Lithologie, hydrodynamisme et thermicité dans le système sédimentaire multicouche recoupé par les forages Andra de Montiers-sur-Saulx (Meuse)

Abstract

AbstractDans le cadre du choix d’un site de stockage de déchets radioactifs de haute et moyenne activité à vie longue dans les argilites du Callovo-Oxfordien de Meuse/Haute-Marne, l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs) a réalisé 3 forages (EST431, EST432 et EST433) à partir d’une plate-forme implantée sur la commune de Montiers-sur-Saulx (Meuse) en position centrale d’une zone d’environ 250 km2 dite ≪ zone de transposition ≫.Les objectifs principaux des investigations ont été d’apporter des éléments pour la localisation du stockage potentiel et compléter les connaissances sur les formations encaissantes de la couche hôte (Dogger, Oxfordien carbonaté et Kimméridgien) mais également sur les formations profondes du Lias et du Trias. Plus précisément, ces derniers objectifs sont destinés à (i) acquérir une meilleure compréhension du fonctionnement global du système hydrogéologique et des échanges verticaux entre les formations et (ii) d’évaluer les ressources géothermiques potentielles sur la zone.Au-delà des objectifs liés aux problématiques de l’Andra, le forage le plus profond (EST433) a été échantillonné et étudié par plusieurs équipes de recherche associées dans le programme TAPSS (Transferts actuels et passés dans un système sédimentaire aquifère – aquitard) afin de répondre à des problématiques qui leur étaient propre. Cet article présente les données nécessaires à l’interprétation des données acquises par ces équipes et à la publication de leurs travaux.Les trois forages ont majoritairement été forés en destructif à l’exception du Kimméridgien marneux et du toit de l’Oxfordien carottés de 141 à 264 m de profondeur, du Callovo-Oxfordien et du sommet du Dogger carottés de 526 m à 770 m de profondeur. Certains horizons du Lias et du Trias ont également été carottés ponctuellement. De nombreuses diagraphies ont été réalisées entre les phases de forage ainsi que deux diagraphies thermiques 9 mois après le forage. La concaténation des données issues des trois forages a permis d’établir le log stratigraphique de la série du Tithonien au toit de l’Olénékien.Les informations du forage profond EST433 améliorent la connaissance de l’épaississement progressif de la couche du Callovo-Oxfordien vers le nord-est de la zone de transposition ainsi que la constance lithologique de celle-ci tant en vertical qu’en horizontal. Les perméabilités mesurées dans cette formation sont du même ordre de grandeur que celles observées dans les autres forages de la zone de transposition. Dans le Dogger, les variations de la perméabilité de certains niveaux sont liées aux environnements de dépôt. Les formations du Lias et du Trias sont conformes à celles dé-duites des forages antérieurs à l’exception des Marnes irisées inférieures (Keuper inférieur) plus épaisses que prévues. Les profils sismiques et les corrélations entre forages montrent l’existence d’une gouttière à l’aplomb du forage EST433 où les formations du Keuper (Carnien et Norien) sont plus épaisses. Les résultats du forage EST433 montrent également que les faciès du Lias et du Trias supérieur et moyen sont très peu poreux et que seule la base du Trias moyen (toit du Buntsandstein) contient des niveaux aquifères. Mille mètres de série sans porosité notable séparent l’aquifère du Dogger de celui du Trias inférieur.L’aquifère supérieur du Buntsandstein présente en test, entre 1862 et 1887 m de profondeur, une production d’eau à 66°C avec une salinité d’environ 180 g/l. La transmissivité calculée pour cet intervalle est de 1,1 10−3 m2/s. En comparaison avec les installations géothermiques exploitant l’aquifère du Dogger en région parisienne, la température mesurée sur EST433 est de l’ordre des températures exploitées les plus basses, la salinité nettement plus élevée (6,5 à 35 g/l en région parisienne) et la transmissivité du même ordre. Ces caractéristiques ne présentant pas un caractère exceptionnel (en termes de ressource potentielle pour une exploitation géothermique) associées au caractère argilo-gréseux de l’aquifère pouvant influer négativement sur la productivité d’un ouvrage ne font pas du Buntsandstein une ressource géothermique attractive dans les conditions technologiques et économiques actuelles.