Forages et monitoring hydrogéophysique en puits (WP7.1.)

Monitoring profond des circulations souterraines dans le karst.

Le forage CRITEX du Triadou (333m) est localisé à 500 m en amont de la source karstique du Lez et à proximité de la rivière temporaire du Lirou. Le suivi (P et T) en continu des 5 niveaux équipés (i0 à i5) ainsi que les prélèvements mensuels d’échantillons d’eau (TN1 à TN5) ont été réalisés sur plus d’une année. Les résultats obtenus montrent la complexité de la réponse hydrodynamique et hydrochimique de l’aquifère karstique au cours du cycle hydrologique. La couverture valanginienne (niveaux i0 à i2) présente une forte connectivité hydraulique avec le compartiment aquifère en hautes eaux et de fortes interactions/échanges avec les eaux de surface (Lirou). La réponse hydrodynamique de l’aquifère (i4 et i5) montre l’interception par le forage de la zone de circulation/drainage préférentiel (interface Berriasien/Kimméridgien) et un comportement similaire à celui observé à l’exutoire du système karstique (source du Lez). La composition hydrochimique des eaux au sein des deux compartiments reste néanmoins stable et peu influencée par les conditions hydrodynamiques. Les niveaux TN4 et TN5, qui recoupent l’aquifère principal, présentent une réponse hydrochimique différente de celle mesurée à la source du Lez, traduisant ainsi une compartimentation complexe de l’aquifère.

Monitoring géophysique des circulations souterraines dans les formations cristallines.

Afin d’optimiser le dispositif de monitoring géophysique en forage qui sera installé au Strengbach (Alsace) en 2016, une nouvelle approche par diagraphies répétées de résistivité électrique a été testée lors d’une campagne de terrain réalisée en juin 2015. Une sonde de type latérolog fonctionnant sur le même principe que la sonde SMD (« Subsurface Monitoring Device ») de monitoring électrique en forage acquise dans le cadre de CRITEX, a été déployée à très haute fréquence temporelle (de l’ordre du mHz, soit environ toutes les 15 minutes) dans un puits (F5) profond de 50 m. La précision et la répétabilité des sondes de résistivité met en évidence sur cette courte échelle de temps des variations de résistivité ≤ 10 % en face de certaines des fractures identifiées à l’aide d’images acoustiques de paroi. Dans la plus grande partie du puits, les variations temporelles sont inférieures à 1%, ce qui permet d’évaluer la précision du dispositif expérimental dans un tel milieu ou la résistivité varie de 500 à 10000 Ω.m.

À cette échelle de temps, ces variations ne peuvent être expliquées que par de petits changements de conductivité électrique du fluide poral venant d’un léger changement de température ou de charge ionique du fluide, une variation de 2% correspond à un écart de température de l’ordre de 1°C du fluide poral dans ces formations cristallines. Ces variations peuvent s’expliquer par le drainage de l’aquifère lors des mesures de juin dernier, suite aux pluies des jours précédents. Cette stratégie, connue sous le nom de « Time Lapse Logging » (TLL) et généralement déployée en forage à bien plus basse fréquence (sur plusieurs mois ou de plusieurs années) pour le suivi de l’exploitation d’un réservoir, ou encore à fréquence comparable à ce test dans le cadre d’expériences de modification de la température par chauffage, ou encore d’injection d’un traceur. Cette nouvelle approche se distingue par l’observation haute-fréquence passive de l’aquifère. Ce test montre que le monitoring géophysique permanant en forage en 2016 permettra d’identifier l’origine des variations de fluide poral entre température et charge ionique.

(H. Jourde, HSM – P. Pézard, Géosciences Montpellier)