Alors que la France s’est fixée des objectifs ambitieux en matière de décarbonation, plus de 43% de la consommation énergétique finale est liée à des besoins en chaleur. Or, la production de chaleur repose encore aujourd’hui fortement sur des énergies fossiles carbonées.
Dans ce contexte, la géothermie constitue un levier stratégique pour accélérer la transition énergétique et réduire notre dépendance aux énergies fossiles, en proposant une énergie renouvelable, locale et à coût maîtrisé. Les résultats du programme Géoscan Arc, en améliorant la connaissance du sous-sol, vont permettre aux collectivités et aux industriels de se lancer dans le développement de projets de géothermie profonde, avec notamment le soutien de l’État (via le Fonds Chaleur, opéré par l’Ademe) ainsi que celui de la Région Provence-Alpes-Côte d’Azur (via son cadre d’intervention chaleur et froid renouvelables) et de la Métropole Aix-Marseille-Provence (via sa SPL Énergies de Provence).
Géothermie profonde dans le synclinal de l’arc, un potentiel à explorer puis à exploiter
Le synclinal de l’arc est un bassin géologique qui s’étend de Miramas à Martigues et d’Arles à Aix-en-Provence, avec l’étang de Berre en son cœur. Ce territoire présente des caractéristiques laissant penser que le développement de la géothermie profonde y serait propice. Malheureusement, il n’est pas suffisamment connu pour lancer les premiers forages.
Pour y remédier, le programme Géoscan Arc a permis d’étudier le sous-sol au droit de 29 communes, sur près de 1500 km2.
Initié début 2024 pour une durée de deux ans, le projet a débuté par la préparation d’une campagne d’acquisition de données géophysiques d’une ampleur inédite avec plus 300 km de mesure sur 29 communes, par le biais de camions vibreurs qui génèrent des ondes acoustiques se propageant dans le sous-sol, afin de l’imager à l’instar d’une échographie. De la même manière, une barge équipée d’un générateur d’ondes acoustiques a permis de recueillir des données sous l’étang de Berre (données essentielles à la continuité des résultats globaux).
À l’issue de ces acquisitions, le BRGM a procédé à l’analyse et l’interprétation des différentes données disponibles afin d’élaborer un modèle géologique 3D du sous-sol du territoire comprenant les principales cibles ainsi que d’autres couches géologiques et éléments structuraux (failles, etc.).
Ces travaux ont permis d’affiner la compréhension des propriétés du sous-sol et d’évaluer sa favorabilité au développement de la géothermie profonde.
Géothermie, une énergie cachée sous nos pieds - Géoscan Arc
Un projet mené sur deux ans pour révéler le potentiel géothermique du territoire
L’étude Géoscan constitue une avancée majeure pour la connaissance du sous-sol du synclinal de l’Arc, dans l’objectif de développer de la géothermie profonde. Elle apporte des informations inédites sur les deux cibles géologiques identifiées en amont de la campagne.
- L’urgonien, se situant entre 100 et 2500 mètres de profondeur est la cible principale du projet. Il n’est pas encore exploité, mais fait l’objet d’étude en vue du développement d’un projet de géothermie profonde sur la commune de Vitrolles.
- Le jurassique, situé à des profondeurs entre 1000 et 3700 mètres. Plus ancien et plus profond que l’urgonien, il fait l’objet d’étude en vu de son potentiel développement au sud-ouest de la ville d’Aix-en-Provence.
Sur un territoire de près de 1500 km2 allant d’Aix-en-Provence à Port Saint-Louis, cette étude répond à une question : où se trouve les zones les plus favorables au développement de la géothermie profonde ?
Le manque de connaissance sur les géométries des cibles en profondeur et leurs propriétés rendait nécessaire un travail à l’échelle du synclinal de l’Arc pour aider les collectivités et les industriels à cibler les zones et les cibles les plus propices à la géothermie profonde.
Des données nouvelles et un modèle 3D inédit du sous-sol
Par la valorisation des données historiques (sondages existants) et l’acquisition de données inédites (300 km de profils sismiques 2D, études de terrain), le projet a permis de construire un modèle géologique du sous-sol sur le périmètre de la zone d’étude. Ce modèle permet d’améliorer et de compléter les connaissances sur la géométrie du sous-sol. Les cartes des favorabilités construites pour proposer une vision synthétique et croisée des données permettent d’identifier les zones les plus propices au développement d’opération de géothermie profonde. Ces cartes sont réalisées pour les deux cibles, l’urgonien et le jurassique.
Les principaux résultats du projet Géoscan Arc
- Précision des profondeurs et des géométries des deux principales cibles géologiques (roches pouvant contenir de l’eau chaude). Les surfaces obtenues sont significativement plus fiables et détaillées que celles issues des études antérieures, offrant une meilleure compréhension de la présence des cibles, de leur profondeur et de la distribution thermique sur l’ensemble de la zone d’étude.
- Identification des événements susceptibles d’influencer les propriétés des réservoirs. Ces travaux apportent un éclairage nouveau sur le potentiel des cibles, notamment en termes de capacité et mécanisme de circulation des fluides.
- La cible principale, constituée par les calcaires du Crétacé inférieur (l’Urgonien de Provence), serait localisée aux environs de Vitrolles à des profondeurs légèrement inférieures à 2 000 m, avec des températures estimées entre 50 °C et 70 °C. À plus grande profondeur, vers Plan-de-Campagne (où la cible serait située à environ 2 500 m de profondeur), les températures pourraient y atteindre 55 °C à 85 °C selon les hypothèses de gradient géothermique retenues.
- La cible secondaire, formée par les calcaires du Jurassique supérieur, est généralement plus profonde. En effet, elle n’est rencontrée à moins de 2 500 m de profondeur qu’ en bordure de la zone d’étude, notamment au sud-ouest d’Aix-en-Provence, avec des températures potentielles comparables (55 °C à 85 °C) en l’absence d’apports de fluides superficiels.
- Les cartes de favorabilité issues du croisement des différents critères géologiques et thermiques permettent d’identifier les zones les plus favorables pour le développement de projets de géothermie profonde.
- L’étude Géoscan Arc marque une avancée significative dans la caractérisation des cibles géothermiques en Basse Provence. Les premières cartes prédictives produites permettent de mieux appréhender les zones les plus favorables et les risques associés. Néanmoins, l’absence de données de forage dans le périmètre étudié introduit des incertitudes sur certaines propriétés clés, notamment les températures et celles liées aux débits. La réalisation de forages apparaît donc indispensable pour confirmer et affiner ces paramètres.
Vers de nouveaux projets
Les résultats et les données produits dans le cadre du projet sont déjà mis à disposition en partie sur le site Géothermies, dans la rubrique résultats du projet Géoscan Arc, et d’autres viendront compléter les jeux de données déjà mis à disposition des professionnels de la géothermie et des collectivités. Ces résultats techniques permettront d’améliorer les études préalables conduites pour les collectivités et de réduire les risques des projets. Les techniques de forage pourront être adaptées en conséquence pour atteindre les cibles en profondeur et exploiter les réservoirs cibles. Les investigations complémentaires à produire pour les nouveaux projets pourront être mieux définies et ciblées afin de proposer des programmes de recherche complémentaires adaptés au nouvel état des connaissances.
Cette étude constitue ainsi une première étape décisive pour développer la géothermie profonde dans la zone de l’étang de Berre et s’inscrit pleinement dans les ambitions de la région et des pouvoirs publics de renforcer la production de chaleur renouvelable locale.
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