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La cascade du Bras-de-Caverne, dans le Cirque de Salazie (Ile de la Réunion, 2003). © BRGM - Pierre Nehlig

Interprétation hydrogéologique des données de géophysique héliportée sur le secteur de Pierrefonds à La Réunion

17.08.2016
En amont de la réalisation d’un modèle déterministe par l’Office de l’eau de La Réunion, le BRGM a été sollicité afin d’interpréter les données de géophysique héliportée sur le secteur de Pierrefonds. Il s’agit ici des données acquises au cours de l’hiver austral 2014 lors du projet REUN_EM, financé par les fonds FEDER, la Région Réunion et le BRGM.

Le secteur de Pierrefonds a fait l’objet de neuf études géophysiques de plus ou moins grande ampleur entre 1984 et 2015. Diverses méthodes ont été employées : sondage électrique unidimensionnel, sondage audio-magnétotellurique (AMT), tomographie de résistivité électrique (ERT) et acquisition électromagnétique héliportée (AEM). Les résultats obtenus lors des différentes campagnes géophysiques démontrent notamment les performances des méthodes électriques pour l’imagerie du sous-sol sur le secteur de Pierrefonds. Elles permettent de caractériser la géométrie du biseau salé en bordure littorale ainsi que la morphologie du mur de l’aquifère sur le secteur.

Les profondeurs d’investigation, auparavant inférieures à 250 mètres, sont ramenées à 400 mètres grâce à l’ERT. La densité des points de mesure a été considérablement améliorée grâce à l’AEM. Ces données sont, en effet, indispensables au regard de la résolution nécessaire pour la construction d’un modèle hydrogéologique, qui requiert une connaissance approfondie de la structure du milieu géologique constituant l’aquifère et de la géométrie de l’interface eau douce/eau salée.

La géophysique héliportée (AEM) a permis l’obtention de données continues et précises sur la position de l’interface eau douce/eau salée. Les cartes de résistivité électrique ont montré la présence d’eau douce au nord-ouest de Pierrefonds et une présence d’eau saumâtre au sud-est.

Modèle de résistivité 3D du secteur de Pierrefonds (La Réunion). L’intrusion saline est matérialisée par les nuances de bleu © BRGM

Modèle de résistivité 3D du secteur de Pierrefonds (La Réunion). L’intrusion saline est matérialisée par les nuances de bleu. © BRGM

Contexte

En amont de la réalisation d’un modèle déterministe par l’Office de l’eau de La Réunion, le BRGM a été sollicité afin d’interpréter les données de géophysique héliportée sur le secteur de Pierrefonds. Il s’agit ici des données acquises au cours de l’hiver austral 2014 lors du projet REUN_EM, financé par les fonds FEDER, la Région Réunion et le BRGM.

Objectifs

Les objectifs du projet étaient les suivants :

  • Adapter le modèle géophysique acquis dans le cadre du projet Reun_EM au contexte hydrogéologique de Pierrefonds en procédant à l’extraction puis à l’inversion des données afin de les confronter aux connaissances géologiques et hydrogéologiques locales ;
  • Élaborer des représentations 2D et 3D permettant d’illustrer les résultats en termes d’iso-profondeur, iso-résistivité et iso-hydrogéologie.

Concrètement, il s’agissait d’apporter des éléments de compréhension des mécanismes de salinisation de l’aquifère côtier de Pierrefonds.

Programme des travaux

L’exploitation des données géophysiques électromagnétiques issues de la campagne héliportées menée par le BRGM s’est déroulée en quatre temps :

  • Les données d’acquisition électromagnétique héliportée (AEM) ont été traitées spécifiquement sur le secteur d’étude pour réduire les incertitudes relatives à une inversion géophysique réalisée à l’échelle de l’île de La Réunion ;
  • Les données d’AEM ont été croisées avec les observations et les données de terrain (carte géologique, affleurements, log de conductivité électrique en forage…) afin d’appréhender leur sensibilité aux contextes géologiques et hydrogéologiques ;
  • Une interprétation des données AEM a été réalisée afin de déterminer les conditions aux limites de l’aquifère de Pierrefonds, et plus particulièrement celles relatives à la géométrie de l’intrusion saline ;
  • Une discussion a été menée afin de préciser l’apport des données AEM dans le contexte d’un aquifère côtier.

Résultats obtenus

L’hydrogéologie du secteur de Pierrefonds est précisée sur la base de l’analyse des données de géophysique : la position et la géométrie de l’intrusion saline sont bien imagées et permettent de mettre en évidence (i) un phénomène de dédoublement de l’intrusion saline dans la partie côtière Sud-Est de Pierrefonds et (ii) une intrusion saline repoussée par la recharge relative à la Rivière Saint-Etienne au droit de son embouchure.

 la position et la géométrie de l’intrusion saline sont bien imagées et permettent de mettre en évidence (i) un phénomène de dédoublement de l’intrusion saline dans la partie côtière Sud-Est de Pierrefonds et (ii) une intrusion saline repoussée par la recharge relative à la Rivière Saint-Etienne au droit de son embouchure.

Coupes verticales de résistivité issues du bloc 3D. L’intrusion saline est matérialisée par la présence du conducteur au droit du trait de côte (bleu foncé > 10 Ω.m). L’intrusion saline est repoussée au droit de la Rivière Saint-Etienne (flèche jaune) - L’intrusion saline adopte une géométrie particulière de double intrusion superposée (flèches noires). © BRGM

Augmentation de la profondeur du conducteur correspondant à l’intrusion saline. Les volumes de couleur bleue représentent les mailles dont la résistivité est inférieure à 10 Ω.m. Le cercle vert illustre l’absence de conducteur au droit la Rivière Saint-Etienne (intrusion saline repoussée par la nappe d’accompagnement). © BRGM

Augmentation de la profondeur du conducteur correspondant à l’intrusion saline. Les volumes de couleur bleue représentent les mailles dont la résistivité est inférieure à 10 Ω.m. Le cercle vert illustre l’absence de conducteur au droit la Rivière Saint-Etienne (intrusion saline repoussée par la nappe d’accompagnement). © BRGM

Cette analyse est relativement robuste dans la mesure où la densité des données permet d’imager de manière quasi-continue la géométrie de l’interface eau douce/eau salée. On bénéficie ainsi d’une image du continuum terre-mer, permettant d’appréhender logiquement les conditions aux limites d’un aquifère (absence d’effet de bord caractéristique des données de panneaux électriques - ERT).

Cette image de l’interface est fréquemment disponible jusqu’à une profondeur de plus de 200 m au minimum.

Ces données d’AEM sont ainsi complémentaires d’autres données de géophysique au sol qui permettent d’obtenir de l’information géophysique jusqu’à 400 m de profondeur. En revanche, les effets de bord sont significatifs pour la tomographie de résistivité électrique (ERT) et ne permettent pas d’imager le continuum terre-mer et donc d’appréhender correctement les conditions aux limites d’un aquifère.

Partenaire

Office de l’eau de La Réunion

RAPPORT PUBLIC

  • BRGM/RP-65621-FR - Interprétation hydrogéologique des données de géophysique aéroportée sur le secteur de Pierrefonds. Rapport final - Télécharger le rapport
BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34