1 laboratoire d’océanologie et de géosciences (u lille-ulco...
TRANSCRIPT
Mons
Lille
Cambrai
Arras
Douai Valenciennes
Lens
Maubeuge
Topographie (mètres)
0
10
50
100
300
200
150
Direc�on du raccourcissement varisque
1
2
34 56
7
8 9 10Données et interpréta�ons sismiques
1
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.8
5.2
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5.
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02
2.2
3
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2.5
23
2.0 7 2
7 0
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3
.2
1.7 05.1
2 0
8 2
7 0
2
0
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0
.
.3
0
07
2
5.2
073. 2
EPY 1
JEU 1
Lens
DouaiValenciennes
MaubeugeArras
Mons1.03
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.18
NTemps double (s)
0 15 30km
chevauchements
Figure 8 : Carte structurale préliminaire indiquant la profondeur en temps double de la base de l’aquifère viséen. Ces valeurs seront ultérieurement converties en mètres.
Figure 5 : Carte localisant les données de forages profonds et les profils sismiques disponibles dans la région dans le cadre de la thèse. Données topographiques (MNT) issues de la BD ALTIV IGN 25m. 1.Epinoy, 2.Jeumont, 3.Saint-Ghislain, 4.Douvrain, 5.Ghlin, 6.Condé-sur-l’Escaut,
7.Gouzeaucourt, 8.Annappes, 9.Tournai, 10.Leuze.
73 forages profonds
532 km de données industrielles de sismique réflexion acquises dans les années 1980 et retraitées dans le cadre de la thèse (fig.5).
Figure 7 : Interprétation du profil sismique C576 mettant en évidence la structure du sous-sol entre Cambrai et Maubeuge. Le profil est localisé en bleu clair sur la figure 5. Les termes en noir correspondent aux différentes unités structurales du Front nord varisque dans le nord de la France.
0
1
2
3
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6
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8
9
10
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5km
WSW ENE
Toit Givétien
Toit FaménnienToit Dinantien
Aquifère givétien-frasnien
Aquifère tournaisien-viséen
Toit Paléozoïque
- C576 - C576/2 -Temps
double (sec)
Profondeur(km)
Cambrai
Zone de chevauchement frontale
Sens du transport
Sens opposé au transport
Allochtone Ardennais
Socle Brabançon
E.M.R.
Parautochtone Brabançon
Couverture Méso-Cénozoïque
Maubeuge
Toit FrasnienFailles
Toit Socle
Rampe latérale
Zone triangulaire
- C122 -SSE NNW
5km
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Temps double
(sec)0
1
2
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4
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10
Profondeur(km)
Rampe frontaleAllochtone Ardennais
Socle Brabançon
Parautochtone Brabançon
Couverture Méso-Cénozoïque
Toit Givétien
Toit FaménnienToit Dinantien
Aquifère givétien-frasnien
Aquifère tournaisien-viséen
Toit Paléozoïque
Toit Frasnien
Failles
Toit Socle
E.M.R.
Figure 6 : Interprétation du profil sismique C122, mettant en évidence la structure du sous-sol au sud de Valenciennes. Le profil est localisé en rose sur la figure 5. Les termes en noir correspondent aux différentes unités
structurales du Front nord varisque dans le nord de la France.
Réservoirs con�nus, s’approfondissant vers le sud (profondeur de 2-3 km sous le bassin minier, 7-9 km à la limite sud du Nord-Pas-de-Calais)
Structures extensives dévoniennes (failles normales synsédimentaires) et structures compressives carbonifères (chevauchements, an�clinal, zone triangulaire, rampe frontale/latérale), orientées N70° et N120-140°.
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Mississippien
pennsylvanien
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MESO-CENOZOIQUE
PALÉOZOIQUE
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Figure 3 : A.Ecorché géologique des terrains paléozoïques dans le nord de la France-sud de la Belgique à environ -300m de profondeur. 1.Epinoy, 2.Jeumont, 3.Saint-Ghislain, 4.Douvrain, 5.Ghlin. D’après Averbuch, 2018; CFP, 1965 et Chantraine et
al., 2006. B.Interprétation géologique du profil sismique M146, localisé sur la carte. Les réservoirs géothermiques ciblés sont encadrés en rouge. A.A.: Allochtone Ardennais, P.B.: Parautochtone Brabançon, E.M.R.: Ecailles et Massifs Renversés.
Modifié de Lacquement et al., 1999 et Mansy et Lacquement, 2006.
Figure 2 : Log stratigraphique synthétique de la région du bassin houiller du Nord-Pas-de-Calais. Les réservoirs géothermiques potentiels sont indiqués en bleu. Figure 4 : Photographies des calcaires bréchiques viséens de la Formation de Lives dans la carrière de Limont-Fontaine (Avesnois, France). A: A l’échelle de la carrière.
B: A l’échelle de l’affleurement. C: A l’échelle macroscopique. La carrière a été localisée sur la figure 3A. Photos prises par Olivier Averbuch.
5cm50cm35mA B C
Deux aquifères profonds ciblés (fig.2) :
Le réservoir viséen est d’hors-et-déjà exploité à des températures proches de 70°C dans la région bassin houiller du Hainaut (Mons-Belgique) : 3 forages géothermiques profonds de Saint Ghislain (fig.3A), Douvrain et Ghlin.
Les réservoirs géothermiques dans la région
50 km
N
Dévonien inférieurDévonien moyen-supérieur
Namurien-Westphalien
Tournaisien-Viséen
Socle (Cambrien-Silurien)
Lille
BruxellesMaastrichtFrance Belgique
Valenciennes
NamurLens
Maubeuge
Mons
Givet
Charleroi
MASSIF DU BRABANT
PARAUTOCHTONE BRABANÇON
ALLOCHTONE ARDENNAIS
3
2
1
Zone de chevauchement frontaleForage profond
FailleChevauchement
M146
E.M.R.
BASSIN HOUILLER
Carrière de Limont-Fontaine
A
54
NNW SSE
0.00
1.00
2.00
3.00
0
2.5
5
8
Z (km) TWT (s)
10 km
CDP600 500700800 400 300 2009001000
Socle Brabançon
E.M.R.
P.B.A.A.
BM146
Calcaires et brèches carbonifères du Viséen (347-331 Ma) (fig.4)
Calcaires dévoniens du Givé�en-Frasnien (390-372 Ma)
Plusieurs anomalies géothermiques sont connues au sein du réservoir viséen dans la région du bassin minier Nord-Pas-de-Calais (source de Saint-Amand-les-Eaux, etc...).
Ces réservoirs sont situés sous le bassin minier et appar�ennent à l’unité du Parautochtone Brabançon (fig.3B).
Suite à l’adop�on de la loi du 17 août 2015 rela�ve à la transi�on énergé�que, la région des Hauts-de-France s’est engagée à inves�r et développer considérablement la produc�on d’énergies renouvelables dans les prochaines décennies. Cet objec�f requiert dès à présent le développement à l’échelle régionale de solu�ons alterna�ves aux énergies fossiles, notamment la géothermie profonde basse température (30-90°C) ou basse énergie. Le développement de la géothermie basse-température, apporterait une solu�on perme�ant de répondre à l’augmenta�on de la demande en chauffage urbain et clima�sa�on dans la région du bassin minier qui compte près d’un million d’habitants, répar�s autour de plusieurs centres urbains de plus de 30 000 habitants (Lens, Douai, Valenciennes, Arras...).Si le poten�el géothermique du Bassin de Paris est déjà bien contraint (fig.1), compte tenu de la rela�ve simplicité des aquifères profonds ciblés (i.e., la nappe du Dogger), celui de son substratum paléozoïque est encore mal connu, notamment sur le territoire du bassin houiller du Nord-Pas-de-Calais (BHNPC) (fig.1), fortement déformé et structuré. L’actuel projet de thèse cons�tue la première étape visant à évaluer le poten�el géothermique régional. Il a pour objec�f de mieux contraindre la structure du sous-sol régional et plus par�culièrement des aquifères (épaisseur, extension, géométrie, profondeur), et de définir les propriétés géothermales de ces réservoirs poten�els.
Probléma�que et enjeux
Paris
Lille
Strasbourg
0 100 200 km
BASSIN DE PARISFOSSÉ
RHÉNAN
LIMAGNE BRESSE
BHNPC
Figure 1 : Localisation des zones propices à l’exploitation géothermique profonde dans le nord de la France. Données issues de BRGM, 2016.
Géométrie des réservoirs géothermiques profonds du substratum du Bassin de Paris : la région du bassin houiller du Nord-Pas-de-Calais
Aurore Laurent1,2 Olivier Averbuch1, Laurent Beccale�o2, Fabien Graveleau1, Frédéric Lacquement2
1 Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (U Lille-ULCO-CNRS) ; 2 BRGM, Direc�on des Géoressources