à des minéralisations à Quartz. Un événement plus tardif de minéralisation à Barytine est également observé. Grace à sa géométrie particulière, le quartz permet d’enregistrer les évènements de circulations fluides responsables de la formation de ces veines de Quartz hydrothermaux, nous permettant d’identifier et de caractériser les zones de charge/décharge.

La croissance asymétrique des bandes de croissances équivalentes du quartz permet de définir  le sens et la direction de circulation des paléo-fluides hydrothermaux responsables de la croissance de ces grains. Couplée à de la modélisation numérique 2D/3D, par méthode inverse, la vitesse locale de circulation des paléo-fluides peut être déterminée. Cette méthode a été appliquée sur la totalité du Bassin de la Limagne permettant d’identifier les zones de charge/décharge.

Les résultats montrent un flux discontinu au travers du temps changeant en direction et en vélocité. Un premier flux descendant de 10^-6,-3 m.s^-1 correspondant à la zone de recharge est identifié près de la zone à fort gradient thermique. Un second flux principalement latéral de 10^-6,-4 m.s^-1 et correspondant aux zones de décharges est identifié sur toute les autres parties du bassin de la Limagne.

Cette approche, pour la première fois utilisée sur l’intégralité d’un bassin sédimentaire permet de proposer une méthodologie afin de délimiter les zones à fort potentiel géothermique en intégrant les variations temporelles des circulations fluides.