Exploration of new geothermal targets in fractured basement context : a multidisciplinary study of the hydrothermal system of Chaudes-Aigues (French Massif Central)
Les systèmes hydrothermaux en domaine de socle fracturé constituent des cibles prometteuses pour l exploration géothermique haute température. Cependant l'exploration de ces zones restent limitée et le fonctionnement de ces systèmes mal contraint. A travers l'exemple du système hydrotherma...
Bewaard in:
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| Andere auteurs: | , , , , , , , |
| Formaat: | Thèse numérique |
| Taal: | Anglais |
| Gepubliceerd in: |
2025.
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| Onderwerpen: | |
| Online toegang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1048_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1048/abes https://theses.hal.science/tel-05518961 |
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Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut des sciences de la terre d'Orléans (2010-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Caroline Martel (Président du jury) ; Patrick Lachassagne, Béatrice Ledesert, Alain Dupuy (Membre(s) du jury) ; Andrea Moscariello, Yannick Branquet (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Exploration de nouvelles cibles géothermiques en domaine de socle fracturé :, étude multidisciplinaire du système hydrothermal de Chaudes-Aigues (Massif Central) |
| Samenvatting: | Les systèmes hydrothermaux en domaine de socle fracturé constituent des cibles prometteuses pour l exploration géothermique haute température. Cependant l'exploration de ces zones restent limitée et le fonctionnement de ces systèmes mal contraint. A travers l'exemple du système hydrothermal de Chaudes-Aigues, hébergeant l'une des sources les plus chaudes d'Europe, le but de cette étude consiste à déterminer les principaux facteurs de contrôle et le fonctionnement global du système. Une approche combinant géologie structurale, géochimie des eaux, géophysique (gravimétrie) et modélisation numérique 3D a été mise en œuvre. L analyse structurale a permis d identifier les principales zones de failles (N0, N50,N150E), de caractériser leur perméabilité relative et leurs interactions. La géochimie des eaux thermales a fourni des informations essentielles sur la nature, la température du réservoir, l origine des eaux et leurs zones d'infiltration. Des données gravimétriques ont permis de contraindre les géométries profondes. Ces observations de terrain ont ensuite alimenté des modélisations numériques thermo-hydrauliques 3D afin de simuler la circulation des fluides et d imager les processus en profondeur. Les résultats confirment l existence d un double circuit de circulation, initialement proposé par Vasseur et al. (1997), au sein du Granite de la Margeride. Deux grands types de circulation sont identifiés : un écoulement superficiel au sein du régolithe altéré, illustré par la source de La Chaldette, qui pourrait agir comme un aquifère de surface et expliquer les forts débits à Chaudes-Aigues (500 l/min). En parallèle, un circuit profond alimente un réservoir, dont la température atteint 190ů sous la ville. La remontée rapide des fluides chauds est favorisée par la présence des failles varisques réactivées au cours des temps géologiques. Cette perméabilité est localement renforcée par leur intersection avecun autre faisceau de failles varisques. L impluvium principal a pu être localisé au sud de Chaudes-Aigues, principalement dans une zone de faille N150E dans le Granite de la Margeride. Contrairement aux modèles antérieurs, les filons de microgranite n apparaissent plus comme des vecteurs majeurs de la circulation des fluides. Ceux-ci peuvent même constituer des barrières hydrauliques, de même que les veines de quartz ou mylonites observées au nord du site. Ces structures contribuent à concentrer les émergences au centre de la vallée. Enfin, les modèles numériques estiment un temps de résidence des fluides compris entre 20 000 et 200 000 ans, ce qui remet en cause une origine glaciaire récente. L intégration de données multidisciplinaires et la modélisation 3D ont permis de reconstituer le trajet complet de l eau, de l infiltration à l émergence, tout en reproduisant le flux de chaleur régional, les températures et les débits des sources. En parallèle, une étude paramétrique a été réalisée sur l impact de la géométrie du réseau de failles. Les deux zones de failles principales du Granite de la Margeride ont été utilisées : Chaudes-Aigues et la faille de la Margeride. Ces deux exemples particuliers ont permis de comprendre l impact de la géométrie sur la formation d anomalies thermiques par le biais de la convection hydrothermale. Cette approche constitue un outil efficace pour l exploration géothermique en domaine de socle fracturé.Cette étude a notamment permis d identifier d autres systèmes hydrothermaux cachés au sein du granite de la Margeride.En outre, d autres systèmes analogues, en France ou en Europe, pourraient faire l objet d une exploration similaire. Hydrothermal systems in fractured basement domains are promising targets for high-temperature geothermal exploration. However, exploration of these zones remains limited and the functioning of these systems poorly constrained. Using the example of Chaudes-Aigues, which hosts one of the hottest springs in Europe, the aim is to determine the main control factors and the overall functioning of the hydrothermal system. An approach combining structural geology, water geochemistry geophysics (gravimetry) and 3D numerical modelling was used. The structural analysis identified the main fault zones (N0,N50, N150E) and characterised their relative permeability and interactions. The geochemistry of the thermal waters provided essential information on the nature and temperature of the reservoir, the origin of the waters and their infiltration zone. Gravity data was used to constrain the deep geometry. These field observations were then implemented into 3D thermo-hydraulic numerical modelling to simulate fluid circulation and image processes at depth. The results confirm the existence of a dual circulation circuit, initially proposed by Vasseur et al (1997), within the Margeride Granite. Two main types of circulation are identified: a surface flow within the weathering regolith, illustrated by the La Chaldette spring, which could act as a surface aquifer and explain the high flow rates at Chaudes-Aigues. In parallel, there is a deep circuit feeding a reservoir, reaching190ů, located beneath the town. The rapid ascent of hot fluids is favoured by the presence of Variscan faults that have been reactivated over geological time. This permeability is locally enhanced by their intersection with another Variscan fault cluster.The main impluvium has been located to the south of Chaudes-Aigues, mainly in an N150E fault zone in the Margeride Granite. Contrary to previous models, the microgranite veins do not appear to be major vectors of fluid circulation. They mayeven constitute hydraulic barriers, as do the quartzified or mylonitised veins observed to the north of the site. These structures help to concentrate discharge in the centre of the town. Finally, numerical models estimate a residence time for the fluids of between 20,000 and 200,000 years, which questions a recent glacial origin. By integrating multidisciplinary data and 3Dmodelling, we were able to reconstruct the entire path of the water, from infiltration to emergence, and propose a predictive model of the system. This approach is an effective tool for geothermal exploration in fractured basement areas |
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| Beschrijving item: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut des sciences de la terre d'Orléans (2010-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Caroline Martel (Président du jury) ; Patrick Lachassagne, Béatrice Ledesert, Alain Dupuy (Membre(s) du jury) ; Andrea Moscariello, Yannick Branquet (Rapporteur(s)) |
| Formaat: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |