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Méandre remarquable de la Meuse encaissé dans le relief des Ardennes (Monthermé, Ardennes, 2007). © BRGM - François Michel

Identification et caractérisation des ressources en eau souterraine dans les terrains du Dévonien sur le territoire de la Communauté de communes Ardennes rives de Meuse

11.10.2017
Depuis 2012, en partenariat avec une communauté de communes du département des Ardennes, le BRGM conduit une étude de recherche et de caractérisation de la ressource en eau en profondeur.

Modélisation 3D de la couche cible du secteur Vireux (Ardennes). © BRGM - F. Lacquement

Modélisation 3D de la couche cible du secteur Vireux (Ardennes). © BRGM - F. Lacquement

Contexte

Le Massif ardennais, à la géologie complexe, n’admet en effet que peu de nappes exploitables en sub-surface. De plus, pour les nappes existantes, les besoins en eau, mais aussi les pollutions, conduisent à des conflits d’usage.

Par ailleurs, le secteur nord des Ardennes, ancien bassin métallurgique, est aujourd’hui économiquement sinistré. Les pouvoirs publics sont donc à la recherche de solutions pour redynamiser l’économie locale. L’exploitation de la ressource en eau en profondeur, via une exploitation thermale ou exploitation géothermique, notamment si cette eau est minéralisée, pourrait le permettre. Le  développement d’activités parallèles économiques et touristiques (casino,…) pourrait être envisagé.

Au vu de son histoire géologique, le secteur de Givet est apparu comme prometteur sur le plan des ressources profondes en eau souterraine exploitables. La Communauté de Communes Ardennes, rives de Meuse (CCARM) et le BRGM se sont ainsi associés pour conduire une étude spécifique sur les secteurs de Vireux et Givet afin d’améliorer les connaissances géologiques et hydrogéologiques des réservoirs profonds du sous-sol.

Extrait de la carte géologique – Zone de Givet (08). © BRGM

Extrait de la carte géologique – Zone de Givet (08). © BRGM

Objectifs

Le premier objectif était de caractériser la géométrie des structures géologiques du sous-sol sur le secteur de la communauté de communes, uniquement à partir des données de surface et de définir les secteurs cibles présentant les caractéristiques lithologiques et structurales potentiellement perméables sur lesquelles il serait intéressant d’approfondir les connaissances.

Le second objectif consistait à caractériser précisément la géologie des secteurs identifiés précédemment comme potentiellement aquifères, afin de reconnaître la géométrie du réservoir, son volume potentiel, mais aussi l’emplacement de zones faillées, susceptibles de favoriser la perméabilité, et donc une éventuelle exploitation de l’eau.

Le troisième objectif consiste, à partir des données précédemment acquises, à affiner le modèle géologique  dans le but de proposer des lieux d’implantation de forage en vue d’une exploitation économique de la ressource en eau profonde.

 Zones cibles pour l’implantation de forages. © BRGM

Zones cibles pour l’implantation de forages. © BRGM

Programme des travaux

Les travaux ont débuté en 2012 avec une première phase (2012-2014) de réinterprétation des données existantes (sismique régionale notamment) couplée à une analyse de l’histoire géologique régionale, permettant de réaliser un modèle 3D conceptuel de la géologie locale. Deux secteurs potentiels ont ainsi été définis sur le territoire de la CCARM : le premier secteur est localisé au sud de Vireux, le second à l’Est de Givet.

Une fois ces deux secteurs cibles identifiés, un programme d’investigation géophysique a été défini, afin de préciser le modèle en profondeur. Une phase test d’investigation (sismique par chute de poids et par explosif, profils électriques et microgravimétrie) a permis de définir le protocole d’investigation le plus efficient pour un coût raisonnable. Cette phase test a également permis d’identifier les artefacts et les contraintes liés à la zone d’étude, permettant ainsi de trouver des solutions préalablement à la campagne de mesures

Campagne de mesures.
Campagne de mesures.

Un programme d’investigation a donc pu être mis en place. Réalisé entre novembre 2015 et février 2016, il couple quatre méthodes géophysiques : sismique, CSEM, profil électrique et microgravimétrie. La phase test a en effet permis de montrer que la complexité géologique ne permettait pas d’obtenir des résultats probants avec l’utilisation d’une seule méthode d’investigation (sismique seule prévue au départ). Chaque méthode utilisée pallie les limites des autres et permet de contraindre l’information géologique dans les trois dimensions, avec une bonne précision.

Les résultats sont actuellement en cours d’intégration dans le modèle géologique. En parallèle, une étude plus approfondie sur les caractéristiques géologiques et hydrogéologiques est réalisée sur les deux cibles afin de définir le potentiel de chacune des couches retenues.

A l’issue de l’interprétation, une phase d’identification de zones optimales ou des forages d’exploitation est possible pour les objectifs attendus. Les résultats permettront de déboucher sur une proposition de valorisation de la ressource en eau située en profondeur.

Résultats obtenus

La première phase de l’étude a permis de réaliser un modèle géologique en trois dimensions du secteur à partir de l’ensemble des informations disponibles. Du fait de l’absence de données en profondeur (forage, sismique,…) sur le territoire, le modèle n’a été bâti qu’avec les données de surface et, par conséquent, nécessite d’être précisé et validé par des acquisitions complémentaires.

La phase d’investigations géophysiques a quant à elle permis d’obtenir des  informations très précises sur la géométrie du sous-sol jusqu’à plusieurs centaines de mètres de profondeur.

La réalisation d’une phase test préalable à l’acquisition sur l’ensemble des zones cibles a permis de réorienter les investigations géophysiques en fonction des réponses du milieu. Ainsi, l’acquisition sismique a été réduite au profit d’investigations électromagnétiques sur la partie nord. Elles permettent notamment d’identifier la profondeur et la géométrie exactes des réservoirs identifiés comme aquifères. Ces travaux indiquent également les zones de discontinuités (failles), définissant ainsi les zones préférentielles d’accès à l’eau en profondeur. La position des calcaires du Givetien, identifiés comme réservoir potentiel, apparaît moins profonde que ce qui était attendu. Des discontinuités sont en revanche bien présentes au nord de la zone. Le réservoir est in fine plus facilement accessible, mais il présente probablement des caractéristiques thermiques moins intéressantes.

Campagne de géophysique par panneaux électriques - Secteur de Givet. © BRGM
Campagne de géophysique par panneaux électriques - Secteur de Givet. © BRGM

Les résultats des investigations géophysiques ont été présentés à la Communauté de communes Ardennes rives de Meuse en 2016. En termes de valorisation pour du thermalisme, les possibilités ne sont pas totalement celles espérées, notamment parce que les investigations ont mis en évidence une faille chevauchante inconnue et que la zone cible sur le secteur de Givet est beaucoup moins profonde que prévue. La découverte d’un potentiel aquifère très intéressant, dans une zone en tension pour ce qui concerne l’alimentation en eau potable, est en revanche un résultat très positif. En effet, seule la nappe des alluvions de la Meuse était jusqu’alors identifiée, or elle fait face à de nombreuses pressions, entrainant des conflits d’usage et des pollutions. Cette découverte ouvre donc des perspectives en termes d’alimentation en eau potable. Elle offre aussi de nouvelles perspectives en termes de géothermie de minime importance, dans le cadre de la mise en œuvre de la transition énergétique.

PARTENAIRE

Communauté de communes Ardennes rives de Meuse

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34