Recherche et caractérisation de la ressource en eau profonde dans la région de Givet (Ardennes)

17.08.2016
Le BRGM a mené un projet de recherche et caractérisation de la ressource en eau profonde pour aider les décideurs à l’orientation d’investissements et engager de futurs projets de valorisation de la ressource dans la région de Givet (Ardennes).

Le massif ardennais, par sa géologie complexe, génère de nombreuses difficultés dans la recherche de ressource en eau. Ainsi, certaines nappes de surface, et principalement la nappe alluviale de la Meuse, sont très exploitées, peuvent être parfois en proie à des conflits d’usage et sont extrêmement sensibles à des pollutions. Or il existe des formations en profondeur qui, par leur disposition et les contraintes qu’elles ont subies au cours des temps géologiques, sont susceptibles d’être des réservoirs potentiellement volumineux et exploitables. C’est notamment le cas de deux formations géologiques situées au nord de la pointe des Ardennes : la formation des grès d’Anor et les calcaires du Givetien. Les géométries complexes (plissées et faillées) issues de la tectogenèse varisque implique que, si de l’eau disponible existe, elle ne l’est probablement qu’à plusieurs centaines de mètres de profondeur.

D’un point de vue sociétal, la pointe des Ardennes, ancienne région métallurgique, est aujourd’hui économiquement en difficulté et connait de grandes difficultés à se redynamiser.

C’est dans ce contexte géologique et économique, que le président de la Communauté de communes Ardennes-Rives-de-Meuse a souhaité valoriser un éventuel potentiel qui pourrait être lié à la ressource en eau profonde de la région de Givet, avec comme ambition première de pouvoir réaliser un complexe thermal/casino et, à défaut, une exploitation géothermique et d’autres alimentations en eau.

Il s’agissait donc ici, pour le BRGM, d’établir une méthodologie afin de modéliser des réservoirs en milieu complexe. L’objectif était de définir des zones où l’implantation de forages d’exploitation est possible et d’en proposer une valorisation économique.

Modélisation 3D de la couche cible du secteur de Vireux (Ardennes) © BRGM - F. Lacquement

Modélisation 3D de la couche cible du secteur de Vireux (Ardennes). © BRGM - F. Lacquement

Contexte

Depuis 2012, dans le cadre d’une convention de recherche et développement partagés avec la Communauté de communes Ardennes Rives de Meuse (CCARM), le BRGM conduit une étude de recherche et de caractérisation de la ressource en eau en profondeur.

Le Massif ardennais, à la géologie complexe, n’admet que peu de nappes exploitables en sub-surface. Pour les nappes exploitables, des conflits d’usage existent, liés aux besoins en eau, mais aussi aux pollutions présentes sur le territoire. Par ailleurs, le secteur nord des Ardennes, ancien secteur métallurgique, est aujourd’hui économiquement en difficulté. Aussi les pouvoirs publics sont-ils à la recherche de solutions pour redynamiser l’économie locale. L’exploitation de la ressource en eau en profondeur, notamment si cette eau est minéralisée, pourrait constituer une solution, via une exploitation thermale, puis le  développement d’activités économiques parallèles et touristiques (casino, …). Une exploitation géothermique peut aussi être envisagée.

Ainsi, au vu de son histoire géologique, le secteur de Givet est apparu comme prometteur sur le plan des ressources profondes en eau souterraine exploitables. La CCARM et le BRGM se sont ainsi associés pour conduire une étude spécifique sur les secteurs de Vireux et de Givet afin d’améliorer les connaissances géologiques et hydrogéologiques des réservoirs profonds du sous-sol.  

Extrait de la carte géologique – Zone de Givet (08) © BRGM

Extrait de la carte géologique – Zone de Givet (08). © BRGM

Objectifs

Le premier objectif était de caractériser la géométrie des structures géologiques du sous-sol, uniquement à partir des données de surface, sur le secteur de la Communauté de communes et de définir les secteurs cibles présentant les caractéristiques lithologiques et structurales potentiellement favorables sur lesquelles il serait intéressant d’approfondir la connaissance.

Le second objectif consistait à caractériser précisément la géologie des secteurs identifiés précédemment comme potentiellement réservoirs, afin de connaître la géométrie du réservoir, son volume potentiel, mais aussi l’emplacement de zones faillées, susceptibles de favoriser la perméabilité, et donc une éventuelle exploitation de l’eau.

Le troisième objectif consiste, à partir des données précédemment acquises, à affiner le modèle géologique.

Le dernier objectif consistera à proposer des lieux d’implantation de forage et une valorisation économique de la ressource en eau profonde.
Zones cibles pour l’implantation de forages @ BRGM

Zones cibles pour l’implantation de forages. © BRGM

Programme des travaux

Les travaux ont débutés en 2012. Sur la période 2012-2014, une réinterprétation des données existantes (sismique régionale notamment) couplée à une analyse de l’histoire géologique régionale a été conduite, permettant de réaliser un modèle 3D conceptuel de la géologie locale. Deux secteurs d’intérêt ont été définis sur le territoire de la CCARM. Le premier secteur est localisé au Sud de Vireux, le second à l’Est de Givet.

Un programme d’investigation géophysique a été mis en place, afin d’apporter la connaissance géologique nécessaire à une bonne précision du modèle en profondeur. Une phase test d’investigation (sismique par chute de poids et par explosif, profils électriques et microgravimétrie), a permis de définir le protocole d’investigation le plus efficient pour un coût raisonnable.

Campagne de mesures

Campagne de mesures.

Un programme d’investigation a donc pu être mis en place. Réalisé entre novembre 2015 et février 2016, il couple quatre méthodes géophysiques : sismique, CSEM, profil électrique et microgravimétrie. Chaque méthode utilisée pallie les limites des autres et permet de contraindre l’information géologique dans les trois dimensions, avec une bonne précision.

Les résultats sont actuellement en cours d’intégration dans le modèle géologique. En parallèle, une étude plus approfondie sur les caractéristiques géologiques et hydrogéologiques est réalisée sur les deux cibles afin de définir les potentiels de chacune des couches retenues

A l’issue de l’interprétation, une phase d’identification de zones optimales où des forages d’exploitation s’avèreront possibles pour les objectifs attendus sera réalisée. Les résultats permettront de déboucher sur une proposition de valorisation de la ressource en eau située en profondeur.

Résultats obtenus

La première phase de l’étude a permis de réaliser un modèle géologique en trois dimensions du secteur à partir de l’ensemble des informations disponibles.

La phase d’investigations géophysiques a permis d’obtenir des  informations très précises sur la géométrie du sous-sol jusqu’à plusieurs centaines de mètres de profondeur. Elle a notamment permis d’identifier la profondeur et la géométrie exactes des réservoirs identifiés comme aquifère ainsi que les discontinuités (failles), définissant ainsi les zones préférentielles d’accès à l’eau en profondeur. Ainsi,  la position des calcaires du Givetien, identifiés comme réservoir potentiel, apparaît moins profonde que ce qui était attendu. Des discontinuités sont en revanche bien présentes au nord de la zone. On a donc affaire à un réservoir plus facilement accessible, mais présentant probablement des caractéristiques thermiques moins intéressantes.

Campagne de géophysique par panneaux électriques – Secteur de Givet © BRGM

Campagne de géophysique par panneaux électriques - Secteur de Givet. © BRGM

Le travail d’analyse géologique (et hydrogéologique, thermique…) permettra, de définir le potentiel de valorisation de la ressource en eau et de proposer une ou plusieurs zones restreintes d’implantation de forages.

Partenaire

Communauté de Communes Ardennes-Rives-de-Meuse