(2015-2020) CANTARE-Alsace, caractérisation de la zone de transition entre le socle et la couverture des bassins sédimentaires profonds pour l'exploitation géothermique en Alsace

Contexte

Depuis longtemps dédiées aux régions volcaniques actives, la production d’électricité géothermique se développe maintenant dans les zones non volcaniques telles que les bassins sédimentaires profonds (3000-5000 m). La France et l’Europe peuvent compter sur de vastes ressources de ce type en domaine sédimentaire et de socle, très répandu sur tout le continent.

Les projets d’exploitation pour la production de chaleur industrielle et d’électricité ont besoin d’atteindre des températures entre 120 et  200 °C. Dans ces contextes de bassins sédimentaires, ces températures sont atteintes généralement à la profondeur de l’interface entre le socle cristallin et la couverture sédimentaire.

La caractérisation de cette zone de transition et de ses hétérogénéités est donc l’un des challenges importants pour faire décroitre les risques et permettre le développement d’une exploitation géothermique rentable.

Objectifs du projet

De nouvelles données et de nouveaux modèles conceptuels sont nécessaires pour développer de nouvelles méthodes d’exploration et comprendre l’évolution à long terme du réservoir des systèmes géothermiques profonds.

Afin d’aider à surmonter ce manque, le projet CANTARE-Alsace, d’une durée de 5 ans et coordonné par le BRGM, vise à caractériser cette zone de transition entre le socle et la couverture sédimentaire des bassins profonds et ses hétérogénéités, afin d’optimiser la cible d’une opération géothermique.

Il vise également à apporter de nouveaux modèles conceptuels qui serviront de base à l’exploration et au développement de futurs projets industriels.

La démarche se veut pluridisciplinaire et multi-échelle : analyse structurale du réseau de fractures dans lequel circulent les fluides profonds, étude des interactions entre ces fluides et la roche encaissante afin de déterminer leur origine et leur âge, caractérisation des propriétés réservoir et investigation géophysique afin d’imager cette zone.

Ces quatre approches se font sur des objets communs en surface, sur les bordures du fossé, dans des carrières des Vosges présentant l’interface entre le socle et la couverture sédimentaire. Elles se font également en profondeur par forages plus ou moins profonds ayant recoupé cette même interface, non affectée par l’altération superficielle.

Rôle du BRGM

Le BRGM, pilote de projet, est principalement impliqué dans l’analyse structurale des réseaux de fractures et leurs relations dans les circulations de fluides profonds, ainsi que dans l’imagerie géophysique.

Résultats attendus

Les premiers résultats montrent que la base de la couverture sédimentaire, ainsi que le toit du socle sous-jacent, ont des porosités et des perméabilités les plus faibles, mesurées en conditions de laboratoire. Les fluides ayant circulé dans cette zone et étant responsables des précipitations qui ferment la porosité ont une origine commune, et auraient circulé avant l’ouverture du fossé, il y a plus de 35 millions d’années.

Un modèle géologique 3D des couches et des failles principales a été réalisé à l’échelle de l’Alsace du nord. Il vise à l’élaboration d’un modèle de vitesse utilisé pour une meilleure localisation des événements micro-sismiques qui sont induits par les opérations de stimulation ou d’exploitation.

Ce projet approfondira la connaissance de ces réservoirs de fond de bassin qui constituent un énorme challenge en terme de développement de l’exploitation de la géothermie, que ce soit pour l’utilisation de la chaleur industrielle ou la production d’électricité, en contexte de bassin.

Partenaires du projet

• BRGM
• Electricité de Strasbourg Géothermie
• Institut de Physique du Globe de Strasbourg
• CNRS DR ALSACE

Pour aller plus loin

• Site web du projet CANTARE-Alsace