{"id":15260,"date":"2020-09-28T15:40:33","date_gmt":"2020-09-28T13:40:33","guid":{"rendered":"https:\/\/geothermie-schweiz.ch\/?p=15260"},"modified":"2020-09-28T15:49:25","modified_gmt":"2020-09-28T13:49:25","slug":"la-sismologie-en-3d-a-haute-resolution-minimise-les-risques-dexploitabilite-et-renforce-la-securite-des-projets-de-geothermie-profonde-sur-le-rhin-superieur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/geothermie-schweiz.ch\/fr\/la-sismologie-en-3d-a-haute-resolution-minimise-les-risques-dexploitabilite-et-renforce-la-securite-des-projets-de-geothermie-profonde-sur-le-rhin-superieur\/","title":{"rendered":"Minimiser les risques d\u2019exploitabilit\u00e9 et renforcer la s\u00e9curit\u00e9 des projets de g\u00e9othermie profonde sur le Rhin Sup\u00e9rieur"},"content":{"rendered":"

Les r\u00e9sultats d’une campagne sismologique 3D men\u00e9 en 2019 sur le Rhin Sup\u00e9rieur sont d\u00e9sormais disponible.\u00a0 Ils fournissent de nouveaux aper\u00e7us, jusque-l\u00e0 inconnus, du sous-sol de la zone de 58 kilom\u00e8tres carr\u00e9s. <\/strong>Ces donn\u00e9es minimisent les risques d\u2019exploitabilit\u00e9 et augmentent, en outre, la s\u00e9curit\u00e9 des installations de g\u00e9othermie profonde pr\u00e9vues dans la zone d\u2019exploration. 48\u2019000 g\u00e9ophones et une colonne de quatre vibreurs ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s lors de la campagne.<\/strong><\/p>\n

Texte: Ulrich Lotz<\/em><\/p>\n

La campagne de mesure de la sismologie devrait fournir la meilleure r\u00e9solution possible des conditions structurelles \u00e0 des profondeurs de 3\u2019000 \u00e0 4\u2019000 m, afin de pouvoir d\u00e9terminer avec pr\u00e9cision les zones de r\u00e9servoir potentielles dans la zone d\u2019exploitation. Dans les ann\u00e9es 1980, les entreprises de l\u2019industrie des hydrocarbures avaient d\u00e9j\u00e0 mesur\u00e9 des lignes sismiques en 2D. Celles-ci avaient fourni les premiers indices que le sous-sol du territoire des communes de Wagh\u00e4usel, Philippsburg et Hambr\u00fccken, dans la partie centrale de la tranch\u00e9e du Rhin Sup\u00e9rieur, est travers\u00e9 par plusieurs grandes zones de perturbation. Ces zones sont des cibles appropri\u00e9es pour exploiter des ressources g\u00e9othermales. Les interpr\u00e9tations de la sismologie en 2D, \u00e9labor\u00e9es au fil des ans par diff\u00e9rents experts, ont toutefois abouti \u00e0 des r\u00e9sultats tr\u00e8s diff\u00e9rents. En particulier, le trac\u00e9 spatial des zones de perturbations et les \u00e9carts d\u2019altitude qui se produisent dans les couches rocheuses du calcaire lacustre, du gr\u00e8s bigarr\u00e9 et du gr\u00e8s rouge recherch\u00e9es comme horizon cible n\u2019ont pas pu \u00eatre clairement d\u00e9termin\u00e9s. C\u2019est la raison pour laquelle Deutsche Erdw\u00e4rme GmbH a d\u00e9cid\u00e9 de mener une campagne sismologique en 3D apr\u00e8s son entr\u00e9e dans le permis d\u2019exploration \u00abWagh\u00e4usel-Philippsburg\u00bb. Compte tenu des nombreux syst\u00e8mes de perturbations, on pouvait s\u2019attendre \u00e0 un degr\u00e9 \u00e9lev\u00e9 de d\u00e9formation du sous-sol dans la r\u00e9gion. C\u2019est pourquoi une repr\u00e9sentation de haute qualit\u00e9 des structures aux profondeurs cibles envisag\u00e9es a pos\u00e9 de grands d\u00e9fis techniques pour l\u2019exploration vibrosismique.<\/p>\n

\"\u00e9quipe<\/a>

Fig. 1: \u00e9quipe de mesure de DMT GmbH & Co. KG avec quatre vibreurs lourds pendant les travaux de mesure<\/p><\/div>\n

Ondes plus longues, plus grande profondeur de p\u00e9n\u00e9tration<\/strong>
\nSur mandat et en collaboration avec DMT GmbH & Co. KG charg\u00e9e par elle de la r\u00e9alisation de la campagne sismologique, la soci\u00e9t\u00e9 Deutsche Erdw\u00e4rme GmbH a examin\u00e9 les nombreuses combinaisons de param\u00e8tres avant de commencer les travaux de mesure. L\u2019objectif \u00e9tait de garantir la protection de l\u2019infrastructure et des b\u00e2timents existants tout en obtenant le meilleur apport d\u2019\u00e9nergie possible dans le sous-sol, afin d\u2019obtenir une qualit\u00e9 de repr\u00e9sentation optimale. On a opt\u00e9 pour l\u2019utilisation d\u2019une colonne de quatre au lieu des trois vibreurs habituels lors de sismologies dans le foss\u00e9 du Rhin Sup\u00e9rieur (fig. 1). Les vibrations introduites dans le sous-sol ont \u00e9t\u00e9 abaiss\u00e9es entre 12 et 96 Hz dans la bande l\u00e9g\u00e8rement plus profonde de 10 \u00e0 64 Hz, contrairement \u00e0 la bande utilis\u00e9e pour les explorations p\u00e9troli\u00e8res dans le foss\u00e9 du Rhin Sup\u00e9rieur. En effet, les horizons g\u00e9othermiques cibles sont notamment plusieurs centaines de m\u00e8tres plus profonds que ceux de l\u2019exploration p\u00e9troli\u00e8re. Les plus grandes longueurs d\u2019onde atteignent une plus grande profondeur de p\u00e9n\u00e9tration en raison de leur contenu \u00e9nerg\u00e9tique plus \u00e9lev\u00e9. Cela augmente la possibilit\u00e9 d\u2019enregistrer une intensit\u00e9 de signal suffisamment \u00e9lev\u00e9e \u00e0 la surface malgr\u00e9 l\u2019att\u00e9nuation des ondes dans les zones de perturbations et de d\u00e9formations.<\/p>\n

\"AUTOSEIS<\/a>

Fig. 2: AUTOSEIS \u2013 unit\u00e9 d\u2019enregistrement de 12 g\u00e9ophones<\/p><\/div>\n

Syst\u00e8me de mesure novateur sans fil<\/strong>
\nLe syst\u00e8me de r\u00e9cepteur sans fil AUTOSEIS utilis\u00e9 (Autoseis Inc.) a r\u00e9duit au minimum les nuisances pour l\u2019environnement et la population, car il ne n\u00e9cessite pas de c\u00e2bles habituellement pos\u00e9s sur des kilom\u00e8tres. Il se compose d\u2019unit\u00e9s autonomes, chacune \u00e9quip\u00e9e d\u2019un enregistreur de donn\u00e9es, d\u2019un \u00e9metteur GPS et d\u2019une batterie (fig. 2). Douze g\u00e9ophones ont \u00e9t\u00e9 connect\u00e9s \u00e0 chaque unit\u00e9. Au total, 48\u2019000 g\u00e9ophones ont \u00e9cout\u00e9 sur les 4\u2019000 unit\u00e9s install\u00e9es dans le sous-sol de la zone de mesure de 58 kilom\u00e8tres carr\u00e9s. Les unit\u00e9s sont rest\u00e9es sur le terrain pendant toute la dur\u00e9e de la campagne de mesure, soit cinq semaines et demie. Leurs donn\u00e9es ont \u00e9t\u00e9 lues et sauvegard\u00e9es au sein du bureau de terrain \u00e0 l\u2019issue des op\u00e9rations vibrosismiques.<\/p>\n

Bonne interaction avec la population<\/strong>
\nDans le pass\u00e9, les campagnes de mesures sismiques pour l\u2019exploration de r\u00e9servoirs hydrothermaux en eau profonde et d\u2019hydrocarbures dans la fosse du Rhin Sup\u00e9rieur ont d\u00fb faire face \u00e0 des r\u00e9sistances de la part des communes et de la population. Les mesures ont \u00e9t\u00e9 totalement ou partiellement bloqu\u00e9es parce que les riverains et riveraines craignaient par la suite des \u00e9v\u00e9nements sismiques provoqu\u00e9s par l\u2019exploitation d\u2019une installation g\u00e9othermique, ou des probl\u00e8mes environnementaux li\u00e9s \u00e0 la production d\u2019hydrocarbures. Il y a eu \u00e9galement des r\u00e9serves \u00e9mises sur les mesures lors de la proc\u00e9dure de participation relative au plan d\u2019exploitation pr\u00e9sent\u00e9 par la soci\u00e9t\u00e9 Deutsche Erdw\u00e4rme GmbH. Toutefois, lorsque des permis ont \u00e9t\u00e9 obtenus pour l\u2019installation de g\u00e9ophones sur des propri\u00e9t\u00e9s priv\u00e9es, une grande partie de la population (plus de 80%) s\u2019est montr\u00e9e ouverte vis-\u00e0-vis de la technologie et a accept\u00e9 les travaux de mesure. Il a \u00e9t\u00e9 per\u00e7u positivement que pendant les travaux vibrosismiques, des repr\u00e9sentants de la soci\u00e9t\u00e9 Deutsche Erdw\u00e4rme GmbH \u00e9taient \u00e0 la disposition des citoyens et citoyennes int\u00e9ress\u00e9s en tant qu\u2019interlocuteurs directs sur place pour r\u00e9pondre aux questions. En d\u00e9pit des pr\u00e9cautions prises, des dommages mineurs survenus sur les infrastructures ou les b\u00e2timents ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9gl\u00e9s rapidement et d\u2019un commun accord avec les personnes concern\u00e9es. La campagne de mesure n\u2019a dur\u00e9 que six mois entre le processus d\u2019approbation et l\u2019acquisition de donn\u00e9es, gr\u00e2ce \u00e0 la bonne coop\u00e9ration avec la population et les autorit\u00e9s. Les travaux de mesure sur le site ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s en seulement cinq semaines et demie, gr\u00e2ce \u00e0 une bonne pr\u00e9paration et organisation des troupes, ainsi qu\u2019\u00e0 des conditions m\u00e9t\u00e9orologiques id\u00e9ales.<\/p>\n

Nouvelles connaissances sur la structure g\u00e9ologique de la r\u00e9gion<\/strong>
\nLes param\u00e8tres de mesure appliqu\u00e9s ont permis d\u2019am\u00e9liorer consid\u00e9rablement la r\u00e9solution de l\u2019image sismique dans les horizons g\u00e9othermiques cibles profonds du M\u00e9sozo\u00efque par rapport aux campagnes de mesure pr\u00e9c\u00e9dentes. Malgr\u00e9 de nombreuses zones de perturbations affectant les ondes vibratoires (par exemple par des r\u00e9flexions multiples, des ombres d\u2019interf\u00e9rence et la r\u00e9duction des signaux), la r\u00e9solution des donn\u00e9es est bonne. Elles permettent d\u00e9sormais une localisation pr\u00e9cise des couches m\u00e9sozo\u00efques, dans lesquelles la soci\u00e9t\u00e9 Deutsche Erdw\u00e4rme GmbH attend les r\u00e9servoirs d\u2019eau thermale, ainsi qu\u2019une reconnaissance optimale des zones de rupture et de r\u00e9servoir jusqu\u2019\u00e0 des profondeurs d\u2019environ 4\u2019000 m. M\u00eame un puissant ensemble de couches de la couche rouge, situ\u00e9s entre le gr\u00e8s bigarr\u00e9 et le socle, sont identifiables. Leurs pr\u00e9sences, et en particulier leurs \u00e9paisseurs, n\u2019ont pas encore \u00e9t\u00e9 \u00e9tay\u00e9es par des donn\u00e9es dans cette r\u00e9gion.<\/p>\n

\"mod\u00e8le<\/a>

Fig. 3: mod\u00e8le 3D de la surface du gr\u00e8s bigarr\u00e9<\/p><\/div>\n

Trac\u00e9 g\u00e9ographique tra\u00e7able des zones de fracture<\/strong>
\nLe mod\u00e8le g\u00e9ologique 3D d\u00e9sormais disponible (fig. 3) permet pour la premi\u00e8re fois une analyse compl\u00e8te du trac\u00e9 spatial des zones de fracture, de la structure g\u00e9ologique et donc de l\u2019histoire g\u00e9ologique et g\u00e9om\u00e9canique de la r\u00e9gion. Dans le sous-sol s\u2019\u00e9tirent plusieurs grandes zones de d\u00e9formation tectoniques inconnues jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent sur cette \u00e9tendue. Elles se sont form\u00e9es \u00e0 partir de plusieurs zones de perturbations actives pendant de longues p\u00e9riodes g\u00e9ologiques. La largeur des diff\u00e9rentes zones de d\u00e9formation atteint parfois plusieurs kilom\u00e8tres – une dimension qui, \u00e0 notre connaissance, \u00e9tait jusqu\u2019ici inconnue dans le foss\u00e9 du Rhin Sup\u00e9rieur (fig. 4). En outre, ces zones de d\u00e9formation traversent la zone d\u2019\u00e9tude dans diff\u00e9rentes directions. Elles refl\u00e8tent l\u2019histoire de d\u00e9formation du foss\u00e9 du Rhin Sup\u00e9rieur et l\u2019orientation changeante des pressions. Dans les zones d\u2019intersection des d\u00e9formations, il faut s\u2019attendre \u00e0 une forte contrainte sur les roches s\u00e9dimentaires m\u00e9sozo\u00efques et donc \u00e0 de fortes perm\u00e9abilit\u00e9s des roches et des r\u00e9servoirs – conditions id\u00e9ales pour exploiter de grands r\u00e9servoirs hydrothermaux ! Gr\u00e2ce \u00e0 cette compr\u00e9hension de la structure g\u00e9ologique r\u00e9gionale, il est possible d\u2019analyser exactement les zones de rupture et les r\u00e9servoirs existants dans leur contexte g\u00e9om\u00e9canique, afin de guider les forages vers les positions dans le sous-sol avec la plus grande perm\u00e9abilit\u00e9 attendue possible. Les donn\u00e9es obtenues minimisent en cons\u00e9quence les risques d\u2019exploitabilit\u00e9 et augmentent \u00e9galement la s\u00e9curit\u00e9, puisque du point de vue actuel, aucune pression significative n\u2019est n\u00e9cessaire dans les zones hautement perm\u00e9ables lors de la r\u00e9injection de l\u2019eau.<\/p>\n

\"coupe<\/a>

Fig. 4: coupe sismique E-O \u00e0 travers les zones de perturbation et de d\u00e9formation<\/p><\/div>\n

Cet article est paru dans \u00abGeothermische Energie\u00bb, le magazine sp\u00e9cialis\u00e9 en recherche et application g\u00e9othermiques en Allemagne, en Autriche et en Suisse.\u00a0<\/em>G\u00e9othermie-Suisse, avec d\u2019autres associations nationales de g\u00e9othermie dans l’espace germanophone, collabore avec ce magazine sp\u00e9cialis\u00e9 et publie des articles s\u00e9lectionn\u00e9s sur le site Internet.<\/em><\/span><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Les r\u00e9sultats d’une campagne sismologique 3D men\u00e9 en 2019 sur le Rhin Sup\u00e9rieur sont d\u00e9sormais disponible.\u00a0 Ils fournissent de nouveaux aper\u00e7us, jusque-l\u00e0 inconnus, du sous-sol de la zone de 58 […]<\/p>\n","protected":false},"author":12,"featured_media":15241,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[850],"tags":[],"class_list":["post-15260","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-sismologie-3d"],"acf":[],"yoast_head":"\nMinimiser les risques d\u2019exploitabilit\u00e9 et renforcer la s\u00e9curit\u00e9 des projets de g\u00e9othermie profonde sur le Rhin Sup\u00e9rieur - G\u00e9othermie-Suisse<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" 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