Travaux scientifiques associés à la réalisation des - Infoterre

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Travaux scientifiques associés à la réalisation
des trois puits d’exploration géothermique
dans la plaine du Lamentin (Martinique)
Convention BRGM - Ademe n° 99.05.026
Rapport final
Étude réalisée dans le cadre du projet de recherche Géothermie aux Antilles 2001-ENE-R04
juin 2002
BRGM/RP-51671-FR
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Travaux scientifiques associés à la réalisation
dans la plaine du Lamentin (Martinique)
Convention BRGM - Ademe n° 99.05.026
Rapport final
Étude réalisée dans le cadre du projet de recherche Géothermie aux Antilles 2001-ENE-R04
B. Sanjuan, A. Genter, H. Correia, J-P. Girard, J-Y. Roig, M. Brach
juin 2002
BRGM/RP-51671-FR
Travaux scientifiques pour l’exploitation géothermique de la plaine du Lamentin (Martinique)
Mots clés : Géothermie, Martinique, Lamentin, Pointe Desgras, Habitation Carrère,
Californie, Absalon, Didier, Puits, Géologie structurale, Failles,
Température, Pression, Profils, Géochimie, Hydrothermalisme, Sources
thermales, Eau, Gaz, Carottes, Géologie structurale, Fracturation,
Altérations hydrothermales.
En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :
Sanjuan B., Genter A., Correia H., Girard J.P., Roig J.Y., Brach M. (2002) - Travaux
scientifiques associés à la réalisation des trois puits d’exploration géothermique dans
la plaine du Lamentin (Martinique). Convention BRGM - Ademe n° 99.05.026.
Rapport final. BRGM/RP-51671-FR, 253 p., 46 fig., 17 tabl., 10 ann.
© BRGM, 2002, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.
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BRGM/RP-51671-FR
Synthèse
Cadre
L
a demande croissante en énergie dans les îles de la Caraïbe et la volonté politique
de rechercher des solutions à l’indépendance énergétique ont poussé le conseil
régional de La Martinique avec le soutien financé de l’ADEME, l’Union européenne,
EDF Services Martinique et le BRGM à reprendre des recherches géothermiques dans la
plaine du Lamentin, en Martinique.
La nouvelle phase d’exploration géothermique menée dans cette zone a abouti à la
réalisation par la Compagnie française de géothermie (CFG), de trois puits de
reconnaissance, entre novembre 2000 et avril 2001. Ces puits ont été effectués en petit
diamètre, en mode destructif de 0 à environ 400 m, puis en carottage jusqu'à des
profondeurs autour de 1000 m. Le BRGM, dans un projet cofinancé par l’ADEME, était
chargé de réaliser les travaux d’accompagnement scientifique de ces trois puits
(géologie, géochimie des fluides et mesures physico-chimiques en forage).
Ces puits d’exploration géothermique ont livré plusieurs centaines de mètres de
carottes, qui ont permis de reconnaître le soubassement géologique de l’île. Ils ont offert
l’opportunité exceptionnelle de mener des travaux de recherche, qui ont apporté un
nouvel éclairage scientifique sur l’origine et la nature du système géothermal du
Lamentin, mis en évidence il y a une trentaine d’années par des travaux antérieurs.
D’un point de vue géologique, en plus de l’étude sur place des carottes, les travaux ont
essentiellement porté sur la caractérisation (1) des réseaux de fractures, drains potentiels
pour les fluides, (2) des altérations hydrothermales, c’est-à-dire des transformations de
la roche dues aux fluides, (3) de la lithologie traversée (laves, formations volcanoclastiques), (4) de la géochimie des laves saines et altérées et (5) sur la comparaison
avec les données géologiques de surface.
D'un point de vue géochimique, les travaux ont été axés sur le suivi des fluides de
foration et des venues d'eau recoupées par les puits. Afin d'avoir des caractéristiques
aussi représentatives que possible de ces venues d'eau, les puits d'Habitation Carrère et
de Californie ont fait l'objet d'une campagne spéciale de mise en production et de
prélèvements d'eau, en décembre 2001 et mars 2002. Néanmoins, l'absence
d'autorisation de rejet et le coût élevé de citernage du fluide produit vers une décharge
nous ont contraints à limiter la production à de faibles volumes d'eau (de 20 à 30 m3).
Pour pouvoir établir des comparaisons à l’échelle régionale et mieux comprendre le
système géothermal de la plaine du Lamentin, les eaux des sources thermales
avoisinantes ont également été étudiées.
Deux campagnes de mesures de profils de pression et de température en statique ont été
effectuées sur les puits après la phase de foration, en juillet 2001 et en mars 2002.
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Les forages d’exploration géothermique
♦ Le puits de la pointe Desgras, situé dans une zone considérée comme le centre d’un
système hydrothermal par des études antérieures (observations de travertins de silice et
des principales anomalies locales de gaz et de mercure), montre, néanmoins, des
conditions de température faibles (58 °C, à 930 m de profondeur) et l’absence de
perméabilité actuelle. Ce puits suggère donc une activité hydrothermale fossile, qui
pouvait être de haute température (présence d’épidote) mais qui a peu développé
d’altération dans la matrice (absence d’effet d’épontes).
Les fractures sont majoritairement représentées par des fentes et des failles à pendage
élevé, ce qui favorise les transferts verticaux. Dans la partie supérieure (392-450 m),
deux familles directionnelles orthogonales à fort pendage s’individualisent ainsi qu’un
réseau horizontal. Dans la partie profonde (460-850 m), une seule famille oblique à
verticale domine. Les failles sont majoritairement des failles normales et semblent
spatialement associées aux fentes. Les carbonates de type calcite représentent le
remplissage dominant. La densité de fracturation est 1 fracture/m et le pourcentage des
failles est de l’ordre de 18 %. La zone située vers 710 m avec ses épontes
hydrothermalisées représente un drain significatif, qui a pu jouer un rôle géothermique.
La zone située vers 918 m, où trois mètres de carottes ont été perdus, représenterait
également une structure importante. La présence simultanée des failles normales et des
fentes de traction serait compatible avec la structuration en graben du Lamentin. Au
niveau structural, il y a peu d’indice de réactivations tectoniques. On serait, donc, en
présence d’un système plutôt monophasé, qui s’est ouvert à un moment donné avec des
fluides en équilibre avec l’encaissant. En effet, on observe une bréchification
hydraulique qui n’altère pas l’encaissant andésitique. Ces fluides ont précipité de
manière ubiquiste, principalement de la calcite, et plus discrètement du quartz et des
argiles, qui ont complètement colmaté le milieu fracturé.
Au niveau lithologique, le forage de pointe Desgras montre dans sa partie profonde du
volcanisme sous-marin, recouvert par des dépôts issus de l’érosion de reliefs
volcaniques. Un puissant ensemble de laves massives andésitiques recouvrent les
formations profondes. Dans la partie superficielle, les alluvions anciennes recouvrent
des formations détritiques liées à l’érosion des reliefs volcaniques. Les andésites
massives pourraient se rattacher à l’épisode volcanique de Ducos – rivière Pilote connu
à l’affleurement quelques kilomètres plus au sud et daté aux alentours de 10 Ma.
Le suivi chimique des fluides de foration a seulement mis en évidence quelques petites
venues d’eau relativement froides et minéralisées avec très probablement une influence
marine. Aucune arrivée d’eau chaude significative n’a été observée. Les mesures du
profil de température en statique, effectuées 6,5 mois après la fin de la réalisation du
puits, confirment les données extrapolées obtenues pendant la foration de ce puits et
sont caractéristiques d'un régime thermique conductif tout le long du puits. Ceci est en
bon accord avec l'absence de venues d'eau chaude. Le gradient thermique estimé est un
gradient normal (3 °C/100 m). L'absence d'anomalies thermiques et le manque de
perméabilité constaté tout le long du puits mènent à la conclusion qu'il n'existe pas,
actuellement, de ressource géothermique exploitable sur le site de pointe Desgras.
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♦ Le puits d'Habitation Carrère, situé près de plusieurs sources thermales, est
sensiblement plus chaud que le premier (température maximale mesurée de 58 °C ;
56 °C à 814 m de profondeur) et montre des indices de perméabilité actuelle. La zone la
plus chaude correspond spatialement au passage d’une faille perméable vers 390 m de
profondeur. Outre les nombreux plans de fractures associés, cette faille développe un
halo d’altération hydrothermale très important (laves très altérées). De la kaolinite et de
la sidérite semblent associées au drain perméable. La présence d’épidote traduit
également des conditions de paléo-températures élevées. Plusieurs générations de
dépôts ont été mises en évidence, la calcite étant le remplissage dominant. Le système
ancien quartz-sulfures correspond à des accidents tectoniques importants minéralisés.
Le puits d'Habitation Carrère, qui est composé principalement de laves fracturées,
montre donc deux milieux géologiques en terme de fracturation :
- des fentes à calcite mm à cm qui forment des familles pentées à sub-verticales : ces
fentes, qui évoluent localement en brèches hydrauliques, seraient compatibles avec
une cinématique en faille normale. L’assemblage chlorite, pyrite et épidote est
fréquemment associé à la calcite ;
- des failles minéralisées (pyrite, sulfures) à silice géodique et colmatage partiel : ces
failles très redressées sont de taille pluri-centimétrique et développent un halo
d’altération hydrothermale d’amplitude métrique (370-400 m). En effet, les laves
encaissantes sont, en général, complètement hydrothermalisées, lessivées, blanchies et
deviennent poreuses.
La densité de fracturation est plus forte que dans le forage de pointe Desgras avec
1,5 fracture/m. De plus, le pourcentage de faille est également plus fort avec 21 %. Les
failles essentiellement normales seraient également cohérentes avec une structuration en
graben de la plaine du Lamentin. Le forage d'Habitation Carrère présente presque
toujours dans les tronçons analysés au moins une famille à très fort pendage composée
de fentes et de failles. Dans la partie supérieure entre 407 et 442 m, on observe en plus,
la présence d’une famille sub-horizontale composée de fentes à calcite.
Comparé au puits de la pointe Desgras, on constate que le puits de Carrère a recoupé
principalement des formations de laves massives, qui pourraient se rattacher au
volcanisme andésitique de Ducos - rivière Pilote d’âge miocène.
La venue d’eau, associée à la faille recoupée vers 390 m de profondeur, a été
directement prélevée pendant et après foration. Cette venue d'eau est relativement froide
mais est portée au moins à 90-130 °C en profondeur, d'après les résultats des
géothermomètres chimiques. Elle possède des caractéristiques chimiques semblables à
celles du fluide de l’ancien puits d’exploration géothermique LA-101 et des eaux des
sources thermales avoisinantes, analysées dans des études antérieures et, au cours de
cette étude, par le BRGM. Le suivi géochimique du fluide de foration a également
permis de mettre en évidence, entre 60 et 200 m de profondeur, plusieurs petites venues
d'eau froide, relativement minéralisées et indiquant une influence marine.
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Aucune venue d’eau chaude significative n'a été observée dans la partie plus profonde
du puits mais, d'après les résultats des analyses du fluide de foration, une autre venue
d'eau de composition chimique semblable à celle trouvée vers 390 m de profondeur
semble également avoir été recoupée vers 600-700 m de profondeur. Afin d'obtenir des
caractéristiques aussi représentatives que possible de ces venues, le puits a été mis en
production, en décembre 2001. Cette opération a montré qu'un pompage avec un débit
d'environ 1 m3/h était nécessaire pour faire produire le puits sans trop affecter le niveau
d'eau. Une vingtaine de m3 d'eau fut déchargée et deux échantillons d’eau furent
prélevés pour analyses chimiques et isotopiques.
Les mesures du profil de température en statique, effectuées environ cinq mois après la
fin de la réalisation du puits, confirment également les données extrapolées obtenues
pendant la foration de ce puits. Elles sont en bon accord avec les données du suivi
géochimique du fluide de foration dans la mesure où elles mettent en évidence
l'existence de deux aquifères principaux : l'un, certain, entre 300 et 425 m de profondeur
(zone isotherme à 50 °C) et l'autre, hypothétique, entre 600 et 650 m de profondeur
(zone isotherme à 46 °C). Les cimentations réalisées ont très probablement réduit la
perméabilité du premier aquifère. En dessous de 650 m de profondeur, le régime
thermique redevient conductif et le gradient thermique estimé entre 650 et 814 m de
profondeur est proche de celui mesuré entre 0 et 300 m de profondeur. L'extrapolation
de la température mesurée de 650 m à 2 000 m de profondeur, en considérant un régime
thermique purement conductif et le gradient thermique indiqué, donne une valeur de
température de 128 °C. On peut, donc, conclure qu'il n'existe pas sur le site de Carrère
un système géothermique haute enthalpie.
♦ Le puits de Californie, situé au nord de la plaine du Lamentin, montre des conditions
de température moyennes (90-100 °C) associées à la présence de perméabilité actuelle.
La température maximale extrapolée est d’environ 92 °C entre 400 et 500 m de
profondeur et la température au fond du trou, à 997 m, est de 83 °C. La zone la plus
chaude correspondrait spatialement au passage d’une faille perméable vers 390 m de
profondeur. L’absence de carottes dans cette zone perméable (faible taux de
récupération), même s’il traduit probablement le passage d’un accident structural, n’a
pas permis d’en préciser la nature ni la géométrie. Jusqu’à 1 000 m, il n’y a pas
d’évidence d’un système actuel haute température. Comme à Carrère, l’assemblage
kaolinite-sidérite semble associé au drain perméable.
Comparé aux deux autres forages de la pointe Desgras et de Carrère, le puits de
Californie se singularise par la quasi-absence d'intrusions, l'abondance des formations
rapportées du volcanisme explosif sous-marin, et une épaisse série de formations
détritiques volcano-clastiques (257-539 m). La forte épaisseur des dépôts détritiques
implique un remplissage et/ou une subsidence importante, probablement en liaison avec
l’individualisation de la partie nord du graben du Lamentin. L’épidote n’a pas été
observée. La nature des colmatages semble fonction de la lithologie avec de la calcite
dans les formations bréchiques riches en éléments volcaniques et des argiles dans les
formations bréchiques de type lahar. L’absence de minéralisation intra-remplissage est
relativement commune, la fracturation s’exprimant sous la forme d’un diaclasage « sec ».
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Une seule famille directionnelle oblique à sub-verticale se développe dans le puits. Dans
la zone de faille située entre 426 et 435 m, les failles présentes s’organisent autour d’une
famille directionnelle à pendage oblique de l’ordre de 50°. Le forage Californie montre
une densité de fracturation relativement modérée distribuée de manière hétérogène mais
avec une proportion de failles élevée de 25 %. Bien que quelques failles décrochantes
aient été observées, les failles essentiellement normales semblent cohérentes avec la
structure du graben du Lamentin. Les carottes n’ayant pas été réorientées, la
comparaison succincte avec des données structurales de surface ou extraites de travaux
antérieurs montre que le système NW-SE voire WNW-ESE serait dominant en surface.
Le suivi géochimique du fluide de foration a permis de mettre en évidence, de nouveau,
plusieurs petites venues d'eau, relativement minéralisées et indiquant une influence
marine entre 40 et 200 m de profondeur.
Il montre également qu'à partir de 400 m de profondeur, plusieurs venues d’eau chaude
ont été recoupées par ce puits. La principale, observée autour de 400 m et correspondant
à la température extrapolée la plus élevée, a pu être directement prélevée et analysée.
Les résultats des analyses indiquent, malgré la différence de température, une
composition chimique et isotopique assez proche de la venue d’eau, plus froide,
recoupée vers 390 m de profondeur, par le puits d’Habitation Carrère.
En raison d’une obstruction rencontrée à 286 m de profondeur, les mesures du profil de
température en statique, entreprises environ 3,5 mois après la fin de la réalisation du
puits, n’ont pu être effectuées que jusqu’à cette profondeur. Ces mesures ont confirmé,
encore une fois, les données extrapolées obtenues au cours de la foration du puits. La
zone correspondant à la couverture de l'aquifère de 400 m de profondeur indique très
logiquement un gradient thermique élevé. Un nouveau profil de température en statique
a été réalisé en mars 2002, après l'élimination de l'obstruction, et a confirmé les données
antérieures. La mise en production de ce puits, également en mars 2002, a permis de
montrer que ce puits est artésien et que des arrivées importantes de CO2 sont associées à
l'eau déchargée. Une trentaine de m3 d'eau a pu ainsi être produite avec un débit moyen
d'environ 9 m3/h. Un échantillon d'eau a été prélevé pour analyses chimiques et
isotopiques. Néanmoins, la production de ce puits ayant été très faible, sa capacité de
production mériterait d'être testée et évaluée lorsqu'une autorisation de rejet aura été
obtenue.
Caractérisation géochimique des laves et des fractures
Neuf échantillons de laves de nature andésitique ont fait l’objet d’une caractérisation
géochimique (majeurs, traces). Ces échantillons représentent à la fois des faciès sains et
des faciès ayant subi une altération hydrothermale prononcée de manière à mettre en
évidence les transferts de matières se produisant en liaison avec les épisodes de
circulations. Les zones de failles percolées par les fluides hydrothermaux se distinguent
géochimiquement des faciès de laves saines par des fortes valeurs en Al2O3 et en perte
au feu dans les épontes (argiles, porosité secondaire) et des enrichissements en SiO2
(dépôts de quartz) et en métaux de base dans les paléodrains. Des analyses de chimie
isotopique (δ13C, δ18O, 87Sr/86Sr) ont été réalisées sur les dépôts de calcite tapissant les
fractures. Les résultats de ces analyses indiquent que les dépôts de calcite des puits
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pointe Desgras et Californie se seraient formés dans les conditions de température
actuelles. Pour Carrère, les dépôts de calcite semblent être liés à un épisode de
paléocirculations de fluides plus chauds.
Géologie profonde, géochimie des fluides et origine de l’anomalie géothermique
Les forages profonds montrent un substratum composé essentiellement de laves et
d’intrusions volcaniques au sud-est (forage de Carrère) rapportées au volcanisme de
Ducos. Au nord-ouest, le forage de Californie se caractérise par la présence de
formations détritiques volcano-sédimentaires dans la partie supérieure et des formations
bréchiques rapportées au volcanisme explosif sous-marin probablement remanié dans la
partie profonde. Cette zone septentrionale où se développe un important remplissage
détritique par des formations de type grès varvés, silts, et conglomérats a été
probablement le siège d’une certaine subsidence en liaison est probable avec la
structuration en graben. Ces formations rappellent celles connues en surface ; en
particulier, le conglomérat polygénique et les tuffites de Fort-de-France datés vers 5 Ma.
On note l’absence de coulées de laves massives au nord-est. Au centre du dispositif, le
forage de pointe Desgras montre des formations rapportées au volcanisme sous-marin
dans la partie inférieure comme à Californie et des coulées de laves et intrusions dans la
partie supérieure comme à Carrère.
Les trois forages d’exploration ont recoupé soit des failles perméables, soit des zones
fracturées colmatées entre la surface et 1 000 m de profondeur. Les failles perméables
sont principalement localisées entre 300 et 400 m de profondeur dans les forages de
Californie et de Carrère, le forage de pointe Desgras étant complètement colmaté. Il n’y
a pas d’évidence d’un système actuel haute température profond. En revanche, la
présence de minéraux de haute température (épidote) et l’intensité de la fracturation
suggèrent le développement d’un réservoir fossile fracturé aujourd’hui colmaté. La
présence de failles normales et de fentes de traction observée sur les carottes non
orientées serait en accord avec une cinématique en faille normale et donc la structure en
graben du Lamentin. Des fluides hydrothermaux ont circulé dans les zones de faille. La
distribution spatiale des sources thermales alignées sur un axe NW-SE semble indiquer
que l'écoulement de ces fluides est contrôlé, en général, par le système de failles NWSE à WNW-ESE du graben du Lamentin (faille de Petit-Bourg) et en particulier un
système de failles N115E connues sur la carte géologique située à proximité du puits de
Californie. Cela suggère que la faille Nord-Lamentin, orientée N60E, soit relativement
« transparente » d’un point de vue hydrogéologique à cet écoulement régional.
L'étude géochimique des venues d'eaux rencontrées par les puits d'Habitation Carrère et
de Californie indique que ces eaux, à l'origine, sont constituées, approximativement, de
30-35 % d'eau de mer et 70-65 % d'eau douce d'origine météorique. Ces eaux acquièrent
leur composition chimique et isotopique définitive par interaction avec les roches
volcaniques comme les andésites et les gaz tels que le CO2. Ce sont des eaux chlorurées
sodiques carbo-gazeuses (PCO2 minimale d’au moins 1 bar), avec une salinité de l'ordre
de 12-13 g/l et un pH mesuré autour de 6,0-6,1. La valeur de ce pH est, très
probablement, plus basse dans la formation si on considère qu'un dégagement de CO2 a
pu avoir lieu avant le prélèvement de ces eaux. Au cours de cette étude, il est montré
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que les émanations gazeuses observées dans la plaine du Lamentin sont essentiellement
constituées de CO2 d’origine magmatique et que les valeurs de PCO2 en profondeur
peuvent être relativement importantes (> 1 bar).
Par rapport au fluide du puits LA-101 ou aux eaux des sources thermales avoisinantes,
qui possèdent des caractéristiques chimiques et isotopiques semblables, il apparaît que
les venues d'eau des deux puits d'exploration, prélevées au cours de la réalisation de ces
puits, ont été légèrement diluées par le fluide résiduel de foration. Les prélèvements
d'eau réalisés après la mise en production de ces puits montrent que la venue d'eau du
puits Californie a une salinité comparable à celle de l'eau du puits LA-101 ou de
certaines sources thermales avoisinantes. La venue d'eau du puits d'Habitation Carrère a
une salinité légèrement plus faible et semble subir un léger processus de mélange avec
une eau douce superficielle, tout comme d’autres sources thermales avoisinantes. La
signature isotopique en soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, dans la plupart des
échantillons d’eau des puits d’exploration et des sources thermales avoisinantes,
témoigne de l’origine marine de ces eaux mais aussi de la présence d’un processus de
réduction bactérienne des sulfates (transformation des sulfates en sulfures). Ce
processus est faiblement visible sur les échantillons d’eau provenant du puits Californie
et des sources thermales avoisinantes. Probablement favorisé par les conditions
modérées de température, il est nettement plus important sur l’un des échantillons
prélevé au cours de la mise en production du puits d'Habitation Carrère, où une baisse
anormale de la concentration en sulfates est également observée.
Les températures en profondeur de ces venues d'eau sont estimées être de l'ordre de 90130 °C au moyen des géothermomètres chimiques, qui peuvent être utilisés dans le
contexte de la plaine du Lamentin. Ces valeurs de température sont concordantes avec
celles obtenues à partir des compositions chimiques des eaux des sources avoisinantes.
Les concentrations relativement élevées en magnésium et en sulfates de ces eaux ainsi
que leur absence d'enrichissement net en oxygène-18 des roches sont plutôt en accord
avec l'estimation modérée de température donnée par les géothermomètres chimiques.
Le fait que la venue d'eau du puits d'Habitation Carrère, traversée environ à la même
profondeur que l'une des venues d'eau du puits de Californie (400 m), soit beaucoup
plus froide que cette dernière et celle rencontrée par le puits LA-101 (environ 50 °C
contre 90 °C), semble indiquer que la source de chaleur se situerait probablement au
nord de la plaine du Lamentin et qu'il s'agirait d'un écoulement latéral de sens général
plutôt NW-SE. L'inversion de gradient de température que l'on retrouve sur les deux
puits en dessous de la zone correspondant à la présence de l'aquifère est en bon accord
avec l'hypothèse de l'écoulement latéral.
La composante eau de mer du fluide géothermal suggère que le réservoir dont il est issu
n'est pas trop éloigné de la mer. Les données isotopiques de deutérium et d’oxygène-18
montrent que le pôle eau douce de ce fluide a une aire de recharge semblable à celle des
eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon, situées au nord-ouest de la plaine du
Lamentin. Cette aire pourrait, très probablement, être localisée sur le versant sous le
vent du massif des pitons du Carbet, qui est localisé à une quinzaine de kilomètres de
cette plaine. Le contexte géologique (direction générale des failles NW-SE, mise en
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place des coulées, distribution spatiale des sources thermales de la plaine du Lamentin)
est en bon accord avec une alimentation en eau douce du réservoir géothermique de ce type.
L’absence d’origine marine des eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon
suggère que le mélange entre l’eau de mer et l’eau douce s’opère dans une zone plutôt
située au sud-est de ces sources et au nord-ouest de la plaine du Lamentin.
Le système hydrothermal actuel serait lié à un système de failles NW-SE à WNW-ESE
(N140°E - N120°E), qui détermine probablement la structure profonde du Lamentin.
Les indices de l’activité hydrothermale de moyenne température sont concentrés dans la
partie nord du Lamentin là où le remplissage volcano-sédimentaire est le plus important,
c’est-à-dire dans la zone ayant été probablement la plus subsidente.
En revanche, aucun indice de réservoir haute enthalpie n’a été mis en évidence à partir
des compositions chimiques et isotopiques des eaux des sources thermales de Didier et
d’Absalon, qui suggèrent plutôt des températures en profondeur de l’ordre de 100130 °C, semblables à celles estimées dans la plaine du Lamentin.
Cette étude a permis de confirmer, de mieux localiser et de mieux connaître le système
géothermal de moyenne température (90-130 °C) de la plaine du Lamentin. Aucun
indice de l'existence actuelle d'un système porté à plus haute température n'a été mis en
évidence dans cette zone. Il semble important, à l'avenir, de mieux caractériser la
capacité de production de la ressource géothermique de moyenne température en
menant des tests de production sur les puits d'Habitation Carrère et de Californie mais
aussi sur de nouveaux ouvrages, plus adaptés, dont le choix du nombre et de la
localisation doit faire l'objet de travaux complémentaires.
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Sommaire
1.
Introduction .......................................................................................................... 19
2.
Étude géologique des puits d’exploration géothermique
et de leur environnement ..................................................................................... 21
2.1. Introduction ............................................................................................................ 21
2.2. Synthèse géologique et travaux antérieurs ............................................................. 21
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
2.2.5.
2.2.6.
2.2.7.
2.2.8.
Le contexte géologique de La Martinique.................................................. 21
Le contexte géologique de la plaine du Lamentin...................................... 23
Le contexte tectonique du Lamentin .......................................................... 31
Matériel et méthodes .................................................................................. 34
Le forage de pointe Desgras ....................................................................... 36
Le forage d'Habitation Carrère ................................................................... 46
Le forage de Californie............................................................................... 57
Les données structurales de surface............................................................ 66
2.3. Caractérisation géochimique des laves................................................................... 69
2.3.1. Les données géochimiques ......................................................................... 69
2.3.2. Les données isotopiques ............................................................................. 72
2.4. Comparaison avec les affleurements de surface..................................................... 76
2.4.1. Comparaison inter-forage ........................................................................... 76
2.4.2. Origine de l’anomalie géothermique .......................................................... 78
2.5. Conclusion.............................................................................................................. 80
3. Étude géochimique des fluides des puits d’exploration géothermique
et des sources thermales avoisinantes .................................................................... 81
3.1. Suivi géochimique du fluide de foration des trois puits d’exploration .................. 81
3.1.1. Puits d'exploration géothermique de la pointe Desgras.............................. 82
3.1.2. Puits d'exploration géothermique d’Habitation Carrère ............................. 83
3.1.3. Puits d'exploration géothermique de Californie ......................................... 88
BRGM/RP-51671-FR
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3.2. Résultats des analyses chimiques et isotopiques des échantillons d’eau................ 92
3.2.1. Venues d’eau recoupées par les deux puits d’exploration géothermique
au cours de leur foration .............................................................................. 92
3.2.2. Eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin et des sources
de Didier et d’Absalon................................................................................. 92
3.3. Interprétation et discussion des résultats .............................................................. 100
3.3.1. Caractéristiques chimiques des eaux ........................................................ 100
3.3.2. Origine des eaux et temps de transit......................................................... 102
3.3.3. Processus d’interaction eau-roche-gaz et géothermométrie ..................... 109
3.4. Travaux de géochimie ultérieurs à la réalisation des trois puits........................... 122
3.4.1. Puits d'Habitation Carrère......................................................................... 123
3.4.2. Puits de Californie .................................................................................... 129
3.5. Conclusion............................................................................................................ 133
4. Profils de mesures de température et de pression en statique
dans les trois nouveaux puits d'exploration géothermique................................ 135
4.1. Antécédents .......................................................................................................... 135
4.2. Objectifs ............................................................................................................... 135
4.3. Résultats du logging statique de mesures de température .................................... 136
4.4. Profil statique de mesures de température dans le puits LA-01 (pointe Desgras)..... 136
4.5. Profil statique de mesures de température dans le puits LA-02 (Habitation Carrère) .... 137
4.6. Profil statique de mesures de température dans le puits LA-03 (Californie) ....... 139
4.7. Profils de mesures de pression hydrostatique....................................................... 139
4.8. Conclusions .......................................................................................................... 141
5. Conclusion ............................................................................................................... 143
Références bibliographiques...................................................................................... 147
12
BRGM/RP-51671-FR
Liste des figures
Fig. 1 -
Localisation des trois sondages d'exploration géothermique (pointe
Desgras, Habitation Carrère et Californie) de la plaine du Lamentin
(document CFG, 2001) ainsi que celle des sources thermales
avoisinantes échantillonnées par le BRGM en mars 2001............................. 20
Fig. 2 -
La Martinique dans l’archipel des Petites Antilles (in Bouysse et al.,
1985). ............................................................................................................ 22
Fig. 3 -
La plaine du Lamentin sur l’île de La Martinique. ........................................ 23
Fig. 4 -
Vue vers le nord-est de la baie du Lamentin.................................................. 24
Fig. 5a - Reproduction de la carte géologique de La Martinique au 1/50 000
(Westercamp et al., 1989, 1990). ................................................................... 27
Fig. 5b - Géologie de la baie du Lamentin. Extrait de la Carte géologique de La
Martinique au 1/ 50 000 (Westercamp et al., 1990). ..................................... 28
Fig. 6 -
Carte structurale des grands édifices volcaniques de La Martinique
(Westercamp et al., 1989, 1990) ..................................................................... 29
Fig. 7 -
Les nouveaux forages d’exploration géothermique du Lamentin (CFG,
2001).. ............................................................................................................ 35
Fig. 8 -
Exemples de carottes prélevées dans les forages du Lamentin...................... 37
Fig. 9 -
Profils des températures extrapolées obtenus dans les deux sondages LA10 et LA-101 par EURAFREP et dans les trois puits d'exploration
géothermique de pointe Desgras, Habitation Carrère et Californie (CFG,
2001)............................................................................................................... 38
Fig. 10 - Log géologique du forage de reconnaissance de la pointe Desgras............... 40
Fig. 11 - Log du forage de reconnaissance de la pointe Desgras. Densité de fractures,
épaisseur du colmatage, localisation des failles, ouverture libre, taux de
récupération des carottes, évolution verticale des remplissages de fractures. .... 42
Fig. 12 - Histogramme des pendages vrais des fractures relevées sur les carottes
du forage de pointe Desgras........................................................................... 44
Fig. 13 - Section carottée fracturée et altérée dans une zone perméable ...................... 48
Fig. 14 - Log géologique du forage de reconnaissance d'Habitation Carrère............... 50
Fig. 15 - Log de la partie supérieure du forage de reconnaissance d'Habitation
Carrère............................................................................................................ 51
Fig. 16 - Log du forage de reconnaissance d'Habitation Carrère..................................... 52
du forage d'Habitation Carrère....................................................................... 54
BRGM/RP-51671-FR
13
Fig. 18 - Position des indices de perméabilité et des anomalies de conductivité
observées dans le fluide de foration reportées le long de la colonne
lithologique du puits Californie. Profils de température mesurés pendant
le forage (CFG) et après (BRGM). ................................................................ 59
Fig. 19 - Log géologique du forage de reconnaissance de la Californie. ..................... 61
Fig. 20 - Log du forage de reconnaissance de Californie ............................................. 64
du forage de Californie. ................................................................................. 65
Fig. 22 - Projection stéréographique (Schmidt, hémisphère inférieur) des données
structurales relevées sur le terrain à proximité du forage de pointe
Desgras (Lamentin, Martinique ..................................................................... 67
structurales relevées sur le terrain dans le quartier Dillon au nord du
Lamentin (Martinique)................................................................................... 68
structurales relevées sur le terrain dans le quartier Chateaubœuf au nord
du Lamentin (Martinique).............................................................................. 68
Fig. 25 - Diagramme SiO2 en fonction de Na2O+K2O. En haut, champs
théoriques des faciès de laves. ....................................................................... 70
Fig. 26 - Compositions isotopiques δ13C-δ18O des calcites de fracture des forages
du Lamentin. .................................................................................................. 74
Fig. 27 - Rapports 87Sr/86Sr des calcites de fracture des forages du Lamentin
présentés en fonction de l’inverse de la teneur en Sr..................................... 74
Fig. 28 - Reconstruction des conditions de formation des calcites de fracture des
forages Californie et Desgras, calculées à partir du fractionnement
calcite-eau des isotopes de l’oxygène (Freidman et O’Neil, 1977) et du
δ18O (-2,0 ‰) mesuré pour l’eau de production du forage. ........................... 75
Fig. 29 - Position des anciens forages d’exploration géothermiques du Lamentin. ..... 76
Fig. 30 - Coupe géologique schématique NW-SE passant par le forage Californie
au nord-ouest, le forage de pointe Desgras au centre et le forage de
Carrère au sud-est........................................................................................... 77
Fig. 31
Carte interprétative de la région du Lamentin (CFG, 2001, modifiée).......... 79
Fig. 32 - Profils des valeurs de conductivité et de pH du fluide de foration du
puits d'exploration géothermique de pointe Desgras en fonction de la
profondeur...................................................................................................... 82
Fig. 33 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits de pointe Desgras ............ 84
puits d'exploration géothermique d'Habitation Carrère en fonction de la
profondeur...................................................................................................... 85
Fig. 35 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits d'Habitation Carrère ........ 86
14
BRGM/RP-51671-FR
puits d'exploration géothermique de Californie en fonction de la
profondeur...................................................................................................... 89
Fig. 37 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits de Californie .................... 90
Fig. 38 - Positionnement des venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration
géothermique, des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin,
de Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface échantillonnées
dans le diagramme ternaire Cl-HCO3-SO4 de Giggenbach (1991).............. 101
Fig. 39 - Concentrations en sodium et en bromure en fonction de celles en
chlorure pour les venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration
géothermique, les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin,
de Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface échantillonnées......... 103
Fig. 40 - Diagrammes δD-δ18O, δD-Cl et δ18O-Cl pour les venues d’eau des deux
nouveaux puits d’exploration géothermique, les eaux des sources
thermales de la plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que les
eaux de surface échantillonnées................................................................... 104
Fig. 41 - Concentrations en potassium, sulfates, calcium, magnésium, bicarbonates
et silice en fonction de celles en chlorure pour les venues d’eau des puits
d’exploration géothermique, les eaux des sources thermales de la plaine du
Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface
échantillonnées.............................................................................................. 107
Fig. 42 - Concentrations en bore, arsenic, strontium, baryum, fer et manganèse en
fonction de celles en chlorure pour les venues d’eau des deux nouveaux
puits d’exploration géothermique, les eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface
échantillonnées. ............................................................................................ 108
Fig. 43 - Concentrations en lithium, rubidium, césium et germanium en fonction de
celles en chlorure pour les venues d’eau des deux nouveaux puits
géothermique, des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin,
de Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de surface échantillonnées
dans le diagramme ternaire Na-K-Mg de Giggenbach (1988)..................... 118
Fig. 45 - Diagrammes K-Na et Li-Na pour les venues d’eau des puits
d’exploration géothermique, des eaux des sources thermales de la plaine
du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de surface
échantillonnées............................................................................................. 121
Fig. 46 - Report des profils de température mesurés dans le puits de Californie
pendant et après la réalisation du puits (CFG, 2002). .................................. 140
BRGM/RP-51671-FR
15
Liste des tableaux
Tabl. 1 - Chronologie des épisodes de déformations au Lamentin............................... 34
Tabl. 2 - Analyses chimiques des éléments majeurs des laves (faciès sain, faciès
altérés) prélevées dans les forages du Lamentin............................................ 69
Tabl. 3 - Analyses chimiques des éléments traces des laves (faciès sain, faciès
altérés) prélevées dans les forages du Lamentin............................................ 71
Tabl. 4 - Composition isotopique (δ13C, δ18O, 87Sr/86Sr) des calcites de fracture
des forages Desgras, Californie et Carrère..................................................... 73
Tabl. 5 - Prélèvements d'échantillons de la venue d'eau de formation (380-420 m
de profondeur) lors de la fracturation hydraulique de fond de trou du
24 janvier 2001 sur le puits d'Habitation Carrère et mesures des
paramètres les plus pertinents afin de sélectionner les échantillons les
plus représentatifs de cette venue d'eau pour analyses chimiques et
isotopiques ..................................................................................................... 87
Tabl. 6 - Résultats des analyses chimiques et isotopiques effectuées sur les
venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration géothermique
d'Habitation Carrère et de Californie, au cours de leur foration .................... 93
Tabl. 7 - Campagne de géochimie des eaux du 13 au 16 mars 2001 : mesures sur
site et prélèvements des eaux des sources thermales de la plaine du
Lamentin, d'Absalon et de Didier ainsi que de certaines eaux de surface ..... 95
Tabl. 8 - Résultats des analyses chimiques des eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de surface,
prélevées au cours de la campagne d'échantillonnage, réalisée du 13 au 16
mars 2001 ....................................................................................................... 97
Tabl. 9 - Résultats des analyses isotopiques des eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de
surface, prélevées au cours de la campagne d'échantillonnage, réalisée
du 13 au 16 mars 2001 ................................................................................... 99
Tabl. 10 - Calcul des indices de saturation (IS) des eaux de quelques sources
thermales et du puits d'exploration géothermique de Californie vis-à-vis
de certains minéraux, réalisés à température d'émergence au moyen du
code géochimique EQ3NR........................................................................... 114
thermales et du puits d'exploration géothermique de Californie vis-à-vis de
certains minéraux, réalisés à 90 et 120 °C au moyen du code géochimique
Q3NR ........................................................................................................... 117
16
BRGM/RP-51671-FR
Tabl. 12 - Estimation des températures en profondeur à partir des géothermomètres
chimiques pour les venues d’eau des puits d'exploration géothermique
d'Habitation Carrère et de Californie, les eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin, de Didier et d'Absalon ainsi que les eaux de surface
Tabl. 13 - Données obtenues sur le fluide produit par le puits d'Habitation Carrère
au cours de sa mise en production par pompage.......................................... 124
Tabl. 14 - Mesures des paramètres physico-chimiques effectuées sur site
concernant le fluide produit par le puits d'Habitation Carrère ..................... 125
Tabl. 15 - Composition chimique des gaz libres et dissous sur les puits
d'exploration d'Habitation Carrère et de Californie ..................................... 128
Tabl. 16 - Données obtenues sur le fluide produit par le puits de Californie au
cours de sa mise en production .................................................................... 130
Tabl. 17 - Mesures des paramètres physico-chimiques effectuées sur site
concernant le fluide produit par le puits de Californie................................. 130
Liste des annexes
Ann. 1 - Liste des génératrices relevées sur les forages du Lamentin de pointe
Desgras, d'Habitation Carrère et de Californie ............................................ 155
Ann. 2 - Projection stéréographique (Schmidt, hémisphère inférieur) des données
structurales relevées dans le forage de pointe Desgras (Lamentin,
Martinique)................................................................................................... 161
structurales relevées dans le forage d'Habitation Carrère (Lamentin,
Martinique)................................................................................................... 175
structurales relevées dans le forage de Californie (Lamentin,
Martinique)................................................................................................... 187
Ann. 5 - Programme des travaux de géochimie des eaux à réaliser sur les trois
puits d'exploration géothermique pointe Desgras, Carrère et Californie ..... 197
Ann. 6 - Tableaux des données brutes obtenues au cours du suivi géochimique
des fluides de foration des trois puits d'exploration géothermique pointe
Desgras, Carrère et Californie...................................................................... 201
BRGM/RP-51671-FR
17
Ann. 7 - Tableau présentant les résultats des analyses chimiques et isotopiques
effectuées au cours d'études antérieures sur la venue d'eau recoupée par
l'ancien puits LA-101, l'eau de mer locale et les eaux thermales de
quelques sources de la plaine du Lamentin et des sources de Didier et
d'Absalon. Ces résultats sont comparés à ceux obtenus sur les venues
d'eau des deux nouveaux puits d'exploration géothermique ........................ 215
Ann. 8 - Représentation des données géochimiques précédentes (ann. 7) sur
diagrammes binaires .................................................................................... 219
Ann. 9 - Estimation des températures en profondeur à partir des géothermomètres
chimiques appliqués sur les données de l'annexe 7 ..................................... 223
Ann. 10 - Carte d'implantation des trois puits d'exploration géothermique pointe
Desgras, Carrère et Californie et données, sous forme de tableaux et de
figures, obtenues au cours de la campagne de profils de mesures de
températures et de pression en statique, effectuée en juillet 2001, sur ces
puits.............................................................................................................. 227
Pl. photo -
18
Source thermale dite de la Lézarde dans la plaine du Lamentin
(échantillon LA-M5) ............................................................................... 253
BRGM/RP-51671-FR
1. Introduction
L
a demande croissante en énergie dans les îles de la Caraïbe et la volonté politique
de rechercher des solutions à l’indépendance énergétique ont poussé le conseil
régional de La Martinique avec le soutien financé de l’Ademe, l’Union européenne,
EDF Services Martinique et le BRGM à reprendre des recherches géothermiques dans la
plaine du Lamentin, zone de mangrove située à proximité et au sud de Fort-de-France.
La première phase d’exploration géothermique, qui a eu lieu entre 1966 et 1971 dans la
plaine du Lamentin, en Martinique, avait mis en évidence l’existence d’un aquifère de
basse température (environ 94 °C) entre 150 et 180 m de profondeur dans le seul puits de
reconnaissance géothermique (LA-101 ; 772 m de profondeur), réalisé dans cette zone.
À la suite de plusieurs travaux de prospection géothermique menés entre 1971 et 1985,
la Compagnie française de géothermie (CFG) a entrepris une nouvelle phase
d’exploration dans la plaine du Lamentin en faisant réaliser par la société FORACO,
entre novembre 2000 et avril 2001, trois sondages de type slim-hole (fig. 1). Ces
ouvrages ont été effectués en petit diamètre (diamètre final HQ ou NQ), en mode
destructif de 0 à environ 400 m, puis en carottage jusqu'à des profondeurs autour de
1 000 m. Le but de cette nouvelle phase d’exploration géothermique était (1) de
compléter la connaissance et la compréhension de l’aquifère superficiel de basse
température, déjà identifié et (2) de reconnaître les niveaux plus profonds pour vérifier
l’existence d’une ressource géothermique profonde à haute température.
La réalisation de ces forages carottés, les plus profonds de la Caraïbe, offrait
l’opportunité exceptionnelle d’acquérir des nouvelles connaissances sur le
soubassement volcanique de La Martinique et donc de les intégrer pour la
compréhension du système géothermal de la plaine du Lamentin.
Le projet mené par le BRGM et cofinancé par l’ADEME a eu pour objectif de réaliser
les travaux d’accompagnement scientifique des trois puits d’exploration. Ces travaux se
répartissent suivant trois domaines principaux :
- travaux d’accompagnement en géologie ;
- travaux d’accompagnement en géochimie des fluides, complétés d’une campagne de
mesures sur site et d’échantillonnage d’eaux des sources thermales avoisinantes (fig. 1) ;
- mesures physico-chimiques en forage (essentiellement température et pression).
Ce rapport présente les travaux réalisés suivant les trois domaines cités auparavant et
vient compléter les rapports précédents (CFG, 2001 ; Sanjuan et al., 2001a). L’étude
fine des altérations hydrothermales menée en collaboration avec le laboratoire Hydrasa
de l’université de Poitiers, est présentée dans un rapport indépendant (Mas et al., 2001).
Les résultats scientifiques majeurs ont été présentés dans le congrès annuel de
géothermie de Stanford (Genter et al., 2002 ; Sanjuan et al., 2002).
BRGM/RP-51671-FR
19
Localisation des sondages d'exploration
géothermique
dans la Plaine du Lamentin
N
1618
1618
Vers sources thermales
Absalon et Didier
Enveloppe des anomalies gaz
S2
et (As, Hg ) dans les sols
Californie
1616
la11
1616
sour
la10
la03
LAM4
sour
la12
La101
LAM5
la02
sour
sour
sources thermales disparues
la01
1614
Pte Desgras
Qr Bac
1614
sour LAM2
LAM3
LAM1
sourla09
la05
LAM9
la04
Carrère
la07
la06
1612
1612
Baie du Lamentin
Cocotte
Campagne BRGM d’échantillonnage
eaux thermales mars 2001
la08
1610
1610
EURAFREP
C FG
Puits chauds
Puits tièdes
Puits froids
1608
1608
Sources
710
712
714
0
716
718
2 KM
Fig. 1 - Localisation des trois sondages d'exploration géothermique (pointe Desgras,
Habitation Carrère et Californie) de la plaine du Lamentin (document CFG,
2001) ainsi que celle des sources thermales avoisinantes échantillonnées par
le BRGM en mars 2001.
20
BRGM/RP-51671-FR
2. Étude géologique des puits d’exploration
géothermique et de leur environnement
2.1. INTRODUCTION
Ce chapitre rassemble l’ensemble des données géologiques acquises lors des travaux
d’accompagnement géoscientifiques réalisés sur place par le BRGM ainsi que leur
interprétation replacée dans le contexte plus général de La Martinique. Les travaux
réalisés sur site ont consisté principalement en une description lithologique des
formations carottées, une analyse des réseaux de fractures, des remplissages
hydrothermaux associés et des photographies en caisses des carottes. L’absence de
mesures d’orientation des carottes par des outils d’imageries de paroi du type BHTV
(Borehole Televiewer) et de relevé de structural de terrain autour des forages, nous a
conduits à intégrer quelques informations structurales d’études antérieures. La
caractérisation géochimique des laves du substratum ou de certains remplissages de
fractures (chimie roche, chimie isotopique), est également présentée dans ce rapport.
2.2. SYNTHÈSE GÉOLOGIQUE ET TRAVAUX ANTÉRIEURS
2.2.1. Le contexte géologique de La Martinique
La Martinique est une île principalement volcanique appartenant à l’arc des Petites
Antilles qui dessine une courbe de 850 km de long (fig. 2). Au niveau géodynamique,
La Martinique, qui appartient à l’archipel des Antilles, tire son origine de grands
mouvements lithosphériques commencés il y a 100 millions d’années (Andreieff et al.,
1989). Cette marge active qui résulte de la superposition de plusieurs phases de
subduction depuis la limite Jurassique terminal - Crétacé inférieur jusqu’à nos jours
correspond actuellement à une subduction de la plaque atlantique sous la plaque caraïbe
avec un taux de convergence de l’ordre de 2,2 cm/an selon un axe ESE-WNW (Stein et
al., 1982). La répartition des foyers des séismes permet de préciser que le plan de
subduction, qui plonge de 60°, se situerait à 120 km environ de profondeur sous l’île de
La Martinique (Godefroy et al., 1991).
Au niveau structural, deux grands domaines se distinguent (Chabellard et al., 1986) :
- un domaine externe en compression situé vers l’est de l’île correspondant au prisme
d’accrétion de la Barbade où se développent des plis, failles inverses et
décrochements ;
- un domaine en distension situé vers l’ouest correspondant à la plaque caraïbe,
caractérisé par des failles normales. Des travaux de microtectonique de terrain
suggèrent un régime d’extension radiale généralisée du Miocène à l’Actuel.
L’île de La Martinique située à la frontière entre ces grands domaines pourrait être le
siège d’un régime décrochant compressif ou décrochant (Chabellard et al., 1989).
BRGM/RP-51671-FR
21
Fig. 2 - La Martinique dans l’archipel des Petites Antilles (in Bouysse et al., 1985).
1 : volcans sous-marins. 2 : volcans terrestres. 3 : arc externe. 4 : limite des
plates-formes insulaires à l’isobathe -200 m. 5 : isobathes tous les 1000 m.
22
BRGM/RP-51671-FR
2.2.2. Le contexte géologique de la plaine du Lamentin
a) Le fossé du Lamentin
La région du Lamentin qui se situe à cheval sur les arcs volcaniques intermédiaire à
interne, s’étend sur la partie centre ouest de l’île de La Martinique, au sud-est de Fortde-France et constitue une zone alluviale et marécageuse couvrant une surface de
100 km2 environ (fig. 3). Dans cette plaine alluviale, bordée par la mer des Caraïbes,
coule la rivière la Lézarde qui la traverse selon un axe E-W pour aller se jeter dans la
baie de Fort-de-France (fig. 4). La géologie de surface, largement masquée par les
mangroves et les alluvions, est connue par les levers de terrain de la carte géologique au
1/50 000 (Westercamp et al., 1989 et 1990) et des travaux de reconnaissance effectués
par EURAFREP dans les années soixante-dix et le BRGM dans les années quatre-vingts
(Chovelon, 1984a, b). La structuration de l’île de La Martinique correspondrait à un
système de horsts et grabens d’orientation principale NE-SW mais où des accidents de
direction NW-SE sont également présents. Il est donc admis que la région du Lamentin
correspond à une zone majeure d’effondrement limitée par des accidents importants
mais dont l’expression de surface n’est pas clairement reconnue (Westercamp, 1972 in
Godefroy et al., 1991). Une bande NE-SW traverserait toute la zone du Lamentin en
même temps qu’une zone faillée NW-SE. Le réseau de fractures NW-SE jouerait en
extension et constituerait la principale structure de contrôle de mise en place des
magmas martiniquais depuis le Miocène moyen (Andreieff et al., 1989). La direction
NE-SW qui jouerait en décrochement depuis le Miocène supérieur se marque par des
grandes failles transverses qui compartimentent le réseau précédent.
Martinique
Island
Montagne
Pelée
Carbet
Fort-de-France
Le Lamentin
0
20 km
Fig. 3 - La plaine du Lamentin sur l’île de La Martinique.
BRGM/RP-51671-FR
23
Fig. 4 - Vue vers le nord-est de la baie du Lamentin. Les pitons du Carbet au centre
de la photo, surplombent Fort-de-France et le nord de la baie.
Sur la carte géologique de Martinique, les principales failles cartographiques sont :
- au nord-est, la faille Nord-Lamentin orientée N60°E est une faille cartographique
d’extension plurikilométrique. Cette faille à jeu normal probable est masquée sous des
sédiments plio-quaternaires. Elle est très redressée et aurait son compartiment nordouest abaissé. On ne connaît pas son rejet vertical ;
- toujours au nord-est, à proximité de la baie, on note la présence de deux failles
parallèles N115°E qui affectent la série miocène d’andésites ραm2f du quartier de
Californie. Ces failles ne sont pas visibles dans les alluvions et les dépôts de
mangroves ni dans les tuffites notées 1tf. Plus au nord (ZAC rivière Roche), une faille
décrochante à inverse a été mise en évidence d’après des levers de terrain dans une
tranchée (Genna, 1994). Cette faille qui affecte les terrains d’âge plio-pléistocène a
une direction moyenne N120°E et plonge de 45° vers le nord. Sa strie est orientée
N165°E et son rejet vertical est pluri-métrique. D’après Genna (1994), cette faille
pourrait avoir eu une activité d’âge quaternaire. Cette faille est située dans le
prolongement nord des deux failles portées sur la carte géologique N115°E ;
- au nord-ouest du Lamentin, deux failles cartographiques supposées orientées N140°E
affectent les formations andésitiques ραm2b de la série du Vauclin-Pitault :
- au sud et à l’est, les failles les plus proches correspondent au réseau N140°E de PetitBourg et de rivière Salée d’une part et de Ducos - Saint-Esprit d’autre part. Quelques
failles N60°E sont également présentes au niveau de rivière Salée - Petit-Bourg.
Il n’y a pas d’autres accidents reportés sur la carte géologique, notamment dans la partie
centrale du Lamentin en raison de la présence de la couverture d’alluvions et de
mangroves. La structuration de la zone du Lamentin semble surtout liée aux accidents
NW-SE. Le jeu de la faille nord Lamentin orientée au nord-est semble surprenant car il
met en position « haute », c’est-à-dire de horst, la plaine alluviale du Lamentin.
24
BRGM/RP-51671-FR
b) Les indices d’activité hydrothermale du Lamentin
Les indices actuels d’activité hydrothermale qui existent au niveau de la plaine du Lamentin
avaient conduit à des travaux de reconnaissance géothermiques par forage de gradient par la
compagnie EURAFREP (Surcin, 1969). Douze sondages relativement superficiels de 80 à
180 m de profondeur, La1 à La12, avaient été réalisés selon un maillage plus ou moins
régulier totalisant environ 1300 m de forage (fig. 1). Les forages localisés sur un axe NWSE qui relie le quartier de Californie à la zone aéroportuaire (La1, La2, La10, La11, La12)
présentent les anomalies thermiques les plus intéressantes. De plus, l’existence de
nombreuses sources chaudes localisées dans le même secteur laissait supposer qu’une cible
géothermique potentielle était présente. En effet, les sources thermales dont les
températures d’émergence s’étendent entre 34 et 52 °C, bien que concentrées autour de
l’aéroport (fig. 1), s’organisent selon une bande NNW-SSE à NW-SE. Leur débit est
généralement faible et leur composition chimique est de type NaCl riche en CO2.
Le forage profond LA-101 réalisé par EURAFREP en 1969 dans le but de rechercher un
réservoir de vapeur a atteint la profondeur de 771 m (Surcin et al., 1970). Il est localisé
dans la zone d’anomalie géothermique mise en évidence par les forages de gradient
c’est-à-dire le long de la rivière la Lézarde, près de son embouchure. Il a rencontré entre
155 et 250 m de profondeur une zone productrice avec un fluide voisin de 90 °C riche
en CO2, dont la composition chimique est équivalente à celle des sources thermales de
surface. Cette zone réservoir est décrite par EURAFREP comme un drain formé de
réseau de fractures inclinées, silicifiées et recoupées par le sondage. Les fluides produits
par des éruptions liées à de forts dégagements de CO2 sont riches en bore et ont déposé
des travertins carbonatés.
Des études géochimiques de surface ont mis en évidence des anomalies en As, Hg et gaz
dans les sols (radon, CO2, hélium) qui forment une enveloppe allongée selon la direction
structurale NW-SE (fig. 1). Au sud, l’anomalie suit également la direction NE-SW. Des
études géophysiques de terrains ont permis de définir la profondeur du substratum résistant
ainsi que l’épaisseur des alluvions à quartz de l’ancienne rivière de la Lézarde.
Il apparaît donc que les indices actuels de l'activité hydrothermale sont concentrés dans
la partie nord du fossé tectonique du Lamentin. Les manifestations thermales de surface
actuelles sont contrôlées par les failles de direction NW-SE, qui déterminent la
structuration du fossé du Lamentin. La synthèse des travaux réalisés au Lamentin a
permis de proposer que la branche nord de la faille de Petit-Bourg soit responsable de
cette activité hydrothermale (CFG, 2001). En effet, c’est cette faille qui fait la limite
entre la mangrove au sud-ouest et les reliefs volcaniques anciens au nord-est, et le long
de laquelle s'alignent les sources chaudes du Lamentin et les anomalies géochimiques
dans les sols.
c) Les indices d’activité hydrothermale fossiles du Lamentin
Des indices d'une activité hydrothermale intense mais plus ancienne ont également été
reconnus au sud de la zone aéroportuaire. Il s'agit notamment de dépôts de travertins
siliceux formant les petits reliefs de morne Doré, Château-Lézard, pointe Desgras,
BRGM/RP-51671-FR
25
morne Rouge et Petit morne. Les dépôts de ce dernier site ont été datés entre 250 000 et
300 000 ans. Ils attestent donc de l'existence d'un système géothermique sous la plaine
du Lamentin, dès cette époque, avec des fuites en surface de fluides hydrothermaux
haute température. Chovelon (1984b) propose que le système géothermal du Lamentin
soit un système ancien polyphasé, en cours de refroidissement, ce qui se traduirait par
une réduction de la taille et un enfouissement de l'anomalie thermique. Surcin et al.
(1970) et Chovelon (1984b) s'accordent à dire que le système géothermique actuel et
récent est localisé dans la partie nord du fossé tectonique du Lamentin, depuis le
quartier Californie jusqu'à l'Hon Cocotte, plus ou moins centré sur le Cohé du
Lamentin, sans toutefois donner d'information précise sur la position actuelle de
l'anomalie thermique. Trois hypothèses sont avancées pour expliquer la source de chaleur
à l'origine de l'activité hydrothermale : une origine distale liée aux pitons du Carbet situés
au nord-est, un stock magmatique en profondeur situé à l’aplomb de la baie du Lamentin,
le volcanisme récent de rivière Salée situé plus au sud et daté à 0,63 Ma.
d) Les édifices volcaniques
La baie du Lamentin se situe donc au carrefour de nombreux appareils volcaniques qui ont
participé à l’édification du Centre et du Sud martiniquais (fig. 5). Il s’agit principalement
des reliefs anciens de morne Pitault, de la montagne du Vauclin et des formations
volcaniques ceinturant la baie de Fort-de-France. Les formations géologiques formant le
substratum sont principalement de nature volcanique ou volcano-sédimentaire (coulées de
laves, intrusions, dykes, tuffites). Les différents édifices qui bordent la zone du Lamentin
ont fonctionné entre 15 et 1 Ma environ (Westercamp et al., 1989).
Dans l’optique de corréler les levers géologiques faits dans les forages d’exploration
géothermique avec les informations de surface, on examine quelle est la nature des
formations géologiques, qui affleurent autour de la baie du Lamentin. On rencontre du
plus ancien au plus jeune :
• La chaîne du Vauclin-Pitault
C'est une grande structure volcanique allongée et orientée N160°E qui affleure au nord
et à l’est du Lamentin. Cette chaîne a été édifiée en cinq grandes phases volcaniques
interrompues par des épisodes de sédimentation carbonatée entre -15,5 et -10 Ma. Cette
chaîne d’âge miocène caractérisée par un volcanisme sous-marin principalement effusif,
montre dans la région du Lamentin :
Au nord et à l’est :
- des formations volcaniques anciennes, correspondant à une première phase effusive
généralisée. Il s’agit de coulées de basaltes porphyriques (notés ρβm2a dans la carte
géologique, fig. 5) et des hyaloclastites primaires (Hm2a) qui affleurent vers l’est à
2 km du site d'Habitation Carrère et vers le nord à environ 5 km de la baie (quartier
Chambord) ;
- ensuite, les formations les plus proches du Lamentin correspondent principalement à
des andésites porphyriques (ραm2b) notées parfois andésites basaltiques à
clinopyroxène du morne Doré datées à 12,5 Ma (Westercamp, 1982) ou d’andésites
26
BRGM/RP-51671-FR
peu porphyriques à augite et olivine et des hyaloclastites (Hm2b) remaniées ou non en
tuffites stratifiées (conglomérats, grès, silts) ou tuf du Vauclin. Ces formations
appartiennent à la phase majeure d’édification de cette chaîne du Vauclin-Pitault c’està-dire à une activité explosive sous-marine. Plusieurs petits affleurements d’andésite à
augite et olivine (αm2b) s’étendent en bordure de la baie au nord de l’exutoire de la
rivière la Lézarde, à proximité du forage EURAFREP LA11 et vers Fort-de-France
(plantation Dillon).
Fig. 5a - Reproduction de la carte géologique de La Martinique au 1/50 000
(Westercamp et al., 1989, 1990).
BRGM/RP-51671-FR
27
Vers l’est et le sud, on rencontre des formations qui appartiennent à la phase effusive du
volcanisme de rivière Pilote. Il s’agit du conglomérat dit de rivière Pilote (Cm2c) et des
coulées massives d’andésites porphyriques à hypersthène et augite (ραm2c), qui
affleurent à moins de 2 km à l’est du site d'Habitation Carrère. Ces andésites (ραm2c)
affleurent également, largement au sud, dans la région des Trois-Ilets ainsi que des
brèches pyroclastiques (ρβm2c).
Le système volcanique du Vauclin-Pitault est constitué de reliefs alignés N-S. Sur le
plan tectonique, cette structure volcanique a les caractéristiques d’un rift orienté NNWSSE avec les couches plongeant vers l’extérieur de la structure (Westercamp, 1989).
Structuralement, un faisceau de failles NNW-SSE découpe la chaîne de Vauclin-Pitault
dont la bordure occidentale (faille de Saint-Esprit) correspondrait à une faille qui
délimiterait la partie orientale de la plaine du Lamentin.
• Le volcanisme miocène fissural du sud et sud-ouest martiniquais (Californie,
Ducos).
Après le cycle volcanique sous-marin du Vauclin-Pitault, on rencontre des formations
qui découlent d’un épisode volcanique fissural miocène bien développé vers l’est et le
sud de la baie du Lamentin :
- dans le quartier de Californie, des andésites aphyriques (ραm2f) datées à 7,15 Ma
affleurent localement. Le sondage de Californie est implanté dans cette zone ;
- à Ducos, on trouve des coulées massives d’andésites porphyriques plus ou moins
basiques à augite et hypersthène (ραm2e). Ces formations affleurent vers l’est à 3 km
du site d'Habitation Carrère et ont été datées à 8,82 Ma (carrière au nord-ouest de
Ducos) ;
Fig. 5b - Géologie de la baie du Lamentin. Extrait de la Carte géologique de La
Martinique au 1/50 000 (Westercamp et al., 1990).
28
BRGM/RP-51671-FR
Fig. 6 -
Carte structurale des grands édifices volcaniques de La Martinique
(Westercamp et al., 1989, 1990) 1 : plaine du Lamentin. 2 : volcanisme actif
de la Montagne Pelée. 3 : volcanisme pliocène terminal-pléistocène. 4 et 5 :
volcanisme du morne Jacob. 6 : volcanisme effusif du morne Pavillon. 7 :
volcanisme effusif de Ducos. 8 : volcanisme sous-marin du VauclinPitault. 9 : complexe volcanisme de base. 10 : front volcanique pléistocène.
11 : accident. 12 : principales élévations à terre. 13 : volcan sous-marin de
Schoelcher.
BRGM/RP-51671-FR
29
- au sud-est, on rencontre ces coulées andésitiques à Trois-Ilets (ραm2f).
Ce volcanisme montre également une structuration NNW-SSE.
• Le volcanisme dacitique à grenat du Gros-Ilet (6 à 6,5 Ma)
Au sud de la baie du Lamentin, on rencontre des formations dacitiques (ραm2g) dans la
région de Trois-Ilets et du Gros-Ilet. Ces dacites en dôme ou en coulée-dôme sont
porphyriques à quartz, biotite et grenat almandin. Leur mise en place serait associée à
un système de failles majeures orientées NE-SW (Westercamp et al., 1989).
• Les tuffites de Fort-de-France
Il s’agit de formations sédimentaires affleurant au nord du Lamentin, à l’est de Fort-deFrance et mises en place à la limite miocène-pliocène (6,2 Ma). Deux faciès
caractérisent ces tuffites : (1) des tuffites calcaires (m3-p) correspondant à un
affleurement très limité spatialement et (2) des tuffites terrigènes azoïques affleurant
plus largement.
Ce niveau de tuffites est épais de quelques centaines de mètres et correspond à une
émersion marquée des reliefs volcaniques miocènes (Chovelon, 1984a). Sa base est
fossilifère et rapportée au passage miocène-pliocène (Westercamp, 1982).
• Le volcanisme sous-marin du morne Jacob
Dans la partie nord du Lamentin, des coulées andésitiques ont été datées entre 4 et 2 Ma
et se rapportent au volcan bouclier du morne Jacob, dont le point d’émission est situé à
au moins 20 km au nord du Lamentin.
À la base, la première phase de mise en place de ce volcan bouclier est caractérisée par
des coulées de laves aphyriques (aα), des dépôts de type hyaloclastite (H) et des dykes
qui affleurent entre 5 et 10 km au nord du Lamentin. Ensuite, lors de la seconde phase
d’édification de ce volcanisme sous-marin, des coulées massives d’andésites peu
porphyriques (1α) et porphyriques sombres à hypersthène et augite (2α) se mettent en
place. Elles affleurent au nord et au nord-est du Lamentin sous la forme de vastes
épanchements orientés selon un axe NW-SE.
Des conglomérats polygéniques grossiers (2-5 C), qui marquent la fin du volcanisme du
morne Jacob, affleurent à l’ouest de Fort-de-France sous la forme d’une crête de
direction N-S, soulignant la trace d’une paléovallée.
Les coulées d’andésites, partiellement remaniées sous forme de conglomérats
torrentiels, proviennent d’appareils volcaniques situés au nord et venant combler des
dépressions préexistantes. Il en résulte des variations d’épaisseur significative de ces
formations.
30
BRGM/RP-51671-FR
• Le volcanisme du Carbet
Les pitons du Carbet correspondent à un volcan composite situé à 15 km au nord-est du
Lamentin. La dernière phase d’activité volcanique est datée à 0,7 Ma. Au nord-ouest de
la baie du Lamentin (région de Fort-de-France), et au nord-est au niveau de la ville du
Lamentin, des formations volcaniques (andésites sombres à deux pyroxènes de Fort-deFrance, α1) et volcano-sédimentaires à dominante sédimentaire affleurent (conglomérats grossiers de base 6C, conglomérat 9C). On classe les conglomérats sous la
rubrique des dépôts boueux à blocs anguleux (anciens glissements de terrain ?).
• Les alluvions à quartz de l’ancienne rivière Lézarde
La destruction des laves (dacitiques) du volcan des pitons du Carbet est à l’origine de
ces alluvions notées Fz. Ces alluvions couvrent la majorité de la baie du Lamentin avec
les mangroves côtières (RFM). L’épaisseur de ces matériaux détritiques peut atteindre
100 m. Des forages effectués dans cette zone montrent l’existence d’une nappe
phréatique au sein de cette formation perméable (Chovelon, 1984b). La carte des
isobathes (BRGM, 1973) montrent des paléovallées aux contours accentués avec des
bordures très marquées (100 m) individualisant des fossés N-S à NNW-SSE.
• Le volcanisme acide plio-pléistocène de rivière Salée
Dans la région de rivière Salée, au sud de la baie, un dôme de dacites est daté à
0,63 Ma. Il s’agit de brèche ponceuse à blocs massifs arrachés au substratum (Bq) et des
coulées de laves massives d’andésites à hornblende (αhb). Ces produits volcaniques se
localisent à la croisée de deux directions tectoniques majeures NE-SW et NW-SE
(Chovelon, 1984a).
2.2.3. Le contexte tectonique du Lamentin
La région du Lamentin bien que recouverte par des dépôts de type mangrove ou
alluvions présente une structuration qui correspondrait à la croisée de deux directions
structurales majeures à l’échelle de l’île de La Martinique. Les différentes études dans
ce secteur de l’île ont toujours insisté sur l’existence de plusieurs systèmes de failles
(Chovelon, 1984a, b ; Andreieff et al., 1989 ; Westercamp et al., 1989) : (1) un système
de failles NE-SW et (2) un système de failles NW-SE. En plus de ces directions
majeures, deux directions secondaires, interprétées comme plus anciennes,
s’individualisent. Il s’agit des failles N-S et des failles E-W.
a) Les failles NE-SW
Ces failles individualisent un système complexe représenté par deux types de
cinématique : des failles à mouvements verticaux ou failles normales et des failles
décrochantes dextres (Westercamp, 1972). Cette direction NE-SW correspondrait
également à un axe gravimétrique lourd, et donc à une direction profonde régionale.
BRGM/RP-51671-FR
31
Dans la zone du Lamentin, le système NE-SW est peu documenté, voire jamais
clairement observé sur le terrain. Il apparaît plus clairement sur le terrain, au sud, dans
la région des Trois-Ilets et de rivière Salée. Le faisceau de failles qui coupe Anses
d’Arlets - Trois-Ilets affecte les dacites à grenats ce qui lui donne un âge au moins de
6 Ma. Ce faisceau NE-SW se prolongerait en mer dans la baie du Lamentin
(Westercamp, 1982 ; Chovelon, 1984) ainsi qu’au niveau de la plaine du Lamentin en
changeant, peut-être, d’orientation (tracé N-S). La faille normale nord-est de Trois-Ilets,
qui passe à la poterie industrielle, montrerait, d’après des profils géophysiques, un rejet
vertical de 80 m, le compartiment sud étant abaissé. Cette direction se poursuivrait vers
le nord-est avec en particulier, la rive gauche de l’ancienne rivière la Lézarde. Ces
failles cartographiques montrent des espacements kilométriques sur la carte géologique.
À terre, au nord du quartier de Californie du Lamentin, une faille normale N60°E coupe
les formations andésitiques miocènes et probablement les tuffites de Fort-de-France
mais est masquée par le Plio-quaternaire. Les formations du volcan bouclier du morne
Jacob semblent donc postérieures à son fonctionnement. Cette faille serait donc post
4 Ma et ante 7 Ma, ce qui lui donnerait un âge assez semblable à celui du faisceau de
Trois-Ilets. Cette faille à jeu normal abaisserait le compartiment nord (quartier
Chateaubœuf) relativement au compartiment sud qui remonte (quartier Californie). Ce
dispositif est surprenant dans la mesure où c’est la zone alluviale déprimée du Lamentin
qui se trouve en position moins effondrée de horst. On pourrait également évoquer que
le jeu apparent normal de la faille Nord-Lamentin, s’il elle existe, est lié à un épisode
ancien et ne traduit pas le dispositif actuel.
Westercamp et al. (1989) indiquent, par exemple, un effondrement de 140 m du bloc
nord par rapport au bloc sud le long de l'accident transverse NE-SW qui domine la
plaine du Lamentin au sud. Ils estiment que ce graben s'est individualisé autour de
6,5 Ma, contemporainement à la mise en place du dôme dacitique de Gros-Ilet. La
terminaison sud de ce graben a été le siège d'une activité volcanique mineure datée à
0,63 ± 0,10 Ma (dacite de rivière Salée).
Sur le terrain, les relevés de microtectoniques (Chovelon, 1984b) montrent des failles de
direction N50-60°E avec des pendages variant entre 65° et 75° vers le nord-ouest. Leur
localisation est surtout dans la partie centrale à méridionale de la plaine du Lamentin.
Ces fractures sont rarement minéralisées (hydroxydes de fer) et leur espacement est
métrique.
b) Les failles NW-SE
À l’échelle de l’île de La Martinique, la direction structurale NW-SE, voire NNW-SSE,
est une direction majeure (front volcanique) bien exprimée par exemple dans la chaîne
« ancienne » du Vauclin-Pitault. Dans la région du Lamentin, où à l’affleurement on
observe essentiellement des alluvions anciennes et récentes et des mangroves, il est
difficile d’observer directement sur le terrain des failles.
32
BRGM/RP-51671-FR
Cependant, Chovelon (1984b) montre à partir de relevés de terrain la coexistence de
deux directions différentes : des failles N110-130°E et des failles N140-150°E. Il en
conclut que :
- la direction N120°E se retrouve sur la presque totalité du prospect, tandis que la
direction N140°E est plus spatialement limitée à une bande étroite ;
- à l'échelle de l'affleurement, les failles N120°E sont mieux développées et antérieures
aux fractures N140°E ;
- et enfin, les minéralisations siliceuses occupent préférentiellement les fractures
N120°E, tandis que les hydroxydes de fer tapissent les fractures N140°E, et d'une
manière générale dans toutes les directions de fracturation existantes au Lamentin. Les
failles N140°E sont quelquefois stériles et montrent des rejets verticaux apparents plus
importants que pour les failles N120°E en raison d’un âge supposé plus récent.
c) Les failles N-S
À l’échelle des photos aériennes, les failles N-S c’est-à-dire N170°E, ne sont présentes
qu'au nord et au sud du Lamentin. À l’échelle du terrain, le relevé structural effectué sur
vingt stations indique qu'elles sont en fait quasi-ubiquistes. La direction de fracturation
N170°E visible en photo aérienne est conjuguée à une autre direction de fracturation,
moins développée, orientée N20°E uniquement mesurable à l'affleurement. Ces deux
familles de failles sont verticales ou subverticales. Chovelon (1984b) propose que les
failles N170°E et N20°E sur lesquelles des stries horizontales sont observées, forment
un système conjugué indicateur d’une compression N-S. Une telle organisation
impliquerait que les failles N20°E soient senestres et les failles N170°E soient dextres.
Consécutivement à cette première étape de fracturation, Chovelon (1984b) imagine une
réactivation de ces plans, toujours par une compression N-S sur ces plans préexistants,
qui se traduirait par un cisaillement senestre sur les plans N20°E et une ouverture en
pull-apart sur les plans N170°E. Les fractures N170°E formeraient des couloirs
rectilignes à forte densité de fracturation.
Les failles N170°E, jouant en traction, seraient donc susceptibles de favoriser l’injection
de matériel hypovolcanique (dyke) ou d’être le siège de circulations hydrothermales.
d) Les failles E-W
Pour Chovelon (1984b), les failles E-W correspondent à des directions anciennes
surtout visibles sur la périphérie du Lamentin. Ces failles ont une orientation comprise
entre N80°E et N90°E montrant des pendages variables. Des indices de réactivations
tectoniques sont suspectés.
e) Chronologie des épisodes tectoniques
Une chronologie des systèmes de fracturation a été proposée par Chovelon (1984b) qui
souligne le caractère tardif des épisodes distensifs NW-SE (tabl. 1).
BRGM/RP-51671-FR
33
Orientation
N80-90°E
N170°E et N20°E
Système
?
Compression N-S
N50-60°E
N120°E
N140°E
Compression ?
Distension
Distension
Mouvement
?
Ouverture sur N170°E
et cisaillement sur N20°E
Cisaillant
Ouverture selon N120°E
Ouverture selon N140°E
Tabl. 1 - Chronologie des épisodes de déformations au Lamentin.
À la lumière des connaissances sur la structuration de la plaine du Lamentin, la
direction NW-SE c’est-à-dire N120° à N140°E semble la mieux exprimée.
2.2.4. Matériel et méthodes
a) Relevé géologique
Les études géologiques ont essentiellement porté sur les carottes collectées dans les
trois sondages de pointe Desgras, d'Habitation Carrère et de Californie (fig. 7). Les
cuttings ou déblais de forage ont été examinés succinctement à la loupe binoculaire sur
place et ont été utilisés pour compléter le log lithologique entre la surface et 400 m de
profondeur environ.
Pour chaque forage une description lithologique des différents faciès traversés a été
réalisée. Elle donne le type de formation traversée ainsi que l’emplacement des zones de
failles avec leurs épontes.
Parallèlement, le Rop, ou vitesse d’avancement des foreurs (FORACO) exprimé en m/h
est une courbe qui permet d’apprécier l’aptitude de la roche vis-à-vis de la foration. En
considérant les paramètres de forage constants, les avancements rapides traduisent
généralement des zones altérées et fracturées tandis que les avancements lents traduisent
un milieu plus compact et relativement peu altéré. Le Rop n’était pas disponible dans le
forage de Californie.
La prise continue de carottes permet d’apprécier la qualité du carottage ou taux de
récupération. Ce pourcentage de carottes récupérées est en général proche de 100 %, ce
qui signifie qu’il y a eu peu de pertes de matière. Lorsqu’il y a des pertes de carottage,
cela correspond, généralement, à des failles importantes qui, dans certains cas, peuvent
être perméables.
b) Relevé structural
Sur les carottes, un relevé structural des fractures rencontrées a été réalisé en continu sur
les trois forages d’exploration. Les carottes sont non-orientées et les mesures ont été
réalisées carottes posées horizontalement, tête au nord. Les mesures de direction et
pendage ont été effectuées à la boussole et au clinomètre. Au moment de la collecte des
données structurales, nous nous sommes mis dans la configuration de pouvoir réorienter
34
BRGM/RP-51671-FR
a posteriori les carottes au cas où nous disposerions de mesures de type imagerie de
paroi. Les forages étaient donc non-orientés au moment de la collecte de données. Pour
réaliser le log structural, on a donc tracé en continu une génératrice supérieure ou ligne
horizontale sur les carottes et fait toutes les mesures par rapport à ce référentiel.
N
1618
1618
Californie
1616
1616
LA-101
Piste aéroport
1614
1614
Pointe
Desgras
Carrère
1612
1612
Baie du Lamentin
1610
1610
1608
1608
710
712
714
0
716
718
2 KM
Fig. 7 - Les nouveaux forages d’exploration géothermique du Lamentin (CFG, 2001).
L’enveloppe de l’anomalie des teneurs en Hg et As, et des gaz (CO2, Rn, He)
dans les sols est tracée en rouge.
BRGM/RP-51671-FR
35
À chaque fois qu’une structure a été observée, sa position dans le forage (cote profondeur
en m), son type (faille, fente, fracture, dyke, etc.), son orientation, son pendage, le numéro
de génératrice qui la porte, l’épaisseur du colmatage hydrothermal exprimée en
millimètres, la présence de vides résiduels ou ouverture libre exprimée également en
millimètres, la nature des dépôts hydrothermaux qui colmatent la fracture (quartz, silice,
calcite, argiles, chlorite, illite, oxydes de fer, épidote, sulfures) et sa cinématique (jeu
normal, jeu décrochant) ont été codifiés et rentrés ensuite sur support informatique. Les
carottes n’étant pas orientées, il est tout de même possible de déduire une information
structurale sur les pendages des fractures. En effet, après avoir corrigé les mesures faites à
l’horizontale de la déclinaison magnétique de l’ordre de 15°, l’ensemble des données
collectées a été basculé à la verticale de manière à les ramener dans leur position de vie,
les forages étant eux-mêmes verticaux. En effet, les relevés structuraux ainsi positionnés
permettent d’obtenir la valeur du pendage réel des fractures. De plus, sur les tronçons de
carottes où la génératrice est suffisamment longue, il a été possible également d’examiner
les relations géométriques entre les familles de fractures. En effet, même en l’absence de
l’orientation des fractures, il est possible de préciser combien il y a de familles de
fractures sur un tronçon donné et quels sont les angles entre ces familles. Ces éléments
géométriques sont susceptibles d’être importants pour apprécier à la fois la connectivité
géométrique des fractures (deux familles de fractures qui se recoupent) et les possibilités
de transferts des fluides géothermaux dans des fractures verticales par exemple.
Dans les logs synthétiques, la distribution verticale des colmatages hydrothermaux
permet d’apprécier l’évolution des phases minérales qui tapissent les fractures.
L’épaisseur cumulée du colmatage exprimée en mm traduit quantitativement
l’importance des paléo-circulations ou des circulations actuelles.
À partir de la position des fractures observées dans le forage, une densité linéaire de
fracturation a été déterminée par mètre de forage. Lorsqu’elle est forte, elle traduit des
zones de failles ou couloirs de fractures, pièges potentiels pour les fluides.
En complément de cette approche globale à l’échelle du puits, des échantillonnages plus
ponctuels réalisés sur les trois forages en collaboration avec l’université de Poitiers font
l’objet d’un examen approfondi en termes de pétrographie des altérations
hydrothermales (lames minces, diffraction de rayons X). Les résultats sont présentés
dans une étude séparée (Mas et al., 2001).
2.2.5. Le forage de pointe Desgras
a) Généralités
Le premier sondage d’exploration a été réalisé au lieu-dit pointe Desgras, en bord de
mer et au bout de la piste de l’aéroport du Lamentin. Ce sondage a été arrêté à la
profondeur de 939,55 m le 5 janvier 2001. Il a été foré en destructif jusqu’à 392,10 m
puis carotté jusqu’au fond. Cent sections carottées ont été réalisées. La qualité du
36
BRGM/RP-51671-FR
carottage a été excellente et la récupération est pratiquement de 100 %. Les carottes ont
un diamètre de 76 mm. Aucun indice de perte de circulation n’a été observé pendant la
foration, même pendant la traversée de la zone de faille majeure à 710 m, qui était
complètement colmatée (fig. 8A). De la même manière, aucune venue de fluide
significative ni anomalie de température n’ont été enregistrées dans le puits de pointe
Desgras. La température mesurée à 931 m à la fin des opérations de forage est de
58,7 °C. Le profil thermique réalisé étant quasi-rectiligne suggère un gradient thermique
purement conductif de l’ordre de 4 °C/100 m (fig. 9).
A
C
B
D
Fig. 8 - Exemples de carottes prélevées dans les forages du Lamentin. A - Andésite
massive recoupée par une fracture sub-verticale remplie de carbonate dans
pointe Desgras. B - Zone de faille géodique complètement colmatée par de la
calcite dans pointe Desgras. C - Éponte de lave altérée dans Carrère.
D - Faille montrant des stries verticales dans Carrère.
BRGM/RP-51671-FR
37
120
100
80
60
40
Température (°C)
20
Prof. (m)
50
La10
100
150
200
250
Californie
300
Carrère
La101
350
400
450
Pointe
Desgras
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
Fig. 9 - Profils des températures extrapolées obtenus dans les deux sondages LA-10 et
LA-101 par EURAFREP et dans les trois puits d'exploration géothermique
de pointe Desgras, Habitation Carrère et Californie (CFG, 2001).
b) Log géologique
La colonne lithologique synthétique du forage de la pointe Desgras est présentée sur la
figure 10. Les principales formations traversées du haut vers le bas sont :
- entre 0 et 35 m, le forage a traversé en mode destructif des formations de sables
grossiers et cailloutis assimilées aux alluvions récentes et anciennes de la rivière la
Lézarde ;
- entre 35 et 188 m, le forage a traversé, toujours en mode destructif, des formations
détritiques où alternent des horizons sableux et conglomératiques de teinte variable
(ocre, gris, blanchâtre). La présence de niveaux sableux voire conglomératiques, bien
marqués sur la courbe Rop par de faibles valeurs, indique un environnement côtier à
marin. Ces dépôts sont assimilés à des formations sédimentaires détritiques alluviales
et/ou marines provenant du démantèlement des édifices volcaniques entourant la baie
du Lamentin ;
- entre 188 et 608 m, le forage a traversé, d’abord en destructif puis en carottage, une
épaisse série de laves massives, andésitiques porphyriques, de teinte sombre, avec des
intercalations locales d'horizons de lahars comme entre 347-360 m et 589-597 m. Il
38
BRGM/RP-51671-FR
s’agit de formation bréchique polygénique varicolore parfois grossière à matériel
volcanique. Les formations de laves massives sont probablement à rattacher à l'activité
éruptive de l'un des édifices volcaniques anciens qui entourent la baie du Lamentin ;
- entre 608 et 659 m, le forage a traversé des formations bréchiques polygéniques
grossières de type lahar, hétérométriques et non classées, alternant avec des formations
détritiques fines à grossières comportant de nombreuses stratifications à
granoclassement normal et figures syn-sédimentaires. Ces formations sont fracturées
et hydrothermalisées, avec des teintes variables (beige, verdâtre, chocolat). Il s’agit de
formation bréchique allant vers des horizons argileux jusqu’à des horizons grésoconglomératiques traduisant une période de sédimentation en milieu marin. Des
figures synsédimentaires d’activité tectonique sont observées dans les faciès les plus
fins où la stratification horizontale et des petits rejeux en faille normale sont bien
individualisés. Ces dépôts sont interprétés comme résultant d'une phase de
sédimentation dans un milieu marin où alternent des apports grossiers torrentiels et des
apports plus fins. Il est à noter que les contacts de cet ensemble bréchique avec les
laves massives sus-jacente et sous-jacente se font par failles ;
- entre 659 et 691 m, le forage a traversé un horizon de lave massive aphyrique de teinte
gris clair, traversé par quelques fissures à remplissage de calcite-quartz et de minéraux
argileux ;
- entre 691 et 739 m, le forage a traversé un ensemble où alternent des horizons de laves
massives andésitiques porphyriques gris clair, des horizons de laves bréchiques à
scoriacées, et des horizons bréchiques polygéniques grossiers de type lahar, ayant une
teinte rougeâtre. Une zone de faille importante a été recoupée entre 705-716 m, avec
un cœur à remplissage géodique de calcite, quartz et sulfures, et des épontes argilisées
et localement bréchifiées. Cet ensemble est interprété comme un épisode de transition
entre le volcanisme sous-marin sous-jacent et l'épisode de sédimentation détritique
sus-jacent ;
- de 739 à 939,55 m (fonds du puits), le forage a traversé un ensemble de formations
volcaniques et volcano-clastiques diverses avec des horizons de laves massives
andésitiques microporphyriques à porphyriques, de laves bréchifiées, des agglomérats
de blocs plus ou moins scoriacés, des brèches polygéniques rougeâtres de
granulométrie fine à grossière, et des intrusions de laves (dyke, sill) intrusifs dans les
autres horizons. Cet ensemble est attribué à une période d'activité volcanique sousmarine. De 803 à 872 m et de 920 à 934,9 m, la densité des dykes est importante et
l'ensemble prend l'aspect d'un complexe intrusif. Une zone de faille relativement
importante a été recoupée entre 910-920 m de profondeur.
c) Les zones de failles
Au niveau des accidents majeurs recoupés par le forage de pointe Desgras, trois zones
de faille (335, 360, 386 m) ont été identifiées dans les cuttings et sur la courbe du Rop
par une vitesse rapide de l’avancement. Elles affectent principalement des niveaux de
laves massives. Des remplissages de fractures de type carbonates sont suspectées ainsi
qu’une décoloration de la roche.
BRGM/RP-51671-FR
39
Prof. (m)
Faille
Log
Description
Commentaires
Alluvions grossières polygéniques récentes et anciennes de la Rivière la
Lézarde
50
100
Formations détritiques volcano-sédimentaires de granulométrie variable
(sables à conglomérats), de teinte ocre à blanchâtre, déposées en milieu
côtier ou marin.
150
Episode de démantèlement
et d'érosion des édifices
volcaniques entourant la baie
du Lamentin
200
250
Epaisse série de laves sombres massives andésitiques porphyritiques
300
350
Formation bréchique polygénique à matériel volcanique de nature variée
assimilée à un horizon de lahar
400
rattachée à l'activité de l'une
des chaines volcaniques
entourant la baie du lamentin
450
Epaisse série de laves massives andésitiques porphyritiques de teinte grise
500
550
600
650
Formation bréchique polygénique grossière assimilée à un horizon de lahar
Formation bréchique volcano-sédimentaire de granulométrie variable allant de Episode d'érosion des reliefs
puis des horizons argileux jusqu'à des horizons gréso-conglomératiques
volcaniques autour de la Baie
traduisant des épisodes de sédimentation marine en milieu calme
du Lamentin
Horizon de laves massives andésitiques aphyriques de teinte gris clair
700
750
800
850
900
Transition entre volcanisme
Zone de faille majeure avec épontes altérées à la périphérie.
sous-marin et un épisode de
Ensemble où alternent des horizons de laves massives andésitiques de teinte
sédimentation (?)
grise avec des horizons bréchiques polygéniques grossiers (lahars).
Ensemble de laves massives, de laves bréchifiées, des brèches rougeâtres
de granulométrie fine à grossière (hyaloclastites), de tufs fins, et d'intrusions
(dykes, sills) métriques intrusifs dans les autres formations
Ensemble attribué à un
épisode de volcanisme
sous-marin et d'intrusions
Zone de faille majeure
Fig. 10 - Log géologique du forage de reconnaissance de la pointe Desgras.
40
BRGM/RP-51671-FR
Dans la section carottée, les principales zones de failles reportées dans le log
synthétique sont (fig. 11) :
- une zone de faille mineure vers 409,35 m d’épaisseur cm à calcite ± quartz, ± épidote,
± chlorite ;
- une zone de faille bréchifiante géodique montrant un relais apparent de faille normale vers
421 m, avec des remplissages polygéniques de 4 cm de calcite, ± argiles, ± chlorite,
± quartz, ± épidote ;
- épaisseur de colmatage de 3 cm avec des remplissages polygéniques (calcite, argiles,
± quartz, ± épidote) ;
- une zone de faille verticale géodique de 4 cm d’épaisseur vers 627 m, avec des remplissages
polygéniques (calcite, argiles, quartz, silice, oxyde de fer) ;
- une zone composée de petites failles synsédimentaires et de niveaux calcédonieux vers
632 m. Cette zone reste mineure ;
- une zone de faille très importante verticale bréchifiante et géodique localisée entre 692 et
715 m de profondeur. Le cœur de la faille est située entre 709 et 712 m et la périphérie
constitue ses épontes plus ou moins fracturées et altérées. Les dépôts hydrothermaux blanc
verdâtre sont géodiques à dominante de calcite avec sulfures ± argiles. L’épaisseur cumulée
des remplissages atteint environ 30 cm (fig. 8B). L’ouverture libre avoisine le centimètre
dans la partie géodique du remplissage carbonaté. L’éponte de cette faille majeure se
développe aux dépens d’une lave andésitique altérée, gris clair à verdâtre avec des
« globules » noires probablement d’hématite disséminés dans la masse et localement de la
pyrite. La teinte verdâtre pourrait correspondre à des minéraux argileux ;
- une zone de faille verticale géodique vers 878 m à remplissage polygénique à quartz-calciteépidote et sulfures. On note la présence de minéraux blancs pouvant correspondre à des
zéolites. Son épaisseur varie de 1 à 5 cm. La chronologie des remplissages observée est : (1)
calcite-quartz et (2) épidote vacuolaire. L'encaissant montre un effet d'éponte sur quelques
centimètres ;
- une zone de faille verticale vers 902 m avec stries verticales à remplissage de calcite blanche
centimétrique. On observe de nombreux plans striés qui se traduisent par une bréchification
de la lave encaissante ;
- une zone de faille verticale est identifiée vers 910-920 m. Cette faille géodique plurimillimétrique à calcite-quartz montre des stries verticales dans le dip suggérant un jeu
normal. Dans cette zone, 3,35 m de carottes ont été perdus pendant le carottage entre 914,65
et 918,55 m, ce qui tend à renforcer l’importance de cette zone de failles.
d) Log structural
Au niveau structural, les structures relevées sur les carottes du forage de la pointe
Desgras sont essentiellement des fissures infra-millimétriques (52), des fentes mm à cm
(392) ou structures en traction présentant des épontes non parallèles et des failles mm à
cm de différentes cinématiques : à mouvement indéterminé (76), à jeu normal (19) ou
BRGM/RP-51671-FR
41
400
Brèche
Sulfures
Epidote
Pyrite
Barytine
Illite
Oxyde fer
Argiles
Chlorite
Silice
Calcite
Quartz
Prof (m)
50
0
Carotte perdue
Ouverture libre mm
8
Failles
0
4
50 Epaisseur Colmatage mm
10
0
0
Prof (m)
5
Densité Fract/m
400
FAIL
FAIL
450
450
FAIL
500
500
550
550
FAIL
600
600
FAIL
FAIL
650
650
FAIL
700
700
FAIL
750
750
800
800
850
850
FAIL
900
FAIL
900
FAIL
Fig. 11 - Log du forage de reconnaissance de la pointe Desgras. Densité de fractures,
récupération des carottes, évolution verticale des remplissages de fractures.
42
BRGM/RP-51671-FR
décrochant senestre (2). Le ratio du nombre de failles par rapport à l’ensemble des
structures est de l’ordre de 18 %. L’essentiel des failles observées correspond donc à
des failles normales redressées. Les fentes à calcite montrent également une géométrie
compatible avec des ouvertures en faille normale apparente (fig. 8A). Les deux failles
décrochantes observées ne sont pas très caractéristiques (stries obliques). D’un point de
vue structural, on observe une tendance assez systématique à la bréchification
hydraulique pour les plus grosses structures faillées. Les paléofluides ont destructuré
l’encaissant composé essentiellement de laves massives andésitiques, ont précipité
essentiellement des carbonates mais sans altérer la matrice, compte tenu de l’absence
d’effet d’éponte significatif. On note, également, l’absence de rejeu tectonique
important, ce qui militerait en faveur d’un système plutôt monophasé.
On observe donc une petite fracturation de type fente colmatée à calcite dominante
montrant une densité linéaire moyenne légèrement en dessous de 1 fract./m. La densité
de fracturation est légèrement plus forte au début de la section carottée entre 390 et
430 m, puis décroît très légèrement ou reste stable avec la profondeur à l’exception de
quelques rares concentrations de fractures comme à 650 m. On observe donc une
densité de fractures relativement bien répartie avec la profondeur suggérant une
répartition assez homogène.
La répartition des épaisseurs de remplissage des fractures semble également assez
homogène en fonction de la profondeur. En revanche, la zone située vers 710 m
s’individualise et correspond à une faille sub-verticale au colmatage calcitique important
(fig. 8B). De la même manière mais avec une intensité moindre, la zone située vers 878 m
montre également un colmatage plus prononcé. Pour ces deux structures majeures, des
ouvertures libres traduisant un colmatage incomplet ont été observées (fig. 11).
Les fractures sont systématiquement colmatées par des dépôts hydrothermaux à calcite
dominante avec ± de quartz. L’épidote apparaît très localement dans les fractures vers
430 m mais est mieux représentée en dessous de 725 m. L’albite n’ayant pas été observée
en association avec l’épidote, il est difficile de préciser dans quelle gamme de températures
l’épidote a précipité. Cependant, sa température de cristallisation n’est pas en dessous de
200 °C. Dans les fractures majeures, des argiles et de la pyrite sont associées à la calcite et
au quartz. Vers 625 m, de la silice calcédonieuse associée à des structures syn sédimentaires
a été observée. Il s’agit probablement davantage d’un dépôt d’origine volcano-clastique à
dominante sédimentaire que d’un remplissage hydrothermal proprement dit. Des argiles de
type chlorite sont bien représentées en fonction de la profondeur. Elles ne semblent pas
spécifiquement associées aux zones de fractures. La calcite est absente dans les zones où le
forage a traversé des horizons gréso-silteux volcano-clastiques riches en silice (630 m).
e) Géométrie des fractures
La mise de nos données structurales dans un repère vertical permet d’apprécier dans
quelle gamme de pendage se situe les structures rencontrées sur les carottes (fig. 12).
L’histogramme des pendages présenté par classe de 10° montre une distribution des
pendages caractérisée par un maximum dans les grandes valeurs de pendage. Étant
BRGM/RP-51671-FR
43
donné que plus de 80 % des fractures ont un pendage supérieur à 45°, le réseau de
fractures recoupé est donc très redressé.
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Fig. 12 - Histogramme des pendages vrais des fractures relevées sur les carottes du
forage de pointe Desgras.
f) Projection stéréographique
Le report des données structurales dans des diagrammes de Schmidt (hémisphère
inférieur) permet d’apprécier les relations angulaires entre les différentes familles de
fractures. Les fractures ne sont pas orientées, donc le nord indiqué sur les diagrammes
correspond à un nord fictif. Seules les génératrices portant suffisamment de fractures
ont fait l’objet d’un traitement par projection stéréographique. Dans ces diagrammes,
lorsque les pôles des fractures se regroupent, on parle de famille directionnelle de
fractures individualisant des directions préférentielles d’anisotropie dans le milieu.
L’ensemble des projections stéréographiques, présenté dans les annexes 1, 2, 3 et 4,
permet de tirer quelques enseignements sur la fracturation de pointe Desgras :
- génératrice 1 (391-392 m) : les fissures présentes ont des pendages variables mais une
seule famille s’individualise avec un pendage moyen de l’ordre de 60°;
- génératrice 3 (394-418 m) : trois familles directionnelles s’individualisent (une
famille subhorizontale de fissures millimétriques, et deux familles orthogonales de
fentes et de failles à fort pendage 60 à 90°) ;
- génératrice 4 (418-450 m) : deux familles perpendiculaires à fort pendage se
distinguent (une famille verticale, composée de fentes et de failles, et une famille
moins pentée composée de fissures et de fentes) ;
- génératrices 8 et 9 (463-524 m) : on observe une assez forte dispersion des fentes et
des failles. Une seule famille à pendage fort peut être mise en évidence ;
- génératrice 10 (525-538 m) : les fentes et les failles associées sont relativement
groupées et forment une famille à fort pendage ;
44
BRGM/RP-51671-FR
- génératrice 11 (538-548 m) : beaucoup de failles dont quelques failles normales sont
présentes dans cette section. Malgré une légère dispersion, la famille qui
s’individualise est à pendage oblique entre 40 et 70°;
- génératrices 12 et 14 (549-567 et 570-581 m) : les fentes et les failles sont groupées et
déterminent principalement deux familles à pendage fort ;
- génératrices 15 et 18 (582-625 et 628-655 m) : les fentes, les failles, et failles normales
sont mieux groupées et définissent une famille sub-verticale ;
- génératrice 20 (669-708 m) : les fentes et les failles sont dispersées. Une famille à
pendage 70° s’individualiserait ;
- génératrice 21 (708-710 m) : cette génératrice porte la faille principale à calcite
recoupée dans le sondage de pointe Desgras. Les failles sont très bien groupées et
organisées autour d’un plan majeur à pendage élevé (70°) ;
- génératrice 22 (710-744 m) : les fentes et les failles sont dispersées. Une famille à
pendage 60° est présente ;
- génératrice 23 (744-786 m) : les failles et les fentes déterminent une famille à pendage
élevé ;
- génératrice 30 (837-854 m) : les fentes, relativement dispersées, définissent une
famille à pendage élevé (60°).
La partie supérieure du forage de pointe Desgras entre 390 et 450 m est marquée par la
présence de deux familles sub-verticales de fentes et failles. Ces familles sont
orthogonales entre elles. Une famille subhorizontale composée de fissures est également
présente.
En dessous, entre 463 et 854 m, la fracturation est surtout marquée par la présence
d’une seule famille qui est soit à pendage vertical soit oblique. La famille plate
n’apparaît plus. La zone située à 540 m (génératrice 11), composée de nombreuses
failles, a un pendage entre 30 et 50°.
g) Synthèse pointe Desgras
Ce forage de la pointe Desgras montre des conditions de température faibles, l’absence
de perméabilité actuelle et suggère donc une activité hydrothermale fossile, qui pourrait
être de haute température (présence d’épidote), mais qui a peu développé d’altération
dans la matrice (absence d’effet d’éponte). Au niveau structural, il y a peu d’indice de
réactivations tectoniques. On serait, donc, en présence d’un système plutôt monophasé,
qui s’est ouvert, à un moment donné, avec des fluides en équilibre avec l’encaissant. En
effet, on observe une bréchification hydraulique qui n’altère pas l’encaissant
andésitique. Ces fluides ont précipité, de manière ubiquiste, principalement de la calcite
et, plus discrètement, du quartz et des argiles qui ont complètement colmaté le milieu
fracturé. Les fractures sont majoritairement représentées par des fentes et des failles,
spatialement associées, à pendage élevé ce qui favorise les transferts verticaux. Dans la
partie supérieure (392-450 m), deux familles directionnelles orthogonales à fort pendage
s’individualisent ainsi qu’un réseau horizontal. Dans la partie profonde
BRGM/RP-51671-FR
45
(460-850 m), une seule famille oblique à verticale domine. Les failles sont
majoritairement des failles normales et semblent associées aux fentes. Les carbonates de
type calcite représentent le remplissage dominant. La densité de fracturation est
1 fract./m et le pourcentage des failles est de l’ordre de 18 %. La zone située vers 710 m
avec ses épontes hydrothermalisées représente un drain significatif, qui a pu jouer un
rôle géothermique. La zone située vers 918 m, où 3 m de carottes ont été perdus,
représenterait également une structure importante. La présence simultanée des failles
normales et des fentes de traction est compatible avec la structuration en graben du
Lamentin.
Au niveau lithologique, le forage de pointe Desgras montre, dans sa partie profonde, du
volcanisme sous-marin, recouvert par des dépôts issus de l’érosion de reliefs
volcaniques. Un puissant ensemble de laves massives andésitiques recouvrent les
formations profondes. Dans la partie superficielle, les alluvions anciennes recouvrent
des formations détritiques liées à l’érosion des reliefs volcaniques. Les andésites
massives pourraient se rattacher à l’épisode volcanique de Ducos - rivière Pilote connu
à l’affleurement quelques kilomètres plus au sud et daté aux alentours de 10 Ma.
2.2.6. Le forage d'Habitation Carrère
a) Généralités
Le second sondage de reconnaissance a été réalisé au lieu-dit Habitation Carrère, au sud
de l’aéroport du Lamentin, derrière l’hippodrome. Ce sondage a été arrêté à la
profondeur de 816,15 m le 23 février 2001. Il a été foré en mode destructif jusqu’à
386,70 m puis carotté jusqu’au fond. 129 sections carottées ont été réalisées. La qualité
du carottage a été excellente (96 %) à l’exception des zones fracturées et argilisées ; en
particulier, celle rencontrée dès le début du carottage, vers 386,7 m, a occasionné des
problèmes importants (fig. 13). En effet, le forage carotté jusqu’à 426,47 m a été arrêté
en raison des difficultés pour traverser une zone de faille. La reprise du forage dans la
faille a nécessité un side trick (déviation), qui a démarré plus haut à 392,73 m. De ce
fait, la première section 386,7-426,47 m a été baptisée Carrère-a dans les levers
géologiques, tandis que la section comprise entre 392,73 et le fond, a donné le forage
Carrère-b. Ces « deux » forages réalisés au même endroit ont donc été regroupés dans le
même log synthétique. La présence de cette zone faillée importante a contraint les
foreurs à effectuer un changement de diamètre à 431,23 m. Les carottes ont un diamètre
de 76 mm entre 386,70 et 431,23 m puis 55 mm jusqu’au fond.
b) Les indices de perméabilité et les températures
Des indices de perméabilité (pertes partielles ou totales, variations de température de la
boue) ont été enregistrés pendant la foration du puits d'Habitation Carrère. Les pertes se
résument comme suit (CFG, 2001) :
- perte de ciment lors de la cimentation du tubage 4 ½ dans une zone fracturée au fonds
du puits (386 m), qui traduit une perméabilité comme en témoigne la venue de 5 m3 de
fluides dans le puits ;
46
BRGM/RP-51671-FR
- perte partielle à totale de la circulation lors du carottage de l'intervalle 386-393 m qui
confirme à nouveau la perméabilité de cette zone entre 384-401 m (fig. 13) ;
- perte partielle de la circulation lors du carottage de l'intervalle 408-425 m corrélée
avec la présence d'une zone de fracture importante entre 412-428 m ;
- perte totale de circulation à 469,45 m corrélée avec la traversée d'une zone fracturée ;
- pertes partielles de la circulation entre 498-690 m en relation avec la traversée de
plusieurs zones fracturées perméables montrant des circulations de fluides.
Parallèlement, les variations de température de la boue de forage mesurées à la sortie de
la goulotte, constituent une autre source d'information sur la perméabilité en cours de
forage. Dès la fin du forage en diamètre 8 ½ à 97,3 m de profondeur, la température de
la boue atteint 40 °C (contre 30 °C à la même profondeur à pointe Desgras). Ensuite, la
température se situe entre 40 et 42 °C jusqu'à 326 m, puis augmente légèrement mais
significativement durant le forage de l'intervalle 326-360 m pour atteindre 44,6 °C.
Cette augmentation traduit la traversée d'un milieu localement plus chaud et le mélange
du fluide de foration avec un fluide chaud.
Les résultats des mesures de température ont été effectués dans le puits de Carrère par la
CFG pendant le forage (CFG, 2001) et par le BRGM environ cinq mois après la fin du
forage (Sanjuan et al., 2001a ; chap. 4). Les variations de température au long du puits de
Carrère sont faibles mais néanmoins significatives. La température à 100 m de profondeur
est de l'ordre de 40 °C, ce qui traduit déjà un gradient de température anormal. Ensuite la
température croit régulièrement jusqu'à 350-375 m où elle atteint 50 °C (fig. 9). Plus bas,
le gradient s'inverse et la température décroît régulièrement avant de se stabiliser vers
47 °C à 700 m de profondeur. Les valeurs extrapolées obtenues au fond du puits pendant
le forage indiqueraient que le gradient redevient positif.
Ce profil de température est cohérent avec les indices de perméabilité observés dans le
puits au cours du forage. Il semble donc que le forage de Carrère ait recoupé des drains
perméables entre la surface et 400 m de profondeur, avec une zone perméable
prépondérante correspondant à la zone fracturée recoupée entre 384-401 m dans
laquelle circule un fluide minéralisé ayant une température de l'ordre de 50 °C. En
dessous de 400 m, des indices de perméabilité au niveau des zones fracturées suggèrent
l'existence de circulations de fluides à température légèrement inférieure. Comme pour
le forage de la pointe Desgras, le forage de Carrère n'a pas mis en évidence une
ressource géothermique profonde à haute température.
c) Log géologique
La colonne lithologique synthétique du forage d'Habitation Carrère est présentée sur la
figure 14. Les principales formations traversées par ce forage sont les suivantes :
- entre 0 et 42 m, le forage a traversé en mode destructif des formations de sables
grossiers, cailloutis et conglomérats polygéniques plus ou moins argileux, assimilées
aux alluvions récentes et anciennes de la rivière la Lézarde (identiques à celles
traversées par le forage de la pointe Desgras) ;
BRGM/RP-51671-FR
47
A
B
Fig. 13 - Section carottée fracturée et altérée dans une zone perméable. A - Forage de Carrère
(400 m de profondeur). B - Forage de Californie (396-402 m de profondeur).
- entre 42 et 61 m, le forage a traversé un horizon fortement minéralisé en sulfures de
fer (pyrite, galène) et renfermant de nombreuses cristallisations géodiques de quartz
automorphe. Cet horizon est interprété comme une zone fracturée fossile au sein de
laquelle ont circulé des fluides hydrothermaux responsables de la minéralisation en
sulfures ;
- entre 61 et 150 m, le forage a traversé des formations détritiques où alternent des
horizons sableux et conglomératiques de teinte variable (ocre, gris clair, orangé). Ces
dépôts sont assimilés à des formations sédimentaires détritiques alluviales et/ou
marines provenant du démantèlement des édifices volcaniques entourant la baie du
Lamentin (identiques à celles traversées par le forage de la pointe Desgras). La
pyrite est disséminée dans la masse et en remplissage de fissures, en quantité parfois
abondante (133 m). Sur la courbe d’avancement, le passage entre la zone minéralisée
et ces formations semble assez bien marqué par des faibles vitesses à la base de la
zone minéralisée (dépôts de quartz ?) ;
- entre 150 et 386,7 m, le forage a traversé, toujours en mode destructif, une épaisse
série de laves massives andésitiques porphyriques de teinte sombre. Elles sont
affectées par la présence de nombreuses zones de failles d'épaisseur métrique à
plurimétrique. Aux épontes de ces failles, les laves sont altérées et acquièrent un faciès
verdâtre à gris clair. La pyrite est ubiquiste tout au long de cet intervalle. Ces laves
48
BRGM/RP-51671-FR
sont probablement à rattacher au fonctionnement de l'un des édifices volcaniques
anciens entourant la baie du Lamentin. Le contact à 150 m de profondeur entre les
formations détritiques et ces niveaux d’andésites se marque sur la courbe
d’avancement, les laves étant probablement plus dures ;
- entre 386,7 et 558,4 m, le forage a traversé un ensemble de laves massives
andésitiques aphyriques, microporphyriques et porphyriques. La variabilité
pétrographique de ces laves suggère qu'elles appartiennent à un complexe intrusif. Ces
laves sont généralement altérées, en relation avec la présence de nombreuses zones de
failles. Ces zones de failles sont caractérisées par des effets d’éponte et des
phénomènes intenses d’hydrothermalisation de la lave encaissante. La pyrite est
toujours présente ;
- entre 558,4 et 816,15 m (fonds du puits), le forage a traversé des horizons de laves
massives que l'on peut considérer comme faisant partie d'un complexe intrusif. Il s'agit
d'un ensemble d'intrusions ayant des épaisseurs décimétriques à plurimétriques
présentant des contacts sub-verticaux. Le faciès pétrographique dominant est celui
d'une lave andésitique microporphyrique de teinte gris clair. Les autres faciès sont des
laves aphyriques à sub-aphyriques ainsi que des laves porphyriques à très
porphyriques riches en phénocristaux millimétriques à centimétriques de plagioclase et
pyroxène. La pyrite est toujours présente. D'après la carte géologique de la Martinique
au 1/50 000 (Westercamp et al., 1989), il pourrait s'agir d'un complexe intrusif en
relation avec le fonctionnement de l'axe volcano-structural de Ducos-rivière Pilote
daté aux alentours de 10 Ma.
Comparé au forage de la pointe Desgras, on constate que le puits de Carrère a recoupé
principalement des formations de laves massives dont certaines appartenant à un
complexe intrusif.
d) Les zones de failles
Au niveau des accidents majeurs recoupés par le forage de Carrère (fig. 14, 15, 16), de
nombreuses zones de failles ont été identifiées dans les cuttings (61, 192, 226, 235, 250,
268, 294, 325, 386 m). Sur la courbe d’avancement, elles se distinguent également par
une vitesse d’avancement rapide. Elles se développent principalement dans les niveaux
de laves massives. Des remplissages de fractures de type carbonate et pyrite sont
suspectés ainsi qu’une décoloration de la roche (192, 226, 235, 250, 268, 294, 325 m).
Deux zones plus minéralisées à quartz géodique-pyrite sont localisées à 61 et 387 m.
L’éponte de la zone de faille majeure située vers 390 m démarre dès 350 m.
Dans la section carottée, les principales zones de failles reportées dans le log synthétique sont :
- des zones minéralisées géodiques à silice - sulfures (pyrite, galène) et ± calcite comme
entre 368 et 401 m. Cette zone perméable se corrèle avec les pertes de ciment, la
mauvaise récupération et les venues de fluide observées pendant la foration. L’effet
d’éponte sur la lave provoque un blanchiment de la roche et livre un faciès très poreux
et argilisé (fig. 13A) ;
BRGM/RP-51671-FR
49
Prof. (m)
Faille
Log
Description
Commentaires
Alluvions très grossières polygéniques récentes et anciennes de la Rivière la
Lézarde
50
100
Horizon fortement minéralisé en sulfures
Faille minéralisée fossile
Formations détritiques volcano-sédimentaires de granulométrie variable
(sables à conglomérats), de teinte ocre, déposées en milieu cotier ou marin.
Pyrite abondante.
Episode de démantèlement
et d'érosion des édifices
volcaniques entourant la Baie
du Lamentin
Epaisse série de laves massives andésitiques aphyriques de teinte
gris-sombre; altérées et argilisées aux épontes des nombreuses zones de
failles.
Rattaché à l'activité de l'une
des chaines volcaniques
entourant la Baie du
Lamentin
Ensemble de laves massives andésitiques à faciès pétrographiques variés
(aphyrique, microporphyrique, porphyrique à très porphyrique avec des
phénocristaux et megacristaux de plagioclase et pyroxène); altérées et
argilisées aux épontes des nombreuses zones de failles.
Rattaché à un complexe
intrusif (?)
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
Ensemble de laves massives intrusives, avec un faciés andésitique
Complexe intrusif rattaché à
microporphyrique dominant, des faciès aphyriques et porphyriques riches en
l'axe volcano-tectonique de
Phénocristaux de plagioclas et pyroxène; Intrusions décimétriques à
Ducos-Rivière Pilote
plurimétriques.
750
800
Fig. 14 - Log géologique du forage de reconnaissance d'Habitation Carrère.
50
BRGM/RP-51671-FR
- de 413 à 428 m, des failles à silice blanche avec un effet d’éponte se traduisant par un
blanchiment de la lave encaissante (fig. 8C). De nombreuses stries indiquant une
cinématique inverse sont observées. Cette zone se caractérise également par des
problèmes de récupération de carottes ;
- entre 471 et 473 m, une faille géodique minéralisée avec des plans de dissolutions
intra-remplissages qui donnent une texture « caverneuse » à la roche altérée. On note
la présence de silice, d’argiles et de sulfures et l’absence de calcite ;
- entre 496 et 502 m, une faille géodique composée de petites failles normales avec des
stries dans le dip, de taille pluricentimétrique à silice géodique - pyrite au cœur et
argiles sur la périphérie (fig. 8D). Cette zone se caractérise par 2 mm d’ouverture
libre, l’absence de calcite et des problèmes de récupération ;
- à 645 m, une zone faillée bréchifiante à remplissage de calcite-argiles ;
- vers 724-725 m, une zone de faille normale avec plans striés et bréchification
hydraulique à ciment calcitique et pyrite localement ;
400
Sulfures
Brèche
Epidote
Barytine
Pyrite
Oxyde fer
Illite
Chlorite
Argiles
Calcite
Silice
Quartz
Prof (m)
50
0
Carotte perdue
Ouverture libre mm
8
0
4
Failles
10
0
0
Prof (m)
5
Densité Fract/m
- vers 776-777 m, une zone de faille verdâtre avec bréchification hydraulique à ciment
calcitique.
400
Fig. 15 - Log de la partie supérieure du forage de reconnaissance d'Habitation
Carrère. Densité de fractures, épaisseur du colmatage, localisation des
failles, ouverture libre, taux de récupération des carottes, évolution
verticale des remplissages de fractures.
Des failles ou des fentes de taille centimétrique à ciment calcitique occasionnant une
bréchification hydraulique de l’encaissant volcanique (clastes de roche non altérés)
s’observent tout au long du forage.
Il s’agit souvent de failles montrant un jeu normal apparent (432, 442-443, 515, 615,
627, 645, 650, 729, 790 m). Une faille à calcite géodique montre un colmatage partiel et
une ouverture libre résiduelle vers 584 m.
BRGM/RP-51671-FR
51
Sulfures
Brèche
Epidote
Barytine
Pyrite
Oxyde fer
Illite
Chlorite
Argiles
Calcite
Silice
Quartz
Prof (m)
50
0
Carotte perdue
Ouverture libre mm
8
0
4
Failles
10
0
0
Prof (m)
5
Densité Fract/m
FAIL
FAIL
450
450
FAIL
500
FAIL
500
550
550
600
600
650
FAIL
FAIL
700
650
700
FAIL
750
750
FAIL
800
800
Fig. 16 - Log du forage de reconnaissance d'Habitation Carrère. Densité de
fractures, épaisseur du colmatage, localisation des failles, ouverture libre,
taux de récupération des carottes, évolution verticale des remplissages de
fractures.
52
BRGM/RP-51671-FR
Des chronologies relatives entre les différents systèmes de fractures ont été observées
sur les carottes. Relativement, on distingue plusieurs générations de la plus ancienne à
la plus récente :
- des filonnets de quartz précoce ou des petits dykes siliceux ;
- un réseau sub-vertical de fentes millimétriques à pyrite-chlorite ;
- un réseau de fentes millimétriques à calcite-épidote ;
- un réseau de fentes millimétriques à calcite ;
- des failles minéralisées silice-pyrite-calcite géodique ;
- des failles à calcite avec bréchification hydraulique des laves encaissantes ;
- des fentes millimétriques à calcite.
e) Log structural
Au niveau structural, les structures relevées sur le forage de Carrère sont
essentiellement des fentes (475) et des failles de différentes cinématiques : à
mouvement indéterminé (104), à jeu normal (12), à jeu inverse (6) et à jeu décrochant
senestre (5). Le ratio du nombre de failles par rapport à l’ensemble des structures est de
21 %. L’essentiel des failles où on a pu déterminer la cinématique correspond à des
failles normales à pendage élevé. Les fentes colmatées à calcite montrent également une
géométrie compatible avec des ouvertures en faille normale apparente. Les failles
décrochantes observées sont toutes localisées vers 517 m de profondeur en dehors des
grandes zones d’accident. Les failles inverses sont groupées vers 414 m dans une zone
d’éponte de faille majeure ou dans l’encaissant non-altéré à l’extérieur de cette même
zone (431 m).
D’un point de vue structural, on observe une tendance assez systématique à la
bréchification hydraulique pour les fentes et les failles. Les paléofluides ont déstructuré
l’encaissant, composé essentiellement de laves massives andésitiques, et ont précipité
essentiellement des carbonates mais sans altérer la matrice (absence d’effet d’éponte
notable). En revanche, dans les zones minéralisées, on observe au cœur des drains
composés de failles géodiques à silice-sulfures ± argiles, sans calcite et à la périphérie
des laves hydrothermalisées blanchies poreuses peu fracturées (fig. 8C, 13A).
Dans le forage d'Habitation Carrère, la répartition de la fracturation en fonction de la
profondeur (fig. 16) montre des zones peu fracturées, qui alternent avec des zones où les
fractures sont plus concentrées. L’essentiel des fractures correspond à une petite fracturation
de type fente colmatée à calcite dominante montrant une densité moyenne linéaire d'un peu
moins de 1,5 fract./m. Les zones les plus fracturées correspondent globalement aux zones
qui présentent les fractures les plus épaisses (500, 610, 645, 730 m).
Le colmatage par de la calcite des fentes plus ou moins bréchifiantes est ubiquiste dans
les laves massives (fig. 16). Ces réseaux de fentes colmatées à calcite millimétrique à
centimétrique, pyrite-chlorite-épidote, sont caractérisés par un jeu apparent normal pour
les fentes à calcite seule. Ces réseaux sont verticaux à fortement pentés. Ils peuvent être
BRGM/RP-51671-FR
53
horizontaux dans la partie supérieure du puits. La chlorite apparaît au début du carottage
(400-500 m) et plus sporadiquement en profondeur vers 670 et entre 770 et 800 m. La
pyrite est abondante et semble prépondérante quand la chlorite est absente, sauf dans la
zone profonde où ces minéraux sont associés dans de nombreuses microfissures.
L’épidote apparaît dès 510 m de profondeur. Dans les zones de failles, la calcite est
absente, et la silice associée à des argiles et des sulfures domine dans les fractures. Au
niveau de la zone perméable située vers 390 m de profondeur, des études
minéralogiques en cours montrent le présence systématique de kaolinite et de sidérite
(Mas et al., 2001).
f) Géométrie des fractures
La mise de nos données structurales dans un repère vertical permet d’apprécier dans
quelle gamme de pendage se situe les structures rencontrées sur les carottes (fig. 17).
L’histogramme des pendages présenté par classe de 10 ° montre que plus de 80 % des
fractures ont un pendage supérieur à 45°. Le réseau de fractures recoupé est donc très
redressé.
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
forage d'Habitation Carrère.
g) Projection stéréographique
inférieur), permet d’apprécier les relations angulaires entre les différentes familles de
fractures dans le forage d'Habitation Carrère. Dans la section LA-02A du forage, on
observe :
- génératrice 7 (407,5-410,7 m) : les fentes se répartissent autour d’une famille peu
pentée, entre 0 et 20° de pendage, et d’une famille secondaire à pendage fort (70°) ;
54
BRGM/RP-51671-FR
- génératrice 8 (410,7-414 m) : une famille à pendage faible (< 20°) s’individualise qui
correspond à des fentes ;
- génératrice 9 (414-415 m) : les structures sont groupées autour d’un pôle à pendage
fort, qui correspond à des failles indéterminées, normales et dextres.
Dans la section LA-02B du forage, on observe :
- génératrice 4 (407-412 m) : une famille perpendiculaire, composée de fentes subverticales, se distingue. Une seconde famille secondaire à pendage fort est également
présente, ainsi qu’une famille sub-horizontale composée de fentes ;
- génératrice 5 (413,85-414,90 m) : une seule famille, composée de failles indéterminées
et de failles inverses à pendage fort, peut être mise en évidence ;
- génératrice 11 (436,2-442,65 m) : les fentes se répartissent autour d’une famille peu
pentée, entre 0 et 30 ° de pendage, et d’une famille à pendage fort (70 °). On note une
certaine dispersion ;
- génératrice 12 (442,65-455,6 m) : deux familles, relativement dispersées, composées
de fentes à fort pendage, s’individualisent ;
- génératrice 13 (455,6-466 m) : les fentes sont dispersées et déterminent deux groupes
de structures à pendage fort ;
- génératrice 19 (502,1-513,3 m) : les fentes forment une famille bien marquée à
pendage fort ;
- génératrices 20 et 21 (513-545 et 545-573,7 m) : les fentes et les failles sont dispersées
mais correspondent à des structures à pendage oblique à fort (50 à 70°) ;
- génératrice 29 (605,1-608,1 m) : les fentes déterminent une famille à pendage très
redressé ;
- génératrice 30 (608,65-610,65 m) : les fentes et les failles indéterminées et normales
définissent deux familles à pendage oblique (40 °) ;
définissent deux familles bien marquées à pendage fort (60 à 70 °). On note une
certaine dispersion des fentes ;
- génératrice 42 (676,8-715,7 m) : les fentes et les failles indéterminées sont
relativement dispersées. Au moins une famille à pendage fort s’individualise ;
déterminent une famille à pendage fort. Une famille secondaire composée de fentes est
orthogonale à la famille principale. Une autre famille secondaire composée de failles
est suspectée ;
- génératrice 49 (759-769,8 m) : les fentes déterminent une famille bien marquée à
pendage oblique. Les failles sont très regroupées autour d’un pôle sub-vertical ;
- génératrice 50 (772,6-776,9 m) : les fentes et les failles indéterminées individualisent
une famille bien marquée à pendage oblique ;
BRGM/RP-51671-FR
55
- génératrice 52 (779,5-814,4 m) : une seule famille composée de fentes et de failles
indéterminées à très fort pendage s’individualise. Cette famille, composée de deux
groupes de pôles à plongement opposé, pourrait constituer un système conjugué.
Le forage d'Habitation Carrère présente presque toujours dans les tronçons analysés au
moins une famille à très fort pendage composée de fentes et de failles à cinématique
indéterminée. Dans la partie supérieure entre 407 et 442 m, on observe, en plus, la
présence d’une famille sub-horizontale composée de fentes à calcite. Des familles à
pendage oblique sont également présentes (415, 455, 610, 678 m).
h) Synthèse
Ce forage d'Habitation Carrère montre des conditions de température faibles mais la
présence de perméabilité actuelle. La zone la plus chaude correspond spatialement au
passage d’une faille perméable vers 390 m de profondeur. Outre les nombreux plans de
fractures associés, cette faille développe un halo d’altération hydrothermale très
important. De la kaolinite et de la sidérite semblent associées au drain perméable. La
présence d’épidote traduit également des conditions de paléo-températures élevées.
Plusieurs générations de dépôts ont été mises en évidence, la calcite étant le remplissage
dominant. Le système ancien quartz-sulfures correspond à des accidents importants
minéralisés.
Le forage d'Habitation Carrère, qui est composé principalement de laves fracturées,
montre donc deux milieux géologiques en terme de fracturation :
- des fentes à calcite millimétrique à centimétrique qui forment des familles pentées à
sub-verticales et sub-horizontales dans la partie supérieure du forage. Ces fentes qui
évoluent localement en brèches hydrauliques seraient compatibles avec une
cinématique en faille normale. L’assemblage chlorite, pyrite et épidote est
fréquemment associé à la calcite ;
- des failles minéralisées (pyrite, sulfures) à silice géodique et colmatage partiel. Ces
failles très redressées sont de taille pluricentrimétrique et développent un halo
d’altération hydrothermale d’amplitude métrique (370-400 m). En effet, les laves
encaissantes sont en général complètement hydrothermalisées, lessivées, blanchies et
deviennent poreuses.
La densité de fracturation est plus forte que dans le forage de pointe Desgras avec
1,5 fract./m. De plus, le pourcentage de faille est également plus fort avec 21 %. Les failles
essentiellement normales sont cohérentes avec la structure du graben du Lamentin.
Comparé au forage de la pointe Desgras, on constate que le puits de Carrère a recoupé
principalement des formations de laves massives qui pourraient se rattacher au
volcanisme andésitique de Ducos - rivière Pilote d’âge miocène.
56
BRGM/RP-51671-FR
2.2.7. Le forage de Californie
a) Généralités
Le troisième sondage de reconnaissance a été réalisé dans le quartier Californie, au nord
de la plaine du Lamentin, dans la zone commerciale derrière le magasin « Monsieur
Bricolage », dans un terrain marécageux. Ce sondage a été arrêté à la profondeur de
1 000,25 m le 6 avril 2001. Il a été foré en mode destructif jusqu’à 398,14 m puis
carotté jusqu’au fond. 166 sections carottées ont été réalisées. La qualité du carottage a
été excellente (97 %), à l’exception des zones fracturées et argilisées ; en particulier,
celle rencontrée dès le début du carottage entre 398 et 413 m a occasionné des
problèmes importants (fig. 13B). La présence d’une zone de faille a obligé les foreurs à
réduire le diamètre du carottage entre 700 et 800 m. Les carottes ont un diamètre de
76 mm dans la partie supérieure puis 55 mm jusqu’au fond.
b) Les indices de perméabilité et les températures
Les indices de perméabilité ont été synthétisés et confrontés aux données géologiques
par la CFG (2001). Le forage de Californie est le plus chaud et le plus perméable des
trois forages d’exploration réalisés lors de cette campagne de reconnaissance. Les
principales zones de pertes sont localisées dans la partie supérieure vers 300 m de
profondeur, et au droit de zones de failles où la récupération a été médiocre, comme
entre 398 et 413 m (fig. 13B). Ce drain perméable serait caractérisé par une température
de l’ordre de 85-90 °C et est interprété comme correspondant à un aquifère de moyenne
température (fig. 9). Celui-ci avait été mis en évidence par EURAFREP dans le forage
LA-101, situé plus au sud, entre 150 et 250 m de profondeur.
Les résultats des mesures de température ont été effectués dans le puits de Californie par
la CFG pendant le forage (CFG, 2001) et par le BRGM environ trois mois après la fin
du forage (Sanjuan et al., 2001a ; chap. 4).
Sur la figure 18, on constate que la température à 100 m atteint déjà 41,5 °C. Puis, elle
croît régulièrement jusqu'à 400 m où elle atteint environ 85-90 °C. Ensuite, le gradient
s'inverse et la température redescend à environ 75-80 °C à 650 m de profondeur. Plus
bas, le gradient redevient nul ou légèrement positif. La température en fond de puits doit
se situer aux environs de 80-85 °C.
Il semble qu’il y ait une bonne correspondance entre les indices de perméabilité
observés pendant la foration et l'allure de la courbe de température. Le maximum de
température (85-90 °C) est observé dans une zone fracturée vers 400 m de profondeur
où des arrivées de fluides ont été mises en évidence. L'inversion de gradient entre 400 et
650 m correspond à une zone relativement peu perméable. En dessous de 650 m, le
gradient nul à légèrement positif correspond à une zone marquée par des indices de
perméabilité, voire même un léger artésianisme, reliés à la présence de zones fracturées
localisées à 692,35 m et entre 733 et 782 m.
BRGM/RP-51671-FR
57
c) Log géologique
La colonne lithologique synthétique du forage de Californie est présentée figure 19. Les
principales formations traversées par ce forage sont les suivantes :
- entre 0 et 27 m, le forage a traversé des formations de sables grossiers et cailloutis de
teinte ocre à rougeâtre, et des conglomérats polygéniques plus ou moins argileux,
assimilés aux alluvions récentes et anciennes de la rivière la Lézarde (identiques à
celles traversées par le forage de la pointe Desgras). Un niveau de tourbes plus ou
moins sableuses a été recoupé entre 8 et 15 m de profondeur ;
- entre 27 et 106 m, le forage a traversé une alternance d'horizons de laves et de
formations bréchiques. Les horizons de laves ont une épaisseur de 5 à 10 m. Il s'agit de
laves sombres aphyriques, qui acquièrent une teinte gris verdâtre lorsqu'elles sont
altérées et argilisées. La pyrite est localement observée. Les horizons bréchiques ont
une épaisseur de 5 à 15 m. II s'agit probablement de dépôts détritiques volcanosédimentaires à éléments de laves altérés et oxydés dans un ciment rougeâtre à beige.
Pyrite et opale sont localement observées. Cet ensemble est interprété comme une
succession de coulées de laves alternant avec des périodes de sédimentation
détritique ;
- entre 106 et 257 m, le forage a également traversé une alternance d'horizons de laves
et de formations bréchiques. Les horizons de laves ont une épaisseur de 5 à 20 m. Il
s'agit toujours de laves sombres aphyriques, qui acquièrent une teinte gris verdâtre
lorsqu'elles sont altérées et argilisées. Les horizons bréchiques ont une épaisseur de 5 à
30 m. Ils sont relativement homogènes et sont constitués par des éléments de laves
sombres dans un ciment rougeâtre. Il pourrait s'agir de dépôts hyaloclastiques
intercalés avec les horizons de laves massives. Il est possible également qu'il s'agisse
pour partie de dépôts volcano-sédimentaires identiques aux dépôts rencontrés plus bas.
Cet ensemble est interprété comme un épisode de volcanisme côtier et/ou sous-marin,
effusif et explosif, au sein duquel s'intercaleraient éventuellement quelques périodes
de sédimentation détritique ;
- de 257 à 398 m, le forage a traversé (en mode destructif) des formations bréchiques de
teinte rougeâtre à beige, plus ou moins argilisées, avec des éléments rougeâtres à
blanchâtres, des fragments de carbonates et d'opale. Ces formations sont corrélées
avec les formations volcano-sédimentaires sous-jacentes observées sur les sections
carottées ;
- de 398 à 539 m, le forage a traversé (en mode carottage) un ensemble de formations
détritiques volcano-sédimentaires, composé d'horizons de conglomérats grossiers
polygéniques, d'horizons de grès, cinérites, silts et argiles varvées présentant de
nombreuses figures syn-sédimentaires. La teinte générale de cet ensemble est lie-devin à beige, avec quelques passées verdâtres. Cet ensemble est interprété comme
témoignant d'une période prolongée de sédimentation détritique dans un milieu marin.
Un dyke de lave andésitique porphyrique à phénocristaux millimétriques de
plagioclase recoupe cet ensemble entre 444 et 447 m ;
58
BRGM/RP-51671-FR
50
100
Températures statiques mesurées le 19/07/01
Temp. extrapolée d'après mesures pendant forage
30
40
50
60
70
80
Prof. (m)
Anomalies conduc.
dans fluide foration
Temp. fluide foration
Indices perméabilité
Log
Failles
Prof. (m)
90
50
37°
fluide
froid
100
150
150
200
200
45°
250
250
300
300
47,5°
350
400
350
51°
fluide
géoth.
400
450
450
500
500
550
550
600
fluide
géoth.
600
650
650
700
700
750
750
800
fluide
géoth.
800
850
850
900
900
950
950
1000
1000
Fig. 18 - Position des indices de perméabilité et des anomalies de conductivité
observées dans le fluide de foration reportées le long de la colonne
lithologique du puits de Californie. Profils de température mesurés pendant
le forage (CFG) et après (BRGM).
BRGM/RP-51671-FR
59
- de 539 à 613 m, le forage a traversé des formations bréchiques de teinte grise à
rougeâtre, à éléments pluricentimétriques de lave dans un ciment constitué lui-même
de matériel volcanique finement fragmenté, intercalées avec quelques passées de laves
massives. Ces formations représenteraient un épisode de volcanisme explosif sousmarin (?) ;
- de 613 à 733,6 m, le forage a traversé des brèches polygéniques de nature volcanosédimentaire, homogènes en grand, composées de fragments de laves centimétriques à
décimétriques argilisés et de clastes beiges dans une matrice sombre rougeâtre
argileuse. Ces brèches sont interprétées comme résultant du remaniement de matériaux
d'origine volcanique sous forme de lahars. Deux horizons de laves porphyriques
altérées recoupés entre 677-688 m et 730-731 m sont interprétés comme des
intrusions ;
- de 733 à 782 m, le forage a recoupé une zone fracturée majeure complexe constituée
de plusieurs zones de failles sub-verticales à remplissages de carbonates et minéraux
argileux et à épontes argilisées. Quelques passages sont bréchifiés. Cette zone
fracturée affecte des brèches identiques à celles rencontrées entre 613 et 733 m ainsi
que des laves massives porphyriques (intrusions ?) ;
- de 782 à 1 000,25 m, le forage a traversé un ensemble composé de laves andésitiques
massives à bréchifiées, de teinte grise à rougeâtre, porphyriques à phénocristaux et
mégacristaux centimétriques de plagioclase et ferromagnésiens, alternant avec des
horizons bréchiques (grès, conglomérats) polygéniques à éléments de laves de nature
variée dans un ciment grossier plus ou moins argileux. Cet ensemble est interprété
comme un témoin d'un épisode volcanique sous-marin avec bréchifïcation de laves
(hyaloclastites) et remaniement consécutif ou postérieur à leur mise en place.
Comparé aux deux autres forages de la pointe Desgras et de Carrère, le puits de
Californie se singularise par la quasi-absence d'intrusions, l'abondance des formations
rapportées à des épisodes de volcanisme explosif sous-marin et une épaisse série de
formations détritiques volcano-sédimentaires (257-539 m).
d) Les zones de failles
Au niveau des accidents majeurs recoupés par le forage de Californie (fig. 19),
zones de failles ont été identifiées dans les cuttings (110-130 m, 292-312 m). La
supérieure est hydrothermalisée argilisée. Des remplissages de fractures de
carbonate et pyrite sont suspectés ainsi qu’une argilisation de la roche dans la
localisée à 300 m.
deux
zone
type
zone
Dans la section carottée, les principales zones de failles reportées dans le log
synthétique sont situées à :
- 396,15-409,30 m. Cette zone de mauvaise récupération (50 %) et de venue d’eau est
complètement blanchie en liaison probable avec de l’altération hydrothermale. Les
fractures présentes sont mal exprimées. Elles correspondent à des fractures verticales
soulignées par une pellicule blanchâtre à jaunâtre ;
60
BRGM/RP-51671-FR
Prof. (m)
Faille
Log
Description
Commentaires
Alluvions grossières récentes et anciennes de la Rivière la Lézarde
50
100
Alternance d'horizons de laves massives sombres aphyriques (5-10 m) et
d'horizons détritiques volcano-sédimentaires à éléments de laves altérées
dans un ciment ocre à rougeâtre
Mise en place de coulées
alternant avec des épisodes
de sédimentation
Zone de faille majeure hydrothermalisée
150
200
Alternance d'horizons de laves massives gris-sombre aphyriques et
d'horizons bréchiques à éléments de laves dans un ciment rougeâtre
interprétés comme des dépôts hyaloclastiques.
Episode de volcanisme
côtier/sous-marin, mi-effusif
mi-explosif.
250
300
350
400
Formation volcano-sédimentaire de teinte lie de vin composée de
conglomérats polygéniques, de grès, silts et argiles varvés. Nombreuses
figures synsédimentaires.
Période prolongée de
sédimentation détritique en
milieu côtier/marin calme
Formation bréchique grise à rougeâtre, à éléments pluri cm de lave dans un
ciment de nature volcanique comportant quelques passées de laves
massives d'épaisseur métrique.
explosif sous-marin
450
500
550
600
650
700
750
Ensemble bréchique volcano-sédimentaire homogène en grand composé de
Episode de remaniement de
brèches grossières varicolores à éléments anguleux et argilisés dans un
matériaux volcaniques sous
ciment brun-rougeâtre argileux. 2 dykes de lave entre 677-688 m et 730-731
forme de lahars
m.
Zone fracturée complexe composée de plusieurs failles sub-verticales à
remplissage cm de calcite
Zone faillée majeure
Ensemble de laves andésitiques massives et de laves bréchifiées
(hyaloclastites), porphyriques à megacristaux de plagioclase, alternant avec
des horizons bréchiques (grès à conglomérat) polygéniques à éléments de
laves dans un ciment argileux.
sous-marin avec
remaniements consécutifs
des formations bréchiques.
800
850
900
950
1000
Fig. 19 - Log géologique du forage de reconnaissance de Californie.
BRGM/RP-51671-FR
61
- 425,69-425,78 m. Il s’agit d’une faille bréchifiante oblique avec des géodes aux
épontes. On note la présence d’altération argileuse blanchâtre et la présence d'oxydes
de fer ;
- 434,09-434,36 m. Cette faille bréchifiante est géodique à ciment siliceux blanc laiteux.
De nombreux plans striés s’individualisent (faille normale, faille dextre) ;
- 435,06-435,24 m. Il s’agit d’une faille bréchifiante géodique gris-brun. Localement, la
bréchification hydraulique se caractérise par un ciment blanchâtre de silice ;
- 603,77-604,35 m. La faille est à calcite et argiles verdâtres ;
- 637,90-641,90 m. Il s’agit d’une zone de faille brun-beige avec plusieurs structures
verticales et géodiques correspondant à des cavités de dissolution. Des fissures et une
dissolution dans la masse se développent également. Des stries dans le dip à oblique
sont présentes ;
- 751,62-756,80 m. Cette zone faillée et argilisée est composée par une succession de
failles sub-verticales centimétriques à calcite dans un encaissant altéré constitué de
lave altérée gris-vert à mégacristaux de plagioclases totalement argilisés. L’éponte de
cette zone est largement hydrothermalisée entre 739,55 et 751,62 m ;
- 760,48-782,10 m. Cette zone faillée se développe dans une lave fortement argilisée et
blanchie. Il y a une succession de failles sub-verticales, centimétriques à calcite. Cette
zone correspond à une zone de perte probable et a été le siège de problèmes de
récupération.
Le forage de Californie a également recoupé des zones peu fracturées mais fortement
argilisées, voire hydrothermalisées comme à 688-690,45 m, à 693,80-695,25 m, à
727,20-729,90 m, et à 798,80-800,25 m.
e) Log structural
Au niveau structural, les structures relevées sur le forage de Californie sont
essentiellement des fentes (380), des fractures souvent non remplies (25) et des failles
de différentes cinématiques : à mouvement indéterminé (115), à jeu normal (14), à jeu
décrochant senestre (3) et à jeu dextre (3). Le ratio du nombre de failles par rapport à
l’ensemble des structures est de 25 %. L’essentiel des failles où on a pu déterminer la
cinématique correspond à des failles normales à pendage élevé. 10 failles normales sont
localisées entre 432,4 et 433 m et associées aux failles dextres. 34 failles indéterminées
montrent des stries dans le dip. Les fentes colmatées à calcite montrent également une
géométrie compatible avec des ouvertures en faille normale apparente. Les trois failles
senestres sont localisées entre 566 et 605 m. Il n’y a pas de faille inverse mise en
évidence. On observe également la présence de nombreuses structures synsédimentaires
caractérisées par des petites failles normales au rejet centimétrique et des figures
sédimentaires de type slump.
Dans la partie carottée, la densité de fracturation est la plus faible des trois forages
d’exploration géothermique du Lamentin avec 0,92 fract./m. La distribution de la
fracturation est hétérogène en fonction de la profondeur. Il y a des zones moyennement
à faiblement fracturées (505-800, 925-1 000 m) qui alternent avec des zones
62
BRGM/RP-51671-FR
complètement dépourvues en fracture (450-505, 800-880, 900-925 m). La zone la plus
fracturée, composée de nombreuses failles normales, située vers 430 m, montre les
épaisseurs de colmatage les plus significatives. Les épaisseurs de fractures sont
relativement faibles et d’amplitude millimétrique. Certaines fractures, qui correspondent
à une sorte de diaclasage, ne présentent pas de remplissage hydrothermal ; en
particulier, dans la partie profonde du sondage, en dessous de 800 m de profondeur.
La distribution des fractures est hétérogène et une relation avec la nature des roches
(lithologie) semble prépondérante. En effet, il se dégage une zonation verticale entre la
présence des fractures et la lithologie. Cette zonation est illustrée sur le log des
remplissages de fractures en fonction de la profondeur (fig. 20). On observe donc
successivement des intervalles de profondeur à calcite (390-410, 540-600, 740-820,
885-1 000 m), puis à silice (450-530, 850-885 m), et à argiles (445-450, 600-740 m).
Les fractures mm à argiles blanchâtres à jaunâtres ne s’observent que dans les
formations volcano-sédimentaires du type brèche entre 611 et 673 m et 687 à 735 m,
tandis que les fentes à calcite millimétrique-centrimétrique subverticales se trouvent
dans les formations bréchiques à éléments de laves entre 540 et 611 m et 735 et 1 000 m
ou dans des dykes de laves entre 677 et 687 m. Les fractures sans remplissage se
trouvent dans les brèches à éléments de clastes altérés jaunes. Des plans striés indiquant
un déplacement (micro-failles) s’observent sur des clastes ou sur des plans argileux
dans les formations volcano-sédimentaires. Sur la première partie du sondage, la
fracturation est relativement faible (0,15 fract./m) et mal exprimée dans les séries à
dominante gréso-silteuse à conglomératique.
La zone de venue d’eau où la récupération du carottage a été faible (396,15-402,70 m)
correspond à des grès altérés. Les études minéralogiques montrent la présence d’argiles
de type kaolinite spécifique, dans ces failles perméables, associées à de la sidérite (Mas
et al., 2001). Les observations sont difficiles et limitées dans ces niveaux en raison de la
mauvaise qualité du carottage et de la mauvaise récupération. Une autre venue d’eau est
suspectée avant 770 m. Elle pourrait correspondre à une zone de faille, située entre
760 et 782 m, comme le montre le log de la figure 20.
f) Géométrie des fractures
Le basculement des données structurales dans un repère vertical permet d’apprécier
dans quelle gamme de pendage se situe les fractures rencontrées sur les carottes
(fig. 21). L’histogramme des pendages présenté par classe de 10 ° montre que de 75 %
des fractures ont un pendage supérieur à 45 °.
Le réseau de fractures recoupé est donc essentiellement vertical.
BRGM/RP-51671-FR
63
400
FAIL
Brèche
Sulfures
Epidote
Pyrite
Barytine
Illite
Oxyde fer
Argiles
Chlorite
Silice
Calcite
Quartz
Carotte perdue
Ouverture libre mm
Prof (m)
50
0
8
Failles
0
4
10
0
0
Prof (m)
5
Densité Fract/m
400
FAIL
FAIL
FAIL
450
FAIL
450
500
500
550
550
600
FAIL
600
FAIL
650
650
FAIL
FAIL
700
700
FAIL
750
FAIL
750
FAIL
800
FAIL
800
850
850
900
900
950
950
1000
1000
Fig. 20 - Log du forage de reconnaissance de Californie. Densité de fractures,
récupération des carottes, évolution verticale des remplissages de fractures.
64
BRGM/RP-51671-FR
25%
20%
15%
10%
5%
0%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
forage de Californie.
g) Projection stéréographique
inférieur), permet d’apprécier les relations angulaires entre les différentes familles de
fractures dans le forage de Californie :
- génératrice 1 (426,6-432 m) : des failles normales et indéterminées montrent une
certaine dispersion directionnelle correspondant à des valeurs de pendage obliques à
élevées (70°) ;
- génératrice 2 (432,15-433,75 m) : les données sont assez dispersées. Des failles
normales et indéterminées se regroupent autour des valeurs de pendage faibles à
obliques (20 à 50°) ;
- génératrice 3 (433,9-435,4 m) : des failles normales et indéterminées montrent une
famille directionnelle bien exprimée ayant un pendage oblique (60°) ;
- génératrice 4 (441,55-449,59 m) : les fentes et les failles sont trop dispersées pour
former une famille directionnelle ;
- génératrice 9 (539,8-552,5 m) : des fentes forment une famille sub-verticale très bien
marquée ;
- génératrices 11, 12, et 13 (555,5-573,5 m, 573,7-586,2 m, 588,1-603,6 m) : des fentes
parfois dispersées forment une famille bien marquée à pendage oblique ;
- génératrice 14 (605,6-610 m) : les fentes s’organisent autour d’une famille
directionnelle verticale bien marquée ;
- génératrice 16 (678-682,6 m) : des fentes parfois dispersées forment une famille
oblique bien marquée ;
BRGM/RP-51671-FR
65
- génératrice 19 (735,1-749,8 m) : 16 fentes et deux failles (normale, indéterminée)
forment une famille verticale très bien marquée ;
- génératrice 20 (749,8-760,85 m) : des fentes et deux failles indéterminées forment une
famille sub-verticale très bien marquée ;
- génératrice 24 (957,7-973,5 m) : les fentes plutôt verticales sont relativement
dispersées. Les failles indéterminées sont peu pentées et ne définissent pas de famille.
Le forage Californie présente dans les tronçons analysés une seule famille directionnelle
à très fort pendage composée de fentes seules et/ou de failles à cinématique
indéterminée. Dans la partie supérieure (426-435 m), de nombreuses failles à
cinématique principalement indéterminée définissent une famille oblique. Cette zone,
localisée juste en dessous la zone de perte, pourrait correspondre à la branche inférieure
du drain perméable recoupé par le sondage.
h) Synthèse
Ce forage de Californie montre des conditions de température moyennes associées à la
présence de perméabilité actuelle. La zone la plus chaude correspondrait spatialement
au passage d’une faille perméable vers 390 m de profondeur. Jusqu’à 1 000 m, il n’y a
pas d’évidence d’un système actuel haute température. Comme à Carrère, l’assemblage
kaolinite-sidérite semble associé au drain perméable. Comparé aux deux autres forages
de la pointe Desgras et de Carrère, le puits de Californie se singularise par la quasiabsence d'intrusions, l'abondance des formations rapportées du volcanisme explosif
sous-marin et une épaisse série de formations détritiques volcano-clastiques
(257-539 m). La forte épaisseur des dépôts détritiques implique un remplissage et/ou
une subsidence importante probablement en liaison avec l’individualisation de la partie
nord du graben du Lamentin. L’épidote n’a pas été observée. La nature des colmatages
semble fonction de la lithologie avec de la calcite dans les formations riches en éléments
volcaniques et des argiles dans les formations bréchiques de type lahar. Parfois, il n’y a
même pas de remplissage clairement exprimé, la fracturation s’exprimant sous la forme
d’un diaclasage sec. Une seule famille directionnelle oblique à sub-verticale se
développe dans le puits. Dans la zone de faille située entre 426 et 435 m, les failles
présentes s’organisent autour d’une famille directionnelle à pendage oblique de l’ordre
de 50°. Le forage Californie montre une densité de fracturation relativement modérée
distribuée de manière hétérogène mais avec une proportion de failles élevée de 25 %.
Bien que quelques failles décrochantes aient été observées, les failles essentiellement
normales semblent cohérentes avec la structure du graben du Lamentin.
2.2.8. Les données structurales de surface
a) Pointe Desgras
À proximité du site du forage de pointe Desgras, un affleurement de dimension
hectométrique montre un réseau principal de fractures sub-verticales, orienté N110°E à
plongement sud dominant (fig. 22). Une deuxième famille, moins bien exprimée, est
66
BRGM/RP-51671-FR
orientée N010°E 80°E. Ces fractures sans marque apparent de déplacement ont été
échantillonnées dans les travertins siliceux fossiles. Elles sont donc censées représenter
une fracturation tardive qui affecte cette zone. La direction dominante correspondrait le
mieux à la famille NE-SW.
Lamentin
Affleurement pointe Desgras
pointe Desgras – Relevé de Surface
46 data
structurales relevées sur le terrain à proximité du forage de pointe Desgras
(Lamentin, Martinique). Les projections stéréographiques sont présentées
en diagramme polaire avec la trace cyclographique des plans (à gauche) et
en isodensité (à droite).
b) Cité Dillon
Les structures mises en évidence à l’affleurement quartier Dillon (Sauret, 1991), c’est-à-dire
au nord-est de notre secteur d’intérêt montrent un regroupement de tous les types de
fractures (failles, diaclase) autour d’une famille conjuguée orientée N20°E 70°W.
Cette direction correspondrait à une direction secondaire ancienne décrite par Chovelon
(1984b).
c) Quartier Chateaubœuf
Les failles relevées sur le terrain dans le quartier Chateaubœuf (Genna, 1994), c’est-àdire à moins de deux kilomètres à l’est du forage de Californie, montrent une famille
principale N120°E 45°E. Cette direction est la même que les deux failles
cartographiques présentes sur la carte géologique au 1/50 000 dans le quartier de
Californie. Cette structuration se situe dans le prolongement septentrional du système
dominant N120°-N140°E correspondant à l’alignement des sources thermales par
BRGM/RP-51671-FR
67
Affleurement Dillon
51 data
Fig. 23 -
Projection stéréographique (Schmidt, hémisphère inférieur) des données
structurales relevées sur le terrain dans le quartier Dillon au nord du
Lamentin (Martinique). Les projections stéréographiques sont présentées
en diagramme polaire avec la trace cyclographique des plans (à gauche)
et en isodensité (à droite).
Affleurement Chateaubœuf
28 data
structurales relevées sur le terrain dans le quartier Chateaubœuf au nord
du Lamentin (Martinique). Les projections stéréographiques sont
présentées en diagramme polaire avec la trace cyclographique des plans (à
gauche) et en isodensité (à droite).
68
BRGM/RP-51671-FR
exemple. Le passage proche de la faille Nord-Lamentin orientée N60°E ne semble pas
avoir d’influence sur ces données de terrain.
2.3. CARACTÉRISATION GÉOCHIMIQUE DES LAVES
2.3.1. Les données géochimiques
Les échantillons prélevés dans les forages de reconnaissance ont fait l’objet d’analyses
chimiques réalisées par le Service ANA du BRGM par spectrométrie de fluorescence X
pour les éléments majeurs (tabl. 2). Il s’agit de cinq échantillons de laves de roche saine
et de quatre échantillons de laves altérées. Les résultats sont présentés en pourcentage
d’oxydes avec une précision moyenne de 2 % relative en milieu de gamme. Les
échantillons sont repérés par le nom du forage et la profondeur en mètres (tabl. 2).
Forage
Pointe Desgras
Habitation Carrère
Californie
SiO2 %
53,6
55,1
52,2
52
51,9
69
81,3
55
46,4
TiO2 %
1,11
1,11
0,74
0,79
0,92
-0,05
0,18
0,97
1,16
Al2O3 %
17,1
16,2
18,1
23,4
20,7
3,3
5,8
18,3
19,2
Fe2O3t %
9,57
8,55
8,43
5,57
9,9
12,41
6,35
9,54
9,81
MnO %
0,16
0,2
0,13
0,13
0,31
0,21
0,14
0,21
0,16
MgO %
3,1
2,5
3,9
1,1
1,1
2,3
1
2,8
3,2
CaO %
3,7
7,7
7,9
1
0,8
-0,1
0,1
8
10,4
Na2O %
2,3
2,6
2,5
1,5
0,2
0,8
0,3
2,6
2,6
K2O %
0,58
0,99
0,54
1,11
0,33
0,07
1,04
0,92
0,53
P2O5 %
0,19
0,2
0,1
0,11
0,13
-0,05
-0,05
0,15
0,13
PF %
Total %
Faciès
Prof. (m)
2,8
3,7
4,5
12,1
13,8
5,7
3,9
1,3
5,5
94,21
98,85
99,04
98,81
100,09
93,59
100,06
99,79
99,09
Sain
Sain
Sain
Altéré
Altéré
Altéré
Altéré
Sain
Sain
583,15 406,30 414,45 426,00 470,70 472,10 767,80
758,20
535,80
Tabl. 2 - Analyses chimiques des éléments majeurs des laves (faciès sains, faciès
altérés) prélevées dans les forages du Lamentin.
Les laves les plus saines sont de couleur grise à gris sombre et présentent des
phénocristaux de plagioclases, opaques et chlorite et plus localement des
clinopyroxènes. Il s’agit principalement d’andésites. Les éléments majeurs, en
particulier les alcalins (Na2O, K2O), permettent de classer les roches volcaniques en
utilisant la classification et la nomenclature associées au diagramme TAS (Total Alkali
Silica). Cette classification s’applique aux roches volcaniques peu altérées (fig. 25).
BRGM/RP-51671-FR
69
16
PHONOLITE
14
12
TRACHYTE
Na2O+K2O (%)
TEPHRITE
10
8
6
RHYOLITE
TRACHYANDESITE
BASALTIC
BASANITE
TRACHYBAS
ALK BAS
4
BASALT
PICRO
BASALT
2
BASALTIC
ANDESITE
DACITE
0
40
45
50
55
60
65
70
75
80
65
70
75
80
SiO2 (%)
16
14
Na2O+K2O (%)
12
10
8
6
4
2
0
40
45
50
55
60
SiO2 (%)
Fig. 25 - Diagramme SiO2 en fonction de Na2O + K2O. En haut, champs théoriques
des faciès de laves ; en bas, projection des échantillons des laves saines
prélevées dans les forages du Lamentin.
Les laves rencontrées dans les forages sont essentiellement de nature andésitique. Le
diagramme SiO2 en fonction de la somme Na2O + K2O permet de préciser la nature
exacte des roches analysées (fig. 25). Il s’agit principalement d’andésites basaltiques
caractérisant les roches intermédiaires pour les échantillons provenant des forages de
pointe Desgras et de Carrère. Pour le forage de Californie, l’échantillon analysé, plus
basique, est caractérisé par une faible teneur en SiO2 et correspond au champ des
basaltes. L’ensemble des échantillons qualifiés de sain sur la base d’un examen
macroscopique montre une perte au feu relativement élevée suggérant que ces laves ont
subi l’effet d’une altération hydrothermale. Une synthèse sur le volcanisme de
Martinique (Pelletier, 1976) a contribué à mettre en évidence la présence d’un arc
externe ancien et d’un arc interne récent sur la base de la compilation d’analyses
chimiques de roches.
70
BRGM/RP-51671-FR
La comparaison entre la chimie des faciès sains et altérés montre des variations pour les
éléments majeurs :
- un lessivage du sodium et du calcium, lié probablement à l’altération des plagioclases.
Une partie du calcium se retrouve dans des carbonates secondaires ;
- un enrichissement de la perte au feu, ce qui traduit une augmentation de la porosité des
faciès altérés ;
- une relative stabilité pour le fer et le magnésium et un faible lessivage du phosphore,
du titane et du magnésium ;
- un comportement très contrasté (lessivage ou enrichissement) pour le potassium,
l’aluminium et la silice. Ces variations traduisent une altération des alumino-silicates
primaires en argiles (illite-kaolinite) et des précipitations de silice ou quartz secondaire
géodique.
La comparaison entre la chimie des faciès sains et altérés montre des variations pour les
éléments traces (tabl. 3) :
- un lessivage du baryum, du strontium, du vanadium et de l’yttrium ;
Forage
Pointe Desgras
Habitation Carrère
Californie
Elément
Unité
Sb
mg/Kg
16
-10
16
16
18
Ag
mg/Kg
0,2
-0,2
-0,2
-0,2
-0,2
As
mg/Kg
24
-20
42
36
62
Ba
mg/Kg
190
378
124
220
40
Bi
mg/Kg
18
17
12
-10
13
B
mg/Kg
12
-10
-10
132
Cd
mg/Kg
-2
-2
-2
-2
Ce
mg/Kg
26
30
12
Cr
mg/Kg
36
30
50
Co
mg/Kg
24
24
28
32
36
24
14
20
32
Cu
mg/Kg
86
94
106
116
168
1632
106
114
796
Li
mg/Kg
12
18
16
74
62
12
10
-10
10
Mo
mg/Kg
-5
-5
-5
-5
-5
8
8
-5
-5
Ni
mg/Kg
-10
-10
12
-10
-10
-10
-10
-10
12
Pb
mg/Kg
16
28
18
14
18
6000
1922
24
-10
36
-10
-10
-10
22
1,6
-0,2
-0,2
88
292
-20
-20
-10
78
208
248
27
-10
-10
-10
36
-10
-10
-10
-10
-2
316
34
-2
-2
-10
22
20
-10
-10
-10
30
26
40
22
38
42
Sr
mg/Kg
158
192
186
110
24
16
16
130
282
V
mg/Kg
174
188
230
290
272
-10
50
168
296
20
-20
-20
-20
24
122 20000
5490
130
100
20
66
86
583,15 406,30 414,45 426,00 470,70 472,10 767,80
758,20
Y
mg/Kg
28
34
-20
-20
Zn
mg/Kg
90
114
100
60
Zr
mg/Kg
104
138
Au
mg/t
Prof. (m)
Faciès
535,80
Sain
Sain
70
82
114
-20
-100
-100
-100
140
Sain Altéré Altéré Altéré Altéré
Sain
Sain
Tabl. 3 - Analyses chimiques des éléments traces des laves (faciès sain, faciès altérés)
prélevées dans les forages du Lamentin.
BRGM/RP-51671-FR
71
- une stabilité du chrome et du cobalt ;
- un enrichissement en antimoine, argent, or, lithium et molybdène ;
- un fort enrichissement en arsenic, bore et cuivre et une très forte concentration en
cadmium, plomb et zinc. Ces enrichissements sont principalement liés à la présence de
sulfures associés au quartz secondaire.
Tous les échantillons analysés dans les faciès altérés sont localisés dans le forage de
Carrère. L’échantillon localisé à 414,45 m correspond à une éponte blanchie
hydrothermalisée de failles. Cette éponte se marque par une porosité élevée comme en
témoigne la forte valeur de la perte au feu et par un enrichissement important en
aluminium lié à la présence d’argiles secondaires de type illite. L’échantillon localisé à
426 m montre des variations géochimiques analogues. Il correspond également à une
éponte de faille blanchie mais encore plus altérée. Il se caractériserait par moins d’illite,
donc moins de potassium, mais davantage de kaolinite. Ces deux échantillons sont
également très riches en bore. Les échantillons localisés à 470,70 et 472,1 m sont plus
directement des drains marqués sur les carottes par des dépôts de silice et de sulfures
(pyrite, blende?, galène?). Ceci se confirme par la géochimie des majeurs avec les plus
fortes valeurs en SiO2 et en fer et les plus faibles valeurs en CaO. Sur la géochimie des
traces, les échantillons renferment des sulfures qui portent des minéralisations à Cu-PbZn, Cd, Ag-Au-As et Sb.
Les zones de failles percolées par les fluides hydrothermaux se distinguent donc
géochimiquement des faciès de laves saines par des fortes valeurs en Al2O3 et en perte
au feu dans les épontes (argiles, porosité secondaire) et des enrichissements en SiO2
(dépôts de quartz) et en métaux de base dans les drains proprement dit.
2.3.2. Les données isotopiques
Les fractures à carbonates, principalement calcite, sont ubiquistes dans les forages du
Lamentin. Il existe différentes générations de calcite comme l’a montré l’étude des
fractures sur les carottes. Certaines d’entre elles colmatent partiellement, voire
complètement, le réseau fissural comme celle observée à 710 m dans le forage de pointe
Desgras. Dans l’optique de chercher des relations entre les fluides circulant
actuellement, des analyses de chimie isotopique ont été réalisées sur huit échantillons
prélevés dans les forages Desgras, Californie et Carrère. Il s’agit de calcites ayant
cristallisé dans des fractures (tabl. 4), deux échantillons de fractures à calcite ayant été
analysés par forage. La fracture géodique d’épaisseur pluri-centimétrique située à 710 m
dans le forage de pointe Desgras a fait l’objet de plusieurs prélèvements pour voir s’il y
avait des variations à l’intérieur d’un même drain (éponte externe, cœur, éponte
interne).
Les compositions isotopiques de l’oxygène, du carbone et du strontium des calcites
échantillonnées, ainsi que leur teneur en Sr et Rb, ont été déterminées. Les résultats sont
compilés dans le tableau 4 et illustrés dans les figures 26 à 28. Les observations
suivantes peuvent être faites :
72
BRGM/RP-51671-FR
- les valeurs de δ18O et δ13C des calcites analysées varient de -20 à -10 ‰ pour le δ18O
et de -8 à -3 ‰ pour le δ13C sur l’ensemble des trois forages et sont corrélées
linéairement (fig. 26). Les calcites d’un même forage montrent des compositions
isotopiques assez homogènes, tandis que les compositions isotopiques moyennes sont
distinctes d’un forage à l’autre. Les résultats obtenus sur l’échantillon Desgras, 2-710,
montrent, en revanche, qu’il n’y a pas de variations significatives des compositions
isotopiques à l’intérieur d’une même veine/fracture ;
- les rapports isotopiques 87Sr/86Sr des calcites analysées sont très homogènes et bas
(0,70505 à 0,70536). Ces rapports sont très inférieurs à celui de l’eau de mer (0,707 0,709) et typiques de ceux des roches volcaniques (0,704 - 0,706). Ils sont très
proches de celui mesuré pour l’eau de production (0,70506 - 0,70507). La figure 27
montre l’absence de corrélation linéaire entre le rapport 87Sr/86Sr et 1/Sr.
Forage
Desgras-LA01
Echantillon Taille
veine
13
δ C
‰ PDB
±0.1‰
18
δ O
‰ PDB
±0.1‰
δ O
‰ SMOW
±0.1‰
525
710
710
710
-6.3
-3.1
-2.9
-3.3
-12.9
-10.1
-9.9
-10.8
Localisation Profondeur
intra-veine m
18
87
Sr/86Sr
±0.00001
Rb
ppm
±5%
Sr
ppm
±5%
17.6
20.5
20.7
19.7
0.70534
0.70527
0.70523
0.70505
4.32
0.16
<0.04
0.06
153.0
45.5
45.0
83.3
1-254
2-710a
2-710b
2-710c
cm
cm
cm
cm
Carrère-LA02
5-637
6-712
mm
mm
638
713
-8.1
-7.2
-20.4
-18.7
9.8
11.6
0.70522
0.70534
2.29
8.23
166.0
241.0
Californie-LA03
7-753
8-799
mm
mm
753
799
-4.2
-6.3
-14.1
-16.0
16.4
14.3
0.70514
0.70536
2.76
0.24
192.0
75.8
externe
milieu
interne
Tabl. 4 - Composition isotopique (δ13C, δ18O, 87Sr/86Sr) des calcites de fracture des
forages Desgras, Californie et Carrère.
Les observations résumées ci-dessus, et en particulier les valeurs de δ18O-δ13C,
suggèrent que les calcites des trois forages étudiés se sont formées dans des conditions
différentes et spécifiques à chaque forage. A priori, la corrélation linéaire entre δ18O et
δ13C (fig. 26) ne reflète pas un mélange binaire de deux générations de calcite, puisque
cette corrélation n’existe pas dans la figure 27. L’homogénéité des rapports 87Sr/86Sr
reflète une interaction eau-roche poussée entre le fluide calcitisant et les roches
volcaniques encaissantes.
En combinant le δ18Ocalcite mesuré et la composition isotopique de l’oxygène de l’eau de
production (δ18Oeau), on peut calculer la température de formation de chacune des
calcites analysées. Cet exercice est illustré dans la figure 28, qui montre que les calcites
de fractures se seraient formées à des températures de 90-110 °C dans le forage
Californie, et de 60-80 °C dans le forage Desgras. Ces températures calculées sont en
bon accord avec les conditions de températures actuelles (mesurées et/ou estimées à
partir des géothermomètres chimiques) dans ces deux puits, et suggèrent que les calcites
y sont d’âge récent à actuel. En revanche, les compositions isotopiques des calcites de
Carrère ne sont pas compatibles avec les conditions actuelles (δ18Oeau, T°C). Ces
calcites sont donc nécessairement d’âge plus ancien, et les valeurs de δ18O suggèrent
des températures anciennes plutôt chaudes (140-160 °C).
BRGM/RP-51671-FR
73
18
-30
-25
δ O (‰ PDB)
-20
-15
-10
-5
0
0
Desgras-LA01
-2
Carrère-LA02
même veine
-4
-6
13
δ C (‰ PDB)
Californie-LA03
-8
-10
Fig. 26 - Compositions isotopiques δ13C-δ18O des calcites de fracture des forages du
Lamentin.
0.7070
eau de mer
0.709
Desgras-LA01
Carrère-LA02
0.7065
Californie-LA03
86
Sr / Sr
0.7060
87
0.7055
0.7050
même veine
0.7045
manteau
0.704
0.7040
0
5
10
15
1/Sr x10
20
25
30
-4
Fig. 27 - Rapports 87Sr/86Sr des calcites de fracture des forages du Lamentin
présentés en fonction de l’inverse de la teneur en Sr.
74
BRGM/RP-51671-FR
15
Temperature d'équilibre
=> 88 - 108°C
18
δ O eau (‰ smow)
10
18
δ O = 16.4 ‰
18
δ O eau de production
forage Californie
5
18
δ O = 14.3 ‰
0
-5
calcite Californie
en équilibre avec eau-T°C
actuelle => âge récent
-10
-15
50
70
90
110
130
150
170
190
Temperature de formation (°C)
15
Temperature d'équilibre
=> 58 - 80°C
18
δ O = 20.7 ‰
18
δ O eau (‰ smow)
10
18
δ O eau de
production forages
Carrère-Californie
5
18
δ O = 17.6 ‰
0
-5
calcite Desgras
en équilibre avec eau-T°C
actuelle => âge récent
-10
-15
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Temperature de formation (°C)
Fig. 28 -
Reconstruction des conditions de formation des calcites de fracture des
forages Californie et Desgras, calculées à partir du fractionnement
calcite-eau des isotopes de l’oxygène (Freidman et O’Neil, 1977) et du
δ18O (-2,0 ‰) mesuré pour l’eau de production du forage.
BRGM/RP-51671-FR
75
Si la variation de δ18O observée dans la figure 26 est principalement attribuable à un
effet de température (et d’âge), il faut alors concevoir que la variation corrélative de
δ13C reflète la contribution plus ou moins grande d’une source de carbone autre que le
carbone marin. Il s’agirait vraisemblablement de carbone mantellique (CO2 profond,
δ13C ≈ -7 ‰), plutôt que de carbone organique (δ13C ≤ -9 ‰), ce qui indiquerait que des
fluides profonds chauds auraient existé dans le passé à Carrère.
2.4. COMPARAISON AVEC LES AFFLEUREMENTS DE SURFACE
2.4.1. Comparaison inter-forage
La région du Lamentin a fait l’objet de travaux de reconnaissance géothermique par
EURAFREP dans les années soixante-dix. Les forages réalisés à l’époque sont positionnés
sur une carte de localisation (fig. 29). À l’exception du forage S2 excentré vers le nordouest, le forage de Californie représente la limite la plus septentrionale du dispositif, le
forage de pointe Desgras la limite la plus occidentale tandis que le forage de Carrère est
situé au sud. L’enveloppe des forages dessinent un axe NW-SE qui suit l’allongement du
fossé du Lamentin. La synthèse de EURAFREP (Surcin, 1969) permet d’intégrer ces trois
nouveaux forages et de les comparer géologiquement avec les forages existants.
Les sondages du Lamentin
S2
N
1617
1617
Cali
La11
1616
1616
La10
La03
L101
1615
1615
La02
La01
1614
1614
Desg
Carr
La09
La04
La05
1613
La07
1613
La06
1612
1612
1611
1611
La08
1610
1610
710
711
712
713
714
0
715
716
717
718
1 KM
Fig. 29 - Position des anciens forages d’exploration géothermique du Lamentin.
76
BRGM/RP-51671-FR
S2
Cali
La11
La10
Desg
L101
La01
Carr
La07
La02
0
La09
0
-200
-400
-400
-600
-600
-800
-800
0
200 M
-200
-1000
-1000
0.
2.0
4.0
6.0
0.
8.0
2.0
10.0
KM
Fig. 30 - Coupe géologique schématique NW-SE passant par le forage de Californie
au nord-ouest, le forage de pointe Desgras au centre et le forage de Carrère
au sud-est. La couche jaune illustre l’épaisseur des alluvions traversée par
les différents ouvrages, la couche verte présente le substratum.
La coupe géologique NW-SE qui passe par les forages récents de Californie, de pointe
Desgras et de Carrère (fig. 30) montre une épaisseur variable des alluvions ; en
particulier au nord-ouest, avec les alluvions de la rivière la Lézarde qui s’épaississent
brusquement suggérant l’individualisation d’une vallée plus prononcée. Les forages
profonds montrent un substratum composé essentiellement de laves et d’intrusions
volcaniques au sud-est (forage de Carrère) rapportées au volcanisme de Ducos. Au
nord-ouest, le forage de Californie se caractérise par la présence de formations
détritiques volcano-sédimentaires dans la partie supérieure et des formations bréchiques
rapportées au volcanisme explosif sous-marin probablement remanié dans la partie
profonde. Cette zone septentrionale où se développe un important remplissage détritique
BRGM/RP-51671-FR
77
par des formations de type grès varvés, silts et conglomérats a été probablement le siège
d’une certaine subsidence en liaison probable avec la structuration en graben. Ces
formations rappellent celles connues en surface en particulier le conglomérat polygénique et
les tuffites de Fort-de-France datés vers 5 Ma. Le forage profond LA-101 avait montré des
faciès analogues à ceux du forage de Californie. On note l’absence de coulées de laves
massives au nord-est. Au centre du dispositif, le forage de pointe Desgras montre des
formations rapportées au volcanisme sous-marin dans la partie inférieure comme à
Californie et des coulées de laves et intrusions dans la partie supérieure comme à Carrère.
2.4.2. Origine de l’anomalie géothermique
Cette campagne d’exploration réalisée à partir de trois forages dans la baie du Lamentin
a amélioré les connaissances du système géothermal superficiel mis en évidence il y a
trente ans par EURAFREP. Les trois forages d’exploration ont recoupé, soit des failles
perméables, soit des zones fracturées colmatées entre la surface et 1 000 m de
profondeur. Les failles perméables sont principalement localisées entre 300 et 400 m de
profondeur dans les forages de Californie et de Carrère, le forage de pointe Desgras
étant complètement colmaté. Il n’y a pas d’évidence d’un système actuel haute
température profond. En revanche, la présence de minéraux de haute température
(épidote) et l’intensité de la fracturation suggèrent le développement d’un réservoir
fossile fracturé aujourd’hui colmaté. La présence de failles normales et de fentes de
traction observée sur les carottes non orientées serait en accord avec une cinématique en
faille normale et donc la structure en graben du Lamentin. Des fluides hydrothermaux
ont circulé dans les zones de faille. La distribution spatiale des sources thermales
alignées sur un axe NW-SE et la forme des isothermes 40 et 80 °C à 100 m de
profondeur indiquent la présence d’un écoulement latéral (CFG, 2001). Les profils de
température mesurés dans les puits suggèrent la présence d’une alimentation latérale
issue de la partie nord du système (fig. 31). Le forage de pointe Desgras semble situé en
dehors de cette zone d’écoulement. Cet écoulement semble être contrôlé, en général, par
le système de failles NW-SE du graben du Lamentin (faille de Petit-Bourg) et, en
particulier, un système de failles N115°E connues sur la carte géologique, situées à
proximité du puits de Californie (Westercamp et al., 1989). Cela signifie que
l’écoulement se ferait du nord-ouest vers le sud-est, suggérant que la faille NordLamentin, orientée N60°E, soit relativement « transparente » d’un point de vue
hydrogéologique à cet écoulement régional.
De plus, les données géologiques du forage de Carrère (présence de sulfures riches en
As) suggèrent que les travertins siliceux fossiles et les anomalies géochimiques (As,
Hg) connues dans les sols seraient liés à un système hydrothermal ancien.
Le système hydrothermal actuel est lié à un système de failles NW-SE (N120°E) qui
détermine probablement la structure profonde du Lamentin. Les indices de l’activité
hydrothermale de moyenne température sont concentrés dans la partie nord du Lamentin
là où le remplissage volcano-sédimentaire est le plus important, c’est-à-dire dans la
zone ayant été probablement la plus subsidente.
78
BRGM/RP-51671-FR
N
Pitons du
Carbet
1620
1620
La
r
té
al
ou
?
o
tfl
w
1618
?
1618
S2
LAMENTIN
40°C
Chateauboeuf
Californie
la11
80°C
1616
1616
la10
la03
La101
Fort-deFrance
la02
la01
1614
1614
Pointe
des Grives
Pointe
Desgras
la09
la04
la05
Carrère
la06
la07
1612
1612
Baie du Lamentin
la08
Température Bottom hole
EURAFREP
ille
Fa
1610
CFG
1610
de
Puits T>80°C
t it
Pe
Puits T>40°C
g
ur
Bo
Puits T>40°C
Source Thermale
1608
1608
710
712
714
0
716
718
2 KM
Fig. 31 - Carte interprétative de la région du Lamentin (CFG, 2001, modifiée).
Les isothermes 40 °C et 80 °C représentent les températures à 100 m de profondeur.
BRGM/RP-51671-FR
79
2.5. CONCLUSION
Le BRGM a mené des travaux d’accompagnement scientifiques sur les trois forages
d’exploration géothermique (pointe Desgras, Carrère, Californie) réalisés dans la plaine
du Lamentin (Martinique). L’étude géologique réalisée a permis de préciser, sur chaque
forage, les caractéristiques des réseaux de fractures, la nature des terrains traversés ainsi
que d’apporter des données sur la composition géochimique des laves prélevées en
profondeur et sur la nature des altérations hydrothermales.
Il n’a pas été mis en évidence de système haute enthalpie actuel. En revanche, l’examen
des carottes montre que le substratum géologique de la plaine du Lamentin a bien été le
siège d’une intense fracturation (réservoir fracturé) mais qui a eu tendance à se colmater
par des dépôts hydrothermaux lors de paléo-épisodes de circulations de fluides. En effet,
à pointe Desgras où aucune perméabilité actuelle n’a été mise en évidence, des
minéraux de haute température (épidote) ont été rencontrés mais la quasi-totalité des
fractures observées est bouchée par des carbonates parfois géodiques. À Carrère, des
failles importantes, soulignées par un important halo d’altération, sont le siège de
circulations actuelles mais avec des conditions de température basses. À Californie, un
système géothermique basse à moyenne enthalpie a été mis en évidence (90 °C).
L’absence de laves massives comme celles observées à pointe Desgras ou à Carrère,
montre que les formations géologiques traversées à Californie traduisent
l’individualisation d’un fossé et son remplissage par des dépôts volcano-clastiques.
Le système hydrothermal basse à moyenne température du Lamentin reconnu par forage
est contrôlé par un système de failles NW-SE à WNW-ESE, qui détermine la structure
profonde probable en graben de cette zone. Les indices de l’activité hydrothermale
(alignements des sources, structures des isothermes, outflow dans Californie) sont
concentrés dans la partie septentrionale du prospect en relation avec une alimentation
des fluides originaires du nord-ouest, c’est-à-dire à l’échelle régionale du piton des
Carbets. Ce système hydrothermal actuel se superpose à un système fossile de haute
température.
80
BRGM/RP-51671-FR
3. Étude géochimique des fluides des puits
d’exploration géothermique et des sources
thermales avoisinantes
3.1. SUIVI GÉOCHIMIQUE DU FLUIDE DE FORATION DES TROIS PUITS
D'EXPLOITATION
Le suivi géochimique accompagnant la réalisation des trois puits d’exploration
géothermique de pointe Desgras, d'Habitation Carrère et de Californie dans la plaine du
Lamentin a été réalisé conformément au programme établi (ann. 5). Les mesures, en
fonction de la profondeur, de la conductivité et du pH du fluide de foration (boue faite
avec eau du réseau), prélevé en entrée et en sortie des trois puits, sont disponibles
(ann. 6A, 6B et 6C). Les valeurs de la totalité des sels dissous (TDS) ont été estimées à
partir des mesures de conductivité (conversion et lecture des données réalisées
automatiquement par le conductimètre) mais ne restent que des valeurs approximatives.
Les mesures de conductivité et de pH ont été effectuées sur échantillon brut pour le
premier puits. Sur les deux autres puits, en raison de problèmes techniques dus à la
composition de la boue, qui a endommagé la cellule de conductivité, ces deux
paramètres ont été mesurés sur échantillons filtrés à 0,45 µm.
Pour améliorer l’interprétation des résultats, des analyses chimiques complémentaires
ont été réalisées dans les laboratoires du BRGM, à Orléans, sur échantillons
conditionnés sélectionnés (filtration à 0,45 µm pour toutes les analyses + acidification
HNO3 pour cations). Les espèces Na, Mg, Cl, SO4, SiO2, Li ont été déterminées sur tous
les puits tandis que les éléments K, Ca, Br ont été analysés uniquement sur les deux
derniers, en raison du plus grand intérêt porté aux résultats obtenus sur ces puits. Les
techniques analytiques utilisées ont été la chromatographie ionique, l’électrophorèse
capillaire, l’absorption atomique flamme (absorption et émission) et la colorimétrie.
Pour les espèces majeures (Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4 et SiO2), l’incertitude analytique
relative est de l’ordre de 5 %. Pour les traces (Br, Li), elle est de l’ordre de 10 à 15 %.
Les résultats des analyses chimiques obtenus pour les échantillons de fluide sélectionnés
sont reportés dans les annexes 6A, 6B et 6C.
Le suivi de telles espèces dans le fluide de foration doit permettre de détecter des
mélanges éventuels de ce fluide avec des venues d’eau de formation recoupées par les
puits. Des espèces telles que les chlorures et les bromures, qui ne réagissent pas ou
réagissent peu avec la roche, sont considérés comme de bons indicateurs de ces
mélanges à condition de vérifier en entrée de puits leurs concentrations. Pour les autres
espèces, les variations observées peuvent également être dues à des interactions
chimiques du fluide de foration avec les roches rencontrées, à des changements de pH
du milieu (ajout de soude, cimentation par exemple) ou bien encore de température. Des
concentrations élevées en lithium et en silice dissoute sont généralement indicatrices de
l’existence de fluides portés à température relativement élevée.
BRGM/RP-51671-FR
81
3.1.1. Puits d'exploration géothermique de la pointe Desgras
Ce puits, foré le premier et situé au nord-ouest du puits d'Habitation Carrère et au sud
du puits de Californie (fig. 1), a une profondeur de 939,55 m et a été carotté depuis la
cote 392. Le suivi géochimique du fluide de foration s’est déroulé du 17 novembre 2000
au 3 janvier 2001. Sur la figure 32, on peut distinguer trois zones de valeurs de
conductivité plus élevées : l’une située entre 350 et 410 m de profondeur, l’autre à
environ 680 m et enfin, la dernière vers 930 m. Aucune de ces zones ne peut être reliée
à une variation significative de température observée pendant la foration (fig. 9). Les
valeurs de pH sont relativement variables (gamme de pH comprise entre 7 et 10) et sont
fortement dépendantes de la fabrication de la boue de foration ainsi que du mélange
avec d'éventuelles venues d'eau. Une légère baisse du pH est associée aux valeurs de
conductivité plus élevées observées à 350-410 m et à 930 m de profondeur qui, comme
nous le verrons plus tard, peuvent être reliées à des venues d'eau.
Seule l’anomalie de conductivité située à environ 680 m de profondeur peut être
associée à l’existence d’un accident tectonique (faille sub-verticale) observée dans les
échantillons de carottes. Les valeurs élevées de pH de la boue de foration prélevée à
Puits Pointe Desgras
Puits Pointe Desgras
(cercle bleu : entrée de boue
cercle rouge : sortie de boue)
(cercle bleu : entrée de boue
Conductivité (µS/cm)
0
2000
4000
pH
6,00
0
6000
100
100
200
200
300
300
400
500
Prof. (m)
Prof. (m)
0
7,00
8,00
9,00
10,00
400
500
600
600
700
700
800
800
900
900
1000
1000
Fig. 32 - Profils des valeurs de conductivité et de pH du fluide de foration du puits
d'exploration géothermique de pointe Desgras en fonction de la profondeur.
82
BRGM/RP-51671-FR
cette profondeur ainsi que les valeurs légèrement plus fortes observées sur les
concentrations en sodium et en sulfates (fig. 33) suggèrent :
- soit la présence d’une toute petite venue d’eau de formation de type sulfato-sodique,
- soit une interaction de la boue de foration avec des arrivées probables de H2S.
L’odeur caractéristique de la présence de H2S perçue lors de l'ouverture du flacon fait
plutôt pencher pour la seconde hypothèse. L’absence de concentrations élevées en
lithium et en silice dissoute écarte l’existence de venues d’eau chaude (fig. 33).
Pour les deux zones de conductivité anomales restantes, les analyses chimiques des
autres espèces suggèrent la présence de petites venues d’eau relativement froides et
minéralisées, avec très probablement une influence marine (fig. 33 ; valeurs plus fortes
en Na, Cl, Mg, SO4). Les concentrations en lithium sont plus élevées que dans le reste
du profil mais ne sont pas, néanmoins, très importantes (fig. 33). On ne constate pas non
plus d’anomalie particulière en silice dissoute pour les profondeurs situées entre 350 et
410 m (fig. 33). Vers 930 m, la concentration de cette espèce est légèrement plus élevée
mais reste faible. Dans ces conditions, on ne peut pas évoquer l'existence de venues
d'eau chaude d'autant plus qu'on peut remarquer une augmentation progressive des
concentrations de silice dissoute de la boue de foration en fonction de la profondeur
(fig. 33), très probablement causée par l'élévation régulière de la température du puits
(fig. 9).
En conclusion, ce puits, qui est situé dans une zone où de fortes anomalies de gaz,
mercure et arsenic avaient été mesurées en surface et où la présence de travertins de
silice est observée, est plutôt froid et sec. Cette zone correspond très probablement à une
activité hydrothermale ancienne. Le suivi géochimique de la boue de foration a permis
de mettre en évidence des petites venues d’eau relativement froides et minéralisées, qui
n’auraient jamais été détectées sans cette opération.
3.1.2. Puits d'exploration géothermique d’Habitation Carrère
Ce puits (fig. 1) a atteint une profondeur de 816,15 m et a été carotté à partir de la cote
386 m. Le suivi géochimique du fluide de foration a été mené du 12 janvier au
18 février 2001. Sur la figure 34, le profil de conductivité de la boue de foration
prélevée en entrée et en sortie du puits en fonction de la profondeur indique l’existence
de trois zones de valeurs de conductivité plus élevées : une située entre 60 et 200 m de
profondeur, une autre vers 380-420 m et la dernière vers 600 m. Les valeurs de pH sont
très variables puisqu'elles vont de 6,20 jusqu'à 12 et dépendent fortement de la
fabrication de la boue, des opérations réalisées pendant la foration (augmentation du pH
associée aux phases de cimentation du puits) ainsi que du mélange avec d'éventuelles
venues d'eau (plutôt baisse du pH). Par exemple, les valeurs élevées de pH
correspondant à l'anomalie de conductivité située à 380-420 m sont causées par la
réalisation d’une cimentation du puits dans cette zone. Pour la zone située vers 600 m,
la baisse du pH est très probablement liée à l'existence d'une venue d'eau.
BRGM/RP-51671-FR
83
Na (mg/l)
500
Cl (mg/l)
1000 1500 2000
0
0
0
100
100
200
200
300
300
400
400
Prof. (m)
Prof. (m)
0
500
600
500
600
700
700
800
800
900
900
1000
1000
SO4 (mg/l)
Mg (mg/l)
20
40
60
0
80
0
0
100
100
200
200
300
300
400
400
Prof. (m)
Prof. (m)
0
500
600
800
800
900
900
1000
1000
SiO2 (mg/l)
30
0
0
100
100
200
200
300
300
400
400
500
600
300
Li (mg/l)
0
40
Prof. (m)
Prof. (m)
20
200
600
700
10
100
500
700
0
500 1000 1500 2000
0,05
0,1
500
600
700
700
800
800
900
900
1000
1000
Fig. 33 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits de pointe Desgras (les
cercles bleus représentent les entrées de boue et les rouges, les sorties).
84
BRGM/RP-51671-FR
Puits Habitation Carrère
Puits Habitation Carrère
(cercle bleu : entrée de boue,
2000
4000
6000
pH
8000
6,00
0
0
100
100
200
200
300
300
400
Prof. (m)
Prof. (m)
0
8,00
10,00
12,00
14,00
400
500
500
600
600
700
700
800
800
d'exploration géothermique d'Habitation Carrère en fonction de la profondeur.
Les valeurs du rapport pondéral Cl/Br de la plupart des échantillons de fluide de
foration (ann. 6B) sont proches de celui de l'eau de mer (300). Elles indiquent une
influence marine de la boue, qui est pourtant, initialement, préparée avec de l'eau douce
(eau du réseau). Cette boue entre donc assez vite, lors de la foration, en contact avec de
l'eau de mer ou un fluide d'origine partiellement marine. Le fait que les concentrations
en Cl, Br et autres espèces telles que Na, Ca, Mg, SO4, présentes en quantité importante
dans l'eau de mer, soient généralement plus fortes dans les trois zones de valeurs élevées
de conductivité (fig. 35) suggère, dans ces trois zones, des venues d'eau de formation
avec une influence marine marquée. Les valeurs du rapport Cl/Br observées aux autres
profondeurs pourraient alors correspondre uniquement à une légère contamination du
fluide de foration par ces venues d'eau, étant donné que la boue, en sortie de puits,
retourne dans le bac à boue et est réutilisée pour la foration.
La zone anomale de conductivité superficielle, située entre 60 et 200 m de profondeur,
correspond très probablement à des petites venues d'eau, relativement minéralisées et
froides, d'origine marine ou partiellement marine, qui viennent se mélanger au fluide de
foration. Ceci n'est guère surprenant dans une région où la mer est proche et la
mangrove abondante. Entre 100 et 200 m, on observe un appauvrissement très prononcé
en magnésium du fluide de foration (fig. 35), qui est à relier aux très fortes valeurs de
pH mesurées à ces profondeurs (entre 9 et 12) et qui est sans doute causé par la
précipitation d'hydroxydes de magnésium.
BRGM/RP-51671-FR
85
Na (mg/l)
Cl (mg/l)
1000
2000
0
0
100
100
100
200
200
200
300
300
300
400
500
Prof. (m)
0
400
500
600
700
700
700
800
800
800
200
Mg (mg/l)
300
400
0
20
60
0
100
100
100
200
200
200
300
300
300
Prof. (m)
0
Prof. (m)
0
500
400
500
600
700
700
700
800
800
800
SiO2 (mg/l)
0
10
20
40
0,00
0
100
100
200
200
200
300
300
300
500
500
Prof. (m)
100
Prof. (m)
0
400
500
750 1000
Li (mg/l)
30
0
400
250
500
600
Br (mg/l)
200
400
600
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
150
SO4 (mg/l)
40
0
400
100
500
600
100
50
400
600
Ca (mg/l)
Prof. (m)
K (mg/l)
1000 1500 2000
0
0
Prof. (m)
500
0
Prof. (m)
Prof. (m)
0
0,10
0,20
0,30
400
500
600
600
600
700
700
700
800
800
800
Fig. 35 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits d'Habitation Carrère (les
cercles bleus représentent les entrées de boue et les rouges, les sorties).
86
BRGM/RP-51671-FR
L'anomalie de conductivité observée à 380-420 m, qui est associée sur la figure 35 à des
concentrations plus élevées en Na, Cl, K, Ca, Br, SiO2 et Li, suggère l'existence d'une
venue d'eau, relativement minéralisée et également d'origine marine. Même si les
températures mesurées à cette profondeur ne sont pas très importantes (< 55 °C ; fig. 9),
les concentrations en SiO2 et en Li analysées sont les plus élevées. Compte tenu de la
dilution de la venue d'eau par le fluide de foration, elles laissent présager que cette eau a
été portée à des températures relativement élevées. Cette zone anomale correspond à
une zone de fracturation perméable, qui a posé de nombreux problèmes techniques de
foration (difficulté de cimentation, perte du laitier, etc.). La fracturation hydraulique
accidentelle de la formation géologique sous le poids du laitier a montré qu’il existe des
fractures ouvertes, capables d’absorber rapidement des volumes importants de fluide.
Par ailleurs, le fait que 4 m3 de laitier aient été remplacés, dans leur intégralité, par de
l'eau de formation indique qu’il existe une circulation de fluides.
Les hypothèses réalisées à partir des anomalies observées sur le fluide de foration ont pu
être confirmées par les prélèvements directs de cette venue d'eau effectués par M.
Degouy, avant la cimentation de cette zone. Le suivi de la conductivité et du pH de ces
différents prélèvements a permis de sélectionner les deux échantillons les plus
représentatifs de la venue d’eau de formation (tabl. 5 ; pH les moins élevés et
conductivités les plus fortes) pour réaliser les analyses chimiques des espèces majeures
et traces ainsi que les analyses isotopiques du deutérium, de l’oxygène-18 et du rapport
87
Sr/86Sr dans les laboratoires du BRGM, à Orléans. Malheureusement, les faibles
quantités d’eau prélevée n’ont pas permis d’effectuer toutes les analyses isotopiques
souhaitées (tritium, carbone-13, carbone-14, soufre-34 et oxygène-18 des sulfates
dissous, bore-11).
Echantillon
pH
T labo
°C
Cond.
µS/cm
TDSestimé
mg/l
HABCAR-0
HABCAR-1
HABCAR-2
HABCAR-3
HABCAR-4
HABCAR-5a
HABCAR-5b
HABCAR-6
6,35
12,30
6,29
6,33
9,04
7,75
7,77
12,10
26,0
31,4
32,9
33,6
34,6
36,5
36,5
37,5
136
12780
15070
12890
2670
3730
3860
9060
90
7625
8990
7691
1600
2220
2320
5408
Alc.
méq/l
SiO2
mg/l
29,94
23,08
112
78
Tabl. 5 - Prélèvements d'échantillons de la venue d'eau de formation (380-420 m de
profondeur) lors de la fracturation hydraulique de fond de trou du
24 janvier 2001 sur le puits d'Habitation Carrère et mesures des paramètres
les plus pertinents afin de sélectionner les échantillons les plus
représentatifs de cette venue d'eau pour analyses chimiques et isotopiques.
L’ensemble des résultats analytiques obtenus sera présenté dans le chapitre 3.2 et sera
discuté plus en détail dans le chapitre 3.3. Mais, d’ores et déjà, on peut affirmer que
cette venue d’eau (salinité de l’ordre de 10-11 g/l, pH proche de 6,3, concentration en
BRGM/RP-51671-FR
87
silice dissoute de 112 mg/l) a des caractéristiques semblables à celles du fluide
géothermal trouvé entre 150 et 180 m de profondeur dans l’ancien puits LA-101, qui
avait une température de l’ordre de 90 °C et une salinité d’environ 12-13 g/l. Les fluides
de certaines sources thermales de la plaine du Lamentin, portés à des températures allant
jusqu’à 58 °C à l’émergence, indiquent également des caractéristiques sensiblement
identiques (Lopoukhine et Mouret, 1977 ; Iundt, 1984 ; Fabriol et Ouzounian, 1985 ;
cette étude).
Un faible nombre d’échantillons de boue de foration a été prélevé au cours de la
réalisation du puits en dessous de 460 m de profondeur car le puits, après avoir traversé
des laves peu altérées et peu fracturées, est retombé dans des zones fracturées ouvertes
et le carottage a été réalisé en perte totale de la boue à partir de 470 m de profondeur.
Néanmoins, trois prélèvements de fluide ont pu être effectués au cours de la foration du
puits à 588, 656 et 678 m de profondeur. Le prélèvement correspondant à la cote 656 m,
qui indique une anomalie de conductivité, de pH, de Na, Cl, Mg, Br et Li (fig. 35) et
possède un rapport Cl/Br, proche de celui de l'eau de mer (ann. 6B), est, sans doute,
celui d’une venue d'eau semblable à celle rencontrée vers 400 m de profondeur mais
très diluée par le fluide de foration (environ 83 % de fluide de foration). Les résultats
obtenus sur les deux autres prélèvements, pour lesquels seules les mesures de
conductivité et de pH ainsi que l’analyse de la silice dissoute ont été réalisées, suggèrent
une origine de l’eau semblable à celle de l’échantillon précédent (mélange d’une venue
d’eau chaude avec le fluide de foration).
Après avoir installé une ligne de dégazage, l’hélium a été suivi en continu pendant les
travaux de foration de ce puits. L’absence d’un technicien géochimiste sur site en
permanence et de nombreux problèmes techniques ont rendu cette expérience peu
probante. Les quelques suivis en continu obtenus ne montrent aucune anomalie en
hélium. En raison des résultats obtenus et des problèmes rencontrés, il a été décidé de ne
pas renouveler cette expérience sur le troisième puits.
En conclusion, plusieurs petites venues d'eau froide, relativement minéralisées et
indiquant une influence marine, ont été très probablement recoupées par le puits
d'Habitation Carrère entre 60 et 200 m de profondeur. Une venue d'eau rencontrée vers
380-400 m de profondeur, relativement froide mais portée au moins à 90 °C en
profondeur, a pu être prélevée directement dans ce puits et a été analysée. Cette venue
d’eau a des caractéristiques chimiques semblables à celle recoupée par le puits LA-101
ou au fluide de la plupart des sources thermales de la plaine du Lamentin. Ces
caractéristiques seront discutées plus en détail dans le chapitre 3.2. Les résultats des
analyses chimiques du fluide de foration, prélevé au cours de la foration entre 600 et
700 m de profondeur, suggèrent un mélange d’une venue de fluide géothermal, similaire
à celle rencontrée à 400 m de profondeur, avec des proportions relativement importantes
de fluide de foration, qui peuvent aller jusqu’à 83 %.
3.1.3. Puits d'exploration géothermique de Californie
Ce puits (fig. 1) a une profondeur de 1 000,25 m et a été carotté à partir de 396,15 m de
profondeur. En raison de difficultés de foration, le diamètre est passé de HQ à NQ à la
88
BRGM/RP-51671-FR
cote 770 m. Le suivi géochimique du fluide de foration s’est déroulé du 3 mars au
7 avril 2001. Sur la figure 36, le profil de conductivité, en fonction de la profondeur, de
la boue de foration, prélevée en entrée et en sortie du puits, indique l’existence de quatre
zones de valeurs de conductivité plus élevées : une située entre 40 et 200 m de
profondeur, une autre vers 400 m, une troisième vers 620 m et la dernière vers 800 m.
Les profondeurs des trois premières zones sont semblables à celles observées sur le
puits d'Habitation Carrère.
Puits Californie
pH
2000
4000
6000
8000
4,00
10000
0
0
100
100
200
200
300
300
400
400
500
600
Prof. (m)
Prof. (m)
0
Puits Californie
6,00
8,00
10,00
12,00
500
600
700
700
800
800
900
900
1000
1000
d'exploration géothermique de Californie en fonction de la profondeur.
Les valeurs de pH sont toujours très variables puisqu'elles sont comprises entre 6 et 11.
Là encore, elles sont fortement dépendantes de la fabrication de la boue, des opérations
réalisées pendant la foration et des éventuels mélanges de la boue de foration avec des
venues d’eau de formation. Pour les zones situées autour de 400, 620 et 800 m de
profondeur, on constate une baisse du pH vers une valeur de 6,2.
Comme cela a été observé dans le précédent puits, les valeurs du rapport pondéral Cl/Br
de la plupart des échantillons de fluide de foration sont proches de celui de l'eau de mer
(ann. 6C) alors que le fluide de foration a été, initialement, préparé avec de l'eau douce
(eau du réseau). Là encore, on constate que les quatre zones de valeurs de conductivité
plus élevées indiquent généralement des concentrations en Cl, Br, Na, Ca, Mg et SO4
plus élevées (fig. 37), ce qui suggère des venues d'eau avec une influence marine
marquée.
BRGM/RP-51671-FR
89
14,00
Na (mg/l)
2000
0
2000
0
200
200
200
400
400
400
600
Prof. (m)
0
600
800
800
1000
1000
1000
1200
1200
1200
100
200
400
0
20
40
60
100
200
200
400
400
400
600
Prof. (m)
200
Prof. (m)
0
600
800
800
1000
1000
1000
1200
1200
1200
Br (mg/l)
6
0
10
20
40
60
80 100
0,00
0
200
200
400
400
400
Prof. (m)
200
Prof. (m)
0
600
200
300
400
Li (mg/l)
SiO2 (mg/l)
8
0
600
100
200
600
800
4
0
100 150
SO4 (mg/l)
80
0
2
50
Mg (mg/l)
300
0
0
0
600
800
Ca (mg/l)
Prof. (m)
4000
0
0
Prof. (m)
K (mg/l)
Cl (mg/l)
1000
Prof. (m)
Prof. (m)
0
0,50
1,00
600
800
800
800
1000
1000
1000
1200
1200
1200
Fig. 37 - Suivi géochimique du fluide de foration du puits de Californie (les cercles
bleus représentent les entrées de boue et les rouges, les sorties).
90
BRGM/RP-51671-FR
Comme pour le puits d'Habitation Carrère, on peut penser que les valeurs du rapport Cl/Br
observées aux autres profondeurs pourraient alors correspondre uniquement à une légère
contamination du fluide de foration par les venues d'eau rencontrées dans ces quatre zones.
La zone anomale de conductivité, située entre 40 et 200 m de profondeur, correspond très
probablement à des petites venues d'eau, relativement minéralisées et froides, d'origine
marine ou partiellement marine, qui viennent se mélanger au fluide de foration. L'anomalie
de conductivité observée vers 400 m de profondeur, qui est associée sur la figure 37 à des
concentrations plus élevées en Na, Cl, K, Ca, Br, SiO2 et Li, suggère l'existence d'une venue
d'eau, relativement minéralisée et également d'origine marine. La température extrapolée de
l’ordre de 90 °C (fig. 9), maximum observé dans le puits, explique les fortes concentrations
en silice dissoute et en lithium analysées, malgré la dilution de la venue d'eau par le fluide
de foration. Cette zone anomale correspond à une zone de fracturation perméable où la
venue d’eau chaude mise en évidence par le suivi géochimique de la boue de foration a pu
être prélevée directement.
Le suivi de la conductivité et du pH des différents prélèvements de cette venue d’eau a permis
de sélectionner l’échantillon le plus représentatif de cette venue (pH le moins élevé et
conductivité la plus forte) pour réaliser les analyses chimiques des espèces majeures et traces
ainsi que les analyses isotopiques du deutérium, de l’oxygène-18 et du rapport 87Sr/86Sr dans
les laboratoires du BRGM, à Orléans. Là encore, les faibles quantités d’eau prélevée n’ont pas
permis d’effectuer toutes les analyses isotopiques souhaitées (tritium, carbone-13 et carbone14, soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, bore-11).
L’ensemble des résultats analytiques obtenus sera présenté dans le chapitre 3.2 et sera
discuté plus en détail dans le chapitre 3.3 avec les données de la venue d’eau analysée
dans le puits d’Habitation Carrère. Néanmoins, on peut déjà dire que cette venue d’eau
chaude (de l’ordre de 90 °C) a une composition chimique très proche de celle prélevée
dans le puits d’Habitation Carrère, malgré une différence de température dans les puits
assez marquée entre les deux venues d’eau.
Peu d’échantillons de boue de foration ont été prélevés en dessous de 400 m de
profondeur car le puits a traversé de nombreuses zones fracturées, qui ont occasionné
des pertes de boue de foration partielles ou totales. Vers 620 et 800 m de profondeur, les
valeurs de conductivité élevées, confirmées par les fortes concentrations en Na, Cl, K,
Ca, Mg, SiO2 et Li (fig. 37) et les rapports Cl/Br (ann. 6C), proches de celui de l’eau de
mer, suggèrent des venues d’eau chaude de composition chimique similaire à celle de la
venue d’eau chaude recoupée vers 400 m de profondeur.
En résumé, plusieurs petites venues d'eau froide, relativement minéralisées et indiquant
une influence marine, ont été très probablement recoupées par le puits Californie entre
40 et 200 m de profondeur. Une venue d'eau chaude, rencontrée vers 400 m de
profondeur, portée au moins à 90 °C, a pu être prélevée directement dans ce puits et a
été analysée. D'autres venues d'eau de caractéristiques chimiques similaires mais plus
diluées par le fluide de foration ont également été observées vers 620 et 800 m de
profondeur. Malgré sa différence de température, la venue d’eau recoupée vers 400 m
de profondeur dans le puits de Californie a des caractéristiques chimiques très proches
BRGM/RP-51671-FR
91
de celle rencontrée dans le puits d'Habitation Carrère vers 380-400 m de profondeur. On
constate ainsi un processus de refroidissement de ce fluide géothermal entre le puits de
Californie et le puits d'Habitation Carrère, situé au sud-est du premier.
3.2. RÉSULTATS DES ANALYSES CHIMIQUES ET ISOTOPIQUES DES
ÉCHANTILLONS D'EAU
3.2.1. Venues d’eau recoupées par les deux
géothermique au cours de leur foration
puits
d’exploration
En plus des techniques analytiques citées dans le chapitre précédent pour l’analyse des
espèces majeures, des bromures et du lithium, celles utilisées pour la détermination des
espèces traces, infra-traces (B, Sr, Ba, Mn, Fe, Rb, Cs, As, Al, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd et
Pb) et des isotopes (deutérium, oxygène-18 et rapport 87Sr/86Sr) dans les venues d’eau
rencontrées par les deux puits d’exploration géothermique, au cours de leur foration, sont,
respectivement, l’ICP-MS (plasma à couplage inductif + spectrométrie de masse) et la
spectrométrie de masse. Des conditionnements d’échantillonnage spécifiques à chaque type
d’analyses ont été effectués sur place. L’incertitude analytique relative sur l’analyse des traces
est de l’ordre de 10 à 15 %, suivant la concentration des espèces en solution. L’incertitude
absolue sur la détermination des valeurs de deutérium et d'oxygène-18 est autour de 0,8 ‰ et
de 0,1 ‰. Celle sur la détermination du rapport isotopique 87Sr/86Sr est de l’ordre de 0,00001.
Les fluorures ont été analysés par électrode spécifique et les phosphates par chromatographie
ionique. L’incertitude analytique relative est de l’ordre de 5 à 10 %.
Les résultats de toutes les analyses chimiques et isotopiques effectuées sur la venue d'eau
recoupée vers 380-400 m de profondeur dans le puits d'Habitation Carrère et autour de 400 m
dans le puits de Californie, pendant la phase de foration, sont présentés dans le tableau 6.
3.2.2. Eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin et des
sources de Didier et d’Absalon
Une analyse critique des résultats obtenus au cours des campagnes précédentes effectuées sur
les sources thermales de la plaine du Lamentin (Lopoukhine et Mouret, 1977 ; Iundt, 1984 ;
Fabriol et Ouzounian, 1985) et l’acquisition de nouvelles données sur certains éléments traces
et certains isotopes (tritium, carbone-13, carbone-14, soufre-34 et oxygène-18 des sulfates
dissous, 87Sr/86Sr) étaient nécessaires. Croisés avec les données géochimiques obtenues sur les
venues d’eau de l’ancien puits LA-101 et des nouveaux puits d’exploration géothermique, ces
résultats doivent permettre de mieux connaître et comprendre le fonctionnement du système
géothermique de la plaine du Lamentin, en ce qui concerne :
- la température à laquelle ces eaux sont portées en profondeur, dans le réservoir,
- l’origine des eaux, leur temps de résidence et leur mode de circulation,
- la nature des roches constituant ce réservoir,
- les processus qui peuvent avoir lieu pendant la remontée et le refroidissement des eaux
(dépôts de minéraux, dissolution, dégagement de gaz).
92
BRGM/RP-51671-FR
BRGM/RP-51671-FR
Tabl. 6 - Résultats des analyses chimiques et isotopiques effectuées sur les venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration
géothermique d'Habitation Carrère et de Californie, au cours de leur foration.
93
À cette fin, une campagne d'échantillonnage des eaux des sources thermales de la plaine
du Lamentin, voisines des puits d'exploration (fig. 1 ; photos en fin de rapport), ainsi
que des sources thermales de Didier (dans l'usine d'embouteillage Fontaine Didier) et
d'Absalon, situées au nord-ouest de la plaine du Lamentin et sur le versant sous le vent
du massif des pitons du Carbet, a été menée en mars 2001. Le massif des pitons du
Carbet se trouve à une quinzaine de kilomètres, au nord-ouest de la plaine du Lamentin.
Les sources thermales localisées au niveau de la zone aéroportuaire du Lamentin n’ont
pas pu être retrouvées en raison des travaux d’aménagement effectués lors de la
réalisation du nouvel aérogare. La plupart des sources thermales de la plaine du
Lamentin se caractérise par de faibles débits à leur émergence. De plus, ces émergences
peuvent être relativement nombreuses et diffuses, ce qui rend difficile toute tentative de
mesure de débit et de prélèvements corrects de gaz associés à ces sources.
Deux échantillons d’eau (eau de la rivière Caleçon et eau provenant d’un sondage de
135 m de profondeur, à Habitation Carrère, qui appartient à un particulier, M. Daniel
Libon) ont été pris comme échantillons de référence des eaux douces superficielles
locales. L’eau de mer locale n’a pas été analysée, de nouveau, dans la mesure où des
analyses chimiques et isotopiques avaient déjà été effectuées en 1985 (Fabriol et
Ouzounian, 1985) et où la composition chimique et isotopique de cette eau est
relativement stable et constante pour de nombreuses espèces.
Les résultats des mesures physico-chimiques sur site telles que celles de la température,
la conductivité, le pH, le potentiel d’oxydo-réduction (Eh), l’oxygène dissous et
l’alcalinité sont reportés dans le tableau 7. L’incertitude absolue sur les mesures de
température et de pH est de 0,1 °C et 0,05 unité pH, respectivement. Pour les autres
paramètres, l’incertitude relative est de l’ordre de 5 %.
Les conditionnements d’échantillonnage requis pour chaque type d’analyses ont été
effectués sur place :
- filtration à 0,45 µm pour analyse des anions majeurs et quelques anions traces (F, PO4…),
- filtration à 0,45 µm + acidification à l’acide nitrique Suprapur pour analyse des cations
majeurs,
- filtration à 0,1 µm + acidification à l’acide nitrique Suprapur pour analyse des espèces
traces et infratraces et du rapport isotopique 87Sr/86Sr,
- échantillon brut pour les autres analyses isotopiques.
Les échantillons ont été récupérés dans des flacons en polyéthylène de différents
volumes (de 100 ml à 2 l) suivant le type d’analyses demandé.
À l’exception des analyses isotopiques en carbone-13 et en carbone-14, qui ont été
effectuées dans un laboratoire des États-Unis (BETA ANALYTIC, Floride), toutes les
analyses chimiques et isotopiques ont été réalisées dans les laboratoires du BRGM, à
Orléans.
94
BRGM/RP-51671-FR
n°
Date
Témerg.
(°C)
pH
Cond. 25°C
(mS/cm)
TDSestimé
(g/l)
Eh
(mV)
O2
(mg/l)
O2
(%)
Alc.
Alc.
(méq/l) (mg/l HCO3)
Source Ferme Perrine
(sud canal Carrère)
LAM1
13/03/01 15:50
37,0
6,30
18,6
9,3
-33
3,29
50
13,60
830
Source située au nord de la ferme Perrine à
côté de plusieurs bassins d'eau ; dégazage
CO2 et M.O. ; eau du bassin d'eau le plus
proche : T = 29,1°C - cond. = 9,50 mS/cm TDS = 4,8 g/l - pH = 7,90 - Eh = -23 mV
Source Habitation Carrère
(nord canal Carrère, plus
proche de l'aéroport que la
suivante)
LAM2
14/03/01 07:15
53,3
5,90
17,37 (34,6°C)
8,7
-45
1,39
26
13,60
830
Présence de plus de 4 émergences dont T
comprise entre 48 à 58°C sur un terrain de
chasse ; très faibles débits pour la plupart
(< 0,01 l/s) ; hydroxydes Fe + calcite ;
dégazage de CO2
Source Habitation Carrère
(nord canal Carrère, plus
proche de la ferme Perrine
que la précédente)
LAM3
14/03/01 07:20
58,0
5,87
17,31 (28,8°C)
8,6
-109
0,68
12
12,10
738
Source située sur le même terrain de chasse
que la précédente ; débit d'environ 0,04 l/s ;
source la plus chaude ; hydroxydes Fe +
calcite ; dégazage CO2
Source Ancienne voie ferrée
LAM4
14/03/01 14:30
51,0
6,08
16,72 (38,7°C)
8,3
-82
1,11
22
15,54
948
Actuellement au bord d'une route, bordée par
la mangrove ; plus fort dégazage de CO2 que
sur les sources précédentes ;
présence de M.O.
Source Rivière Lézarde
LAM5
14/03/01 15:30
48,7
6,11
17,17 (36,3°C)
8,6
-32
1,84
32
13,80
842
Source proche de rivière Lézarde et du
chemin, qui la longe, berge droite, à environ
500 m de la mer ; plus fort dégazage de CO2
que sur toutes les autres sources et présence
d'hydroxydes Fe + calcite
Fontaine Didier
LAM6
15/03/01 14:20
32,3
6,29
1,92
0,96
-15
1,50
30
24,59
1500
Source captée ; dégazage de CO2 ;
précipitation du fer et du manganèse
Source Absalon
LAM7
15/03/01 15:30
33,1
6,30
1,57
0,79
-4
1,28
28
20,93
1277
Source au bord de la rivière Dumauzé
(2 émergences) ; dégazage de CO2 et
précipitation d'hydroxydes Fe
Source Absalon
LAM8
15/03/01 16:37
36,3
6,12
1,58
0,79
-2
0,81
11
22,05
1345
Source captée proche de l'établissement
thermal, échantillonnée au bout d'un tuyau ;
dégazage de CO2 et précipitation
Commentaires
3
d'hydroxydes Fe ; débit = 0,24 m /h
Rivière Dumauzé
Forage Habitation Carrère
LAM9
Rivière Lézarde
Rivière Caleçon
LAM10
15/03/01 16:00
23,5
7,40
0,236
0,11
40
8,17
95
1,05
64
Prélèvement proche des émergences
14/03/01 08:00
27,1
5,76
0,342
0,17
76
1,35
17
2,37
145
16/03/01 09:00
25,0
6,10
29,0
13,0
0
Forage réalisé par le BRGM, équipé d'une
pompe ; 135 m de profondeur ; propriétaire :
Daniel Libon
Ferraillerie proche
16/03/01 09:20
25,2
7,08
0,454
0,22
45
3,31
40
2,48
151
En dessous du pont et en face de
l'hyppodrome
Tabl. 7 - Campagne de géochimie des eaux du 13 au 16/03/2001 : mesures sur site et prélèvements des eaux des sources
thermales de la plaine du Lamentin, d'Absalon et de Didier ainsi que de certaines eaux de surface.
BRGM/RP-51671-FR
Point de prélèvement
95
Les analyses des espèces majeures et des éléments traces et infra-traces ont été réalisées
sur toutes les eaux échantillonnées. Les techniques d'analyse utilisées sont toutes des
méthodes classiques en analyse des eaux (plasma à couplage inductif + spectrométrie de
masse : ICP-MS, spectrophotométrie par absorption atomique, chromatographie
ionique, colorimétrie, titration, électrode spécifique).
Les cations majeurs K, Ca, Mg ainsi que les éléments traces Sr, Ba, Mn, Li, B, As, Fe,
Al, Rb, Cs, Ge, U, Cu, Co, Ni, Zn, Cr, Pb, Cd et Ag ont été analysés par ICP-MS. L'ion
Na a été déterminé par absorption atomique en flamme. Les anions majeurs Cl, SO4,
NO3, NO2, PO4 et l'anion trace Br ont été analysés par chromatographie ionique. L'ion F
a été analysé au moyen d'une électrode spécifique. La silice dissoute a été déterminée
par colorimétrie (heptamolybdate). Suivant la valeur des concentrations des espèces en
solution, les incertitudes analytiques relatives varient de 2 à 5 % pour les espèces
majeures et de 10 à 15 % pour les éléments traces et infra-traces. En ce qui concerne
l'analyse de la silice dissoute, l'incertitude est de 2 %.
Les résultats analytiques obtenus sont reportés dans le tableau 8. Les valeurs de la
balance ionique (B.I.) toutes inférieures à 5 % suggèrent une bonne qualité des analyses
des espèces majeures. Des données analytiques sur l’eau de mer locale, sur le fluide du
puits LA-101 ainsi que sur les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, de
Didier et d’Absalon, provenant des études précédentes (Lopoukhine et Mouret, 1977 ;
Iundt, 1984 ; Fabriol et Ouzounian, 1985 ; Chéry, 1994), ont été reportées dans le
tableau de l’annexe 7.
Les analyses isotopiques en deutérium, en oxygène-18, en tritium, en soufre-34 et en
oxygène-18 des sulfates dissous, ont été seulement effectuées sur cinq échantillons
d’eau sélectionnés (LAM3, LAM5, LAM8, LAM9 et LAM10). Ce type d’analyses n’a
pas été réalisé sur l’eau de la source thermale Didier dans la mesure où ces dernières
avaient déjà été faites en 1994 (Chéry, 1994). Les teneurs en carbone-13 du carbone
dissous et l'activité du carbone-14 ont été analysées sur les échantillons sélectionnés
LAM3, LAM5, LAM6, LAM9 et LAM10. Les rapports isotopiques 87Sr/86Sr ont été
déterminés sur les échantillons LAM3, LAM5, LAM6 et LAM10.
Toutes ces analyses isotopiques ont été réalisées par spectrométrie de masse.
Les incertitudes absolues sur les mesures des teneurs en deutérium, oxygène-18 et
tritium sont, respectivement, de 0,8 ‰, 0,1 ‰ et 1 UT. Sur les analyses des rapports
isotopiques 87Sr/86Sr, des teneurs en soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous ainsi
que des teneurs en carbone-13 du carbone dissous, elles sont, respectivement, de
0,00001, 0,3 ‰, 0,3 ‰ et 0,1 ‰. L'incertitude relative sur la détermination de l'activité
en carbone-14 est autour de 1 à 2 %.
Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau 9.
96
96
BRGM/RP-51671-FR
n°
Date
Témerg.
(°C)
pH
Eh
Na
K
Ca
Mg
Cl
Alc.
NO3 SiO2 TDS
SO4
(mV) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l HCO3) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)
B.I.
%
LAM1
13/03/01 15:50
37,0
6,30
-33
3692
191
924
150
7250
830
301
<1
66,9
13,40
-0,19
Source Habitation Carrère (nord
canal Carrère, plus proche de
l'aéroport que la suivante)
LAM2
14/03/01 07:15
53,3
5,90
-45
3523
185
879
139
6700
830
310
<1
80,2
12,65
2,01
LAM3
canal Carrère, plus proche de la ferme
Perrine que la précédente)
14/03/01 07:20
58,0
5,87
-109
3523
175
853
138
6730
738
311
<1
79,1
12,55
1,54
0,98
14/03/01 14:30
51,0
6,08
-82
3439
193
777
141
6520
948
166
<1
124
12,31
LAM5
14/03/01 15:30
48,7
6,11
-32
3510
192
901
144
6810
842
316
<1
82,8
12,80
0,91
Fontaine Didier
LAM6
15/03/01 14:20
32,3
6,29
-15
128
17,3
200
112
28,9
1500
5,9
< 0,1
155
2,15
-1,27
Source Absalon
LAM7
15/03/01 15:30
33,1
6,30
-4
97,7
12,9
208
82,7
16,0
1277
2,6
< 0,1
145
1,84
1,52
Source Absalon
LAM8
15/03/01 16:37
36,3
6,12
-2
113
15,6
209
90,0
16,0
1345
2,8
< 0,1
161
1,95
2,58
LAM9
14/03/01 08:00
27,1
5,76
76
30,5
0,8
29,8
11,6
34,7
145
10,9
1,7
78,6
0,34
4,83
Rivière Caleçon
LAM10
16/03/01 09:20
25,2
7,08
45
31,0
2,3
37,1
12,1
54,7
151
3,5
< 0,1
51,4
0,34
3,80
n°
Date
NH4
(mg/l)
LAM1
13/03/01 15:50
canal Carrère, plus proche de
l'aéroport que la suivante)
LAM2
LAM3
canal Carrère, plus proche de la ferme
i i
LAM4
(
B
(µg/l)
As
Al
Fe
Sr
Ba
(µg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (µg/l)
0,7
< 0,1
0,02
23,5
0,4
44055
< 10
< 0,3
0,06
17,2
14/03/01 07:15
3
<5
< 0,01
21,8
0,5
41838
383
< 0,3
1,45
14/03/01 07:20
2,5
<5
< 0,01
22,4
0,3
40988
555
< 0,3
< 0,02
Mn
(µg/l)
Li
(mg/l)
Cs
(µg/l)
Rb
(µg/l)
Ge
(µg/l)
148
330
0,84
267
642
9
16,7
140
265
0,79
293
605
9
19,4
183
332
0,91
285
603
12
LAM4
14/03/01 14:30
6,0
< 0,1
< 0,01
21,9
< 0,1
48778
59
0,32
1,80
17,2
322
453
0,64
201
562
2
LAM5
14/03/01 15:30
2,3
<5
< 0,01
23,0
0,4
44493
172
< 0,3
0,79
15,6
197
351
0,67
272
586
9
Fontaine Didier
LAM6
15/03/01 14:20
< 0,1
< 0,1
< 0,01
0,055
< 0,1
493
38
0,06
0,99
0,77
115
295
0,05
1
41
3
Source Absalon
LAM7
15/03/01 15:30
< 0,1
< 0,1
< 0,01
0,035
< 0,1
266
27
0,05
2,22
0,75
120
773
0,04
1
35
1
Source Absalon
LAM8
15/03/01 16:37
< 0,1
0,1
< 0,01
0,041
< 0,1
349
35
0,06
4,82
0,74
104
388
0,04
1
35
2
LAM9
14/03/01 08:00
< 0,1
< 0,1
< 0,01
0,118
< 0,1
45
< 10
< 0,03
0,03
0,10
13
39
< 0,01
<1
1
<1
LAM10 16/03/01 09:20
< 0,1
< 0,1
< 0,01
0,105
< 0,1
55
< 10
< 0,03
0,04
0,09
10
46
< 0,01
<1
3
<1
Rivière Caleçon
97
Tabl. 8 - Résultats des analyses chimiques des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon
ainsi que des eaux de surface, prélevées au cours de la campagne d'échantillonnage, réalisée du 13 au 16 mars 2001.
)
PO4
NO2
Br
F
(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)
BRGM/RP-51671-FR
98
n°
Date
Ag
(µg/l)
Be
(µg/l)
Cd
(µg/l)
Co
(µg/l)
Cr
(µg/l)
Cu
(µg/l)
Ni
(µg/l)
Pb
(µg/l)
Zn
(µg/l)
LAM1
13/03/01 15:50
< 50
< 50
< 20
< 20
88
< 20
< 50
< 20
88
Source Habitation Carrère (nord canal LAM2
Carrère, plus proche de l'aéroport que
la suivante)
14/03/01 07:15
< 50
< 50
< 20
< 20
126
< 20
< 50
< 20
80
Source Habitation Carrère (nord canal LAM3
Carrère, plus proche de la ferme
14/03/01 07:20
< 50
< 50
< 20
< 20
150
< 20
< 50
< 20
102
LAM4
14/03/01 14:30
< 50
< 50
< 20
< 20
122
< 20
< 50
< 20
83
LAM5
14/03/01 15:30
< 50
< 50
< 20
< 20
82
< 20
< 50
< 20
84
Fontaine Didier
LAM6
15/03/01 14:20
<5
<5
<2
4
29
4
<5
<2
11
Source Absalon
LAM7
15/03/01 15:30
<5
<5
<2
7
20
3
<5
<2
8
Source Absalon
LAM8
15/03/01 16:37
<5
<5
<2
5
31
3
<5
<2
11
LAM9 14/03/01 08:00
LAM10 16/03/01 09:20
<5
<5
<2
<2
8
7
<5
<2
31
<5
<5
<2
<2
6
<2
<5
<2
<5
BRGM/RP-51671-FR
Rivière Caleçon
Tabl. 8 - Suite.
-5,2
H
(UT)
<1
LAM5
14/03/01 15:30
-1,4
-4,2
<1
LAM6
LAM8
15/03/01 14:20
15/03/01 16:37
-2,8
-6,7
<1
20,8
12,2
14/03/01 08:00
-2,2
-8,3
2
12,9
LAM10 16/03/01 09:20
-1,8
-4,6
2
17,4
n°
Date
Source Habitation Carrère (nord canal
Carrère, plus proche de la ferme Perrine
que la précédente)
LAM3
Fontaine Didier
Source Absalon
LAM9
Rivière Caleçon
3
δ34S (SO4) δ18O (SO4)
(‰)
(‰)
20,2
10,9
20,5
11,4
δ13C
(‰)
-3,5
14
C
(%)
0,9
Age 14C
(ans)
38000
87
Sr/86Sr
0,704944
-2,4
0,6
41380
0,704930
-2,1
2,5
29740
0,704609
12,5
-8,0
108,7
moderne
11,6
-13,9
111,0
moderne
0,706023
Tabl. 9 - Résultats des analyses isotopiques des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon
ainsi que des eaux de surface, prélevées au cours de la campagne d'échantillonnage, réalisée du 13 au 16 mars 2001.
99
BRGM/RP-51671-FR
δD
(‰)
14/03/01 07:20
δ18O
(‰)
-1,7
3.3. INTERPRÉTATION ET DISCUSSION DES RÉSULTATS
3.3.1. Caractéristiques chimiques des eaux
Malgré la différence de température des venues d'eau observée au cours de leur
prélèvement dans chacun des puits (fluide plus chaud dans le puits de Californie), les
compositions chimiques de ces eaux sont très proches et très homogènes (tabl. 6). Ce
sont des eaux chlorurées sodiques, qui possèdent une salinité de l'ordre de 10-11 g/l et
un pH mesuré autour de 6,2-6,3. La valeur de ce pH dans la formation est, très
probablement, plus basse si on considère qu'un dégagement de CO2 (gaz acide) peut
avoir eu lieu avant le prélèvement de ce fluide. De nombreux dégagements de gaz,
constitués essentiellement de CO2, sont observés dans la plaine du Lamentin (Fabriol et
Ouzounian, 1985) et des venues de gaz se sont échappées du puits de Californie, en fin
de foration.
Les compositions chimiques de ces venues d’eaux sont aussi semblables à celles du
fluide recoupé par le puits LA-101 (dont on n'a qu'une analyse chimique partielle,
ann. 7) et à celles des fluides des sources thermales avoisinantes de la plaine du
Lamentin (tabl. 8 ), qui présentent des salinités de l’ordre de 12-13 g/l et des valeurs de
pH allant de 5,8 à 6,3. Là encore, ces valeurs de pH sont, en réalité, probablement plus
basses car un dégagement de CO2 a pu se produire avant ou à l’émergence des sources.
Des dépôts de carbonates et d’hydroxydes de fer, observés aux émergences de la plupart
de ces sources, témoignent de ces phénomènes de dégazage de CO2 et d’oxydation des
fluides au contact de l’atmosphère.
Pour la plupart des espèces chimiques des eaux des sources thermales de la plaine du
Lamentin, qui avaient déjà été analysées au cours d’études antérieures (Lopoukhine et
Mouret, 1977 ; Iundt, 1984 ; Fabriol et Ouzounian, 1985 ; ann. 7), on peut constater que
les résultats analytiques obtenus, au cours de cette étude, sont semblables aux
précédents.
Le diagramme de Giggenbach (1991) de la figure 38 montre que les venues d’eau des
trois puits d’exploration et les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin
appartiennent au même groupe d’eaux (eaux géothermales chlorurées dites « matures »,
dont la composition chimique reflète un degré d’interaction avec les roches non
négligeable). Ce diagramme suggère également une influence marine marquée de ces
eaux.
Les eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon ont des compositions chimiques
très voisines. Ce sont des eaux moyennement minéralisées (environ 2 g/l), bicarbonatées
calco-magnésio-sodiques, qui possèdent des valeurs de pH comprises entre 6,10 et 6,30.
Comme pour les eaux précédentes, ces valeurs sont probablement plus basses car ces
eaux sont également très riches en CO2. Des dépôts de carbonates et d’hydroxydes de
fer sont aussi observés aux émergences de ces sources.
100
BRGM/RP-51671-FR
géothermique, des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, de
Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface échantillonnées dans le
diagramme ternaire Cl-HCO3-SO4 de Giggenbach (1991).
Les compositions chimiques des eaux de ces sources sont très différentes de celles des
sources thermales de la plaine du Lamentin et les classent, dans le diagramme de
Giggenbach (1991), près du pôle bicarbonate, parmi le groupe des eaux considérées
comme des eaux thermales périphériques d’un système géothermique (fig. 38). Les
résultats des analyses chimiques obtenus au cours de cette étude sont semblables à ceux
des études antérieures (Lopoukhine et Mouret, 1977 ; Iundt, 1984 ; Chéry, 1994 ;
ann. 7), ce qui démontre une certaine stabilité, dans le temps, de la composition
chimique de l’eau de ces sources et une faible influence des processus de mélange par
des eaux très superficielles, qui peuvent intervenir au cours de la remontée des eaux
thermales en surface.
Les eaux de surface choisies comme eaux de référence (échantillons LAM9 et LAM10)
sont des eaux faiblement minéralisées (environ 340 mg/l), bicarbonatées chlorurosodiques. La valeur du pH de l’échantillon LAM10 est relativement basse pour une eau
de rivière. Celle de l’échantillon LAM9 est également faible. Ces valeurs sont
probablement dues aux nombreuses émanations de CO2, qui sont répertoriées dans cette
zone. Les concentrations en chlorure relativement élevées pour des eaux de surface, qui
les éloignent du pôle bicarbonate dans le diagramme triangulaire de Giggenbach (1991 ;
fig. 38), ont probablement une origine marine.
BRGM/RP-51671-FR
101
3.3.2. Origine des eaux et temps de transit
a) Origine des eaux
Les ions chlorure, bromure, sodium, espèces très solubles, ainsi que le deutérium, voire
l’oxygène-18, peuvent être souvent utilisés comme indicateurs d’origine des eaux. Les
concentrations de ces espèces chimiques ainsi que les valeurs de deutérium et d’oxygène18 analysées dans les différentes venues d’eau des puits d’exploration géothermique et
dans les eaux thermales des sources de la plaine du Lamentin (fig. 39 et 40) indiquent que
tous ces fluides sont issus d’un processus de mélange entre l’eau de mer et une eau
douce d’origine météorique.
Sur les diagrammes de la figure 40, on peut constater que le pôle eau douce
appartiendrait plutôt à la droite des eaux d’origine météorique locale obtenue par
Benauges (1981). Cette droite est sensiblement différente de celle des eaux d’origine
météorique mondiales (Craig, 1961).
L’eau de mer est représentée par l’échantillon prélevé et analysé par Fabriol et
Ouzounian (1985).
Bien que les résultats des analyses chimiques effectuées sur cet échantillon indiquent
des concentrations en chlorure et en sodium légèrement supérieures à celles qui
caractérisent une eau de mer, on peut remarquer que les concentrations des espèces
majeures de l’eau de mer sont relativement constantes à travers le monde.
Il n’en est pas de même pour les valeurs des teneurs en deutérium et, dans une moindre
mesure, pour celles de l’oxygène-18, qui peuvent varier de façon relativement
importante, notamment suivant le degré d’évaporation, qui affecte l’eau de mer. Ainsi,
l’échantillon d’eau de mer analysé par Fabriol et Ouzounian (1985) montre des écarts
relativement importants par rapport à l’eau de mer de référence (SMOW ; δD = 0 ‰ et
δ18O = 0 ‰).
Par conséquent, sur les diagrammes de la figure 40, il est difficile de choisir la valeur de
la teneur en deutérium représentative du pôle eau de mer, qui constitue, en partie les
venues d’eau des puits d’exploration géothermique et les eaux thermales de la plaine du
Lamentin. On peut seulement avancer que cette valeur se situe entre 0 et 5,2 ‰. Pour
l’oxygène-18, les problèmes de représentativité sont moins importants dans la mesure
où les variations sont beaucoup plus faibles (de 0 à 0,5 ‰).
Par ailleurs, les valeurs des teneurs en oxygène-18 semblent bien suivre le
comportement des concentrations en chlorure, en sodium et en bromure, espèces en
solution, qui ne sont pas apportées par les roches. Ceci suggère une très faible activité
des échanges isotopiques entre oxygène-18 des eaux, des roches encaissantes et des
émanations gazeuses de CO2. Par conséquent, soit les processus d’interaction eau-rochegaz ont lieu à des températures relativement modérées, soit le rapport eau-roche est
important, ou bien encore, les deux hypothèses coexistent.
102
BRGM/RP-51671-FR
12000
eau de mer
Na (mg/l)
10000
y = 0,5271x - 14,35
R2 = 0,9974
8000
6000
sources
thermales
4000
puits LA-101
2000
puits HC et CALIF
0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
100
Br (mg/l)
80
eau de mer
60
40
y = 0,0032x + 0,9167
R2 = 0,9946
puits HC et CALIF
sources
thermales
20
0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
Fig. 39 - Concentrations en sodium et en bromure en fonction de celles en chlorure
pour les venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration
géothermique, les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, de
Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface échantillonnées.
Il est à noter que les valeurs de deutérium et d’oxygène-18 des eaux des sources
thermales du Lamentin, obtenues au cours de cette étude, sont plus élevées que celles
présentées par Fabriol et Ouzounian (1985 ; ann. 7) et s’accordent mieux avec celles des
venues d’eau des deux puits d’exploration géothermique (fig. 40, ann. 8).
Les relations linéaires obtenues sur les diagrammes δD-Cl et δ18O-Cl (fig. 40)
permettent d’estimer les valeurs isotopiques de deutérium et d’oxygène-18
correspondant à l’eau douce (concentration en Cl proche de zéro), qui se mélange avec
l’eau de mer. Ces valeurs sont autour de -8/-6 et -2,4 ‰, respectivement, et sont proches
de celles des eaux thermales des sources d’Absalon et de Didier, qui font partie de la
BRGM/RP-51671-FR
103
10
5
δD (‰)
eau de mer
locale
droite des eaux
météoriques locales :
y = 8x + 16
0
SMOW (eau de
mer de
référence)
puits HC
et CALIF
-5
sources
thermales
droite des eaux météoriques
mondiales :
y = 8x + 10
-10
-15
-4
-3
-2
-1
0
1
2
δ O (‰)
18
10
eau de mer
locale
δD (‰)
5
y = 0,0005x - 7,4154
R2 = 0,8757
0
SMOW (eau de mer
de référence)
-5
-10
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
6
18
δ O (‰)
4
2
y = 0,0001x - 2,5013
R2 = 0,8325
0
eau de mer
locale
SMOW (eau de mer
de référence)
-2
-4
-6
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
Fig. 40 - Diagrammes δD-δ18O, δD-Cl et δ18O-Cl pour les venues d’eau des deux
nouveaux puits d’exploration géothermique, les eaux des sources
thermales de la plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que les
eaux de surface échantillonnées.
104
BRGM/RP-51671-FR
droite des eaux d’origine météorique locales (fig. 40 ; tabl. 9 ; Lopoukhine et Mouret,
1977 ; Iundt, 1984 ; Chéry, 1994 ; ann. 8). Ceci suggère que le pôle eau douce, qui
constitue, en partie, les venues d’eau des puits d’exploration géothermique et les eaux
thermales de la plaine du Lamentin, a une aire de recharge semblable à celles des eaux
des sources thermales de Didier et d’Absalon. Cette aire pourrait être localisée sur le
versant sous le vent du massif des pitons du Carbet.
Les forts écarts mensuels observés sur les valeurs des teneurs en deutérium et en
oxygène-18 des précipitations à la station du morne Bellevue (Montagne Pelée) et à
celle de San-Juan (Porto-Rico ; Chéry, 1994), ainsi que l’absence d’une chronique
saisonnière de mesures locales en fonction de l’altitude, rendent impossible l’utilisation
d’un gradient isotopique altimétrique et donc, la détermination de l’altitude de l’aire de
recharge en eau douce de tous ces fluides.
L’eau superficielle recoupée par le sondage d’Habitation Carrère, qui appartient à un
particulier (échantillon LAM9), et l’eau de la rivière Caleçon semblent plutôt suivre la
droite des eaux d’origine météorique mondiales (fig. 40). Globalement, les eaux
d’origine météorique de la zone Caraïbes semblent se distribuer entre les droites locales
et mondiales. Ces écarts peuvent être attribués à des recharges sélectives et à des
mécanismes de formation différents des pluies suivant les saisons (Benauges, 1981 ;
Chéry, 1994).
Les diagrammes Na-Cl, Br-Cl, δD-Cl et δ18O-Cl des figures 39 et 40 montrent que les
proportions de mélange entre eau de mer et eau douce varient suivant le type d’eau.
Ainsi, pour les eaux thermales de la plaine du Lamentin, ces proportions sont de l’ordre
de 30-35 % d’eau de mer, 70-65 % d’eau douce. Pour la venue d’eau de l’ancien puits
LA-101, elles étaient d’environ 37 % d’eau de mer et 63 % d’eau douce.
Pour les venues d’eau des deux nouveaux puits d’exploration géothermique prélevées
au cours de la foration, elles sont plutôt de l’ordre de 20-25 % d’eau de mer et 80-75 %
d’eau douce.
Le processus de dilution observé pour les venues d’eau des nouveaux puits
d’exploration géothermique par rapport au fluide des sources thermales du Lamentin et
de l’ancien puits LA-101 peut être expliqué :
- soit par la présence de fluide de foration résiduel (eau du réseau),
- soit par une proportion plus importante d'eau douce d'origine météorique.
Seule une mise en production relativement conséquente de ces puits, qui assurerait
l’élimination du fluide de foration, peut permettre de trancher entre ces deux
hypothèses.
Les relations linéaires obtenues sur les diagrammes Cl-Mg, Cl-SO4, Cl-Sr, Cl-B, Cl-Rb
et Cl-Cs (fig. 41, 42 et 43), qui n'ont pas l'eau de mer pour l'un des pôles de mélange,
montrent que ce ne sont pas des infiltrations d'eau de mer de surface, qui causent la
BRGM/RP-51671-FR
105
différence de salinité entre les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, la
venue d'eau du puits LA-101 et celles des nouveaux puits d'exploration.
C'est bien un processus de dilution par une eau douce, qui est à l'origine de ces
différences.
Signalons que la concentration en Cl du fluide analysé dans le puits LA-101, comparée
aux données des autres fluides (fig. 39 et 41 ou ann. 8), semble avoir été quelque peu
surévaluée.
Les rapports Cl/Br (concentrations exprimées en mg/l) mesurés sur les eaux des sources
thermales de Didier et d’Absalon et de la rivière Caleçon (entre 400 et 550) sont
supérieurs à celui de l’eau de mer (autour de 300), contrairement à celui de l’échantillon
LAM9, qui indique une valeur semblable.
Malgré la valeur du rapport Cl/Br de l'eau de la rivière Caleçon, il est fort probable que
l'essentiel des chlorures de cette eau possède une origine marine.
b) Temps de transit
Les résultats des analyses de tritium effectuées sur les eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin indiquent l’absence de cet isotope dans ces eaux. La période du
tritium ou durée de demi-vie (diminution de moitié de l’activité) est de 12,43 années.
Par rapport aux valeurs des précipitations mesurées à San-Juan (Porto-Rico) entre 1963
et 1986 (43 UT en 1963, 5-7 UT entre 1975 et 1981, 3-4 UT entre 1982 et 1986 ; Chéry,
1994) et compte tenu de la proportion d’eau de mer (activité en tritium nulle) non
négligeable que contiennent ces eaux, il n’est pas possible de conclure sur le temps de
transit de ces eaux. Rappelons que les eaux de précipitation antérieures à 1960 indiquent
des activités en tritium proches de zéro.
Pour les eaux des sources thermales d’Absalon et de Didier, l’activité en tritium
mesurée sur l’eau de Didier (3 UT ; Chéry, 1994) et celle analysée sur l’eau d’Absalon
(< 1 UT), au cours de cette étude, rendent également difficile toute conclusion sur le
temps de transit de ces eaux.
Les échantillons d’eau choisis comme eaux de surface de référence indiquent des
activités en tritium égales à 2, ce qui semble en bon accord avec les valeurs mesurées
sur les précipitations actuelles à San-Juan (Porto-Rico).
Les activités en carbone-14 analysées sur ces derniers échantillons d’eau confirment
bien que ce sont des eaux actuelles (tabl. 9). Par contre, pour les eaux thermales des
sources de la plaine du Lamentin et de la source de Didier, les activités en carbone-14,
étant influencées, comme nous allons le voir, de façon significative par les émanations
de CO2 d’origine essentiellement magmatique (activité en carbone-14 nulle), les âges
estimés de ces eaux (tabl. 9) ne peuvent pas être considérés comme représentatifs. Ces
activités reflètent plutôt l’abondance du carbone du CO2 d’origine magmatique, qui
s’est dissout dans l’eau.
106
BRGM/RP-51671-FR
500
3000
y = 0,0196x + 19,309
2
R = 0,9159
300
2500
eau de mer
sources
thermales
200
puits HC
et CALIF
100
puits
LA-101
SO4 (mg/l)
K (mg/l)
400
0
2000
1500
1000
500
0
0
5000
10000 15000 20000 25000
0
5000
Cl (mg/l)
2000
2000
1500
1500
Mg (mg/l)
Ca (mg/l)
Cl (mg/l)
1000
500
0
1000
500
0
0
5000
10000 15000 20000 25000
0
5000
Cl (mg/l)
2000
400
1500
300
1000
500
0
10000 15000 20000 25000
Cl (mg/l)
SiO2 (mg/l)
HCO3 (mg/l)
10000 15000 20000 25000
200
100
0
0
5000
10000 15000 20000 25000
Cl (mg/l)
0
5000
10000 15000 20000 25000
Cl (mg/l)
Fig. 41 - Concentrations en potassium, sulfates, calcium, magnésium, bicarbonates
et silice en fonction de celles en chlorure pour les venues d’eau des puits
échantillonnées.
BRGM/RP-51671-FR
107
50000
500
As (µg/l)
40000
B (µg/l)
600
sources
thermales
30000
puits HC
et CALIF
20000
10000
eau de mer
400
300
200
100
0
0
0
5000
0
10000 15000 20000 25000
2000
40
1000
30
800
20
10
8000
600
400
200
0
0
0
5000
10000
15000
20000
0
25000
2000
Cl (mg/l)
4000
6000
8000
6000
8000
Cl (mg/l)
200
4000
150
3000
Mn (µg/l)
Fe (mg/l)
6000
Cl (mg/l)
Ba (µg/l)
Sr (mg/l)
Cl (mg/l)
4000
100
50
0
2000
1000
0
0
2000
4000
Cl (mg/l)
6000
8000
0
2000
4000
Cl (mg/l)
Fig. 42 - Concentrations en bore, arsenic, strontium, baryum, fer et manganèse en
fonction de celles en chlorure pour les venues d’eau des deux nouveaux
puits d’exploration géothermique, les eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin, de Didier et d’Absalon ainsi que les eaux de surface
échantillonnées.
108
BRGM/RP-51671-FR
1000
4
800
Rb (µg/l)
Li (mg/l)
3
2
1
eau de mer
600
y = 0,084x + 26,528
R2 = 0,9825
400
200
0
0
0
5000
10000
15000
20000
25000
0
2000
400
20
300
15
200
6000
8000
6000
8000
Cl (mg/l)
Ge (µg/l)
Cs (µg/l)
Cl (mg/l)
4000
y = 0,0348x - 8,4414
2
R = 0,8781
100
0
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
Cl (mg/l)
0
2000
4000
Cl (mg/l)
Fig. 43 - Concentrations en lithium, rubidium, césium et germanium en fonction de
celles en chlorure pour les venues d’eau des deux nouveaux puits
échantillonnées.
3.3.3. Processus d’interaction eau-roche-gaz et géothermométrie
a) Processus d'interaction eau-roche-gaz
Par rapport à une eau de mer diluée par de l'eau douce, les venues d'eau des puits
d’exploration géothermique ainsi que les eaux des sources thermales de la plaine du
Lamentin sont enrichies en calcium, bicarbonates, silice dissoute, strontium, baryum, bore,
arsenic, fer, manganèse, lithium, rubidium, césium et germanium (fig. 41, 42 et 43). Elles
sont appauvries en magnésium et en sulfates (fig. 41).
Ces résultats sont caractéristiques de processus d'interactions eau - roches volcaniques
(basaltes, andésites…), qui ont été observés en laboratoire (Bischoff and Dickson, 1975) et
en milieu naturel (Tomasson et al., 1972 ; Edmond et al., 1982 ; Michard et al., 1984 ; Von
Damm et al., 1985 ; Sanjuan et al., 1990 ; Houssein et al., 1993 ; Sanjuan et Brach, 1997 ;
Sanjuan et al., 2001b).
BRGM/RP-51671-FR
109
Les concentrations encore assez importantes en magnésium et en sulfates dissous
mesurées (tabl. 6 et 8 ; fig. 41), comparées à celles d'un fluide porté à très haute
température (concentrations proches de zéro), laissent, cependant, envisager des
températures d'interaction modérément élevées. L'absence d'enrichissement net de l'eau
en oxygène-18 des roches (fig. 40) conforte cette hypothèse mais peut aussi être un
indice d'un rapport eau-roche élevé.
Les mesures d’alcalinité plus élevées des venues d’eau des deux nouveaux puits
d'exploration par rapport aux eaux thermales de la plaine du Lamentin (fig. 41) ne sont
peut être pas constituées uniquement d’espèces carbonatées aqueuses. Une partie de
cette alcalinité pourrait provenir de la contribution du fluide résiduel de foration en
espèces organiques dissoutes. Ce fluide résiduel, qui dilue, peut être, ces venues d’eau à
raison de 30 à 40 %, pourrait également les contaminer en ce qui concerne quelques
espèces. Pour avoir des échantillons plus représentatifs de ces venues d’eau de
formation, une mise en production des puits avec des volumes de décharge relativement
importants est nécessaire.
D’autres hypothèses pour expliquer ces valeurs d'alcalinité plus élevées dans les venues
d’eau des puits d’exploration géothermique pourraient être :
- la présence de pressions partielles de CO2 plus importantes en profondeur,
accompagnées d’un dégagement de CO2 en surface plus abondant (valeurs de pH plus
élevées que celles des eaux des sources thermales du Lamentin) ;
- la précipitation de minéraux carbonatés au cours du dégagement de CO2, avant ou à
l’émergence des sources thermales du Lamentin.
Les valeurs des rapports Cl/B (concentrations exprimées en mg/l) mesurés sur la venue
d’eau du puits de Californie et les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin sont
comprises entre 134 et 165. Elles sont très différentes du rapport de l’eau de mer actuelle
(≈ 4 100) et proches des valeurs habituellement mesurées sur la plupart des eaux
géothermales (valeurs comprises entre 10 et 100). Par ailleurs, elles sont plus basses que
celles trouvées sur l’eau géothermale à 250-260 °C, en profondeur, des puits BO-2 et
BO-4 du champ géothermique de Bouillante (valeurs autour de 800-1 000 ; Sanjuan et al.,
1999 ; 2000). Une partie de ces écarts est probablement due à la proportion en eau douce
plus importante dans les fluides du Lamentin, qui a pour effet de diminuer les
concentrations en chlorure, mais cette explication n’est pas suffisante. Le reste des écarts
pourrait être expliqué par une différence de composition chimique des roches au contact des
eaux (roches plus riches en bore dans le Lamentin) ou bien alors, par la présence
d’émanations plus importantes en acide borique dans la plaine du Lamentin.
Les venues d’eau du puits d’Habitation Carrère sont plutôt appauvries en bore par
rapport aux eaux précédentes. Un essai de mise en production de ce puits et un
prélèvement d’eau plus représentatif des venues d’eau que celui dont nous disposons
devraient permettre de valider les valeurs de concentration en bore obtenues et connaître
le facteur responsable des différences de concentration observées en bore.
110
BRGM/RP-51671-FR
Les concentrations élevées en arsenic de certaines des eaux des sources thermales de la
plaine du Lamentin (fig. 42) pourraient également être dues à un enrichissement de cet
élément dans les roches encaissantes ou dans les émanations gazeuses au contact de ces
eaux.
Les valeurs du rapport Cl/B des eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon
(proches de 60), encore plus basses que celles des venues d’eau des nouveaux puits et
des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin (mais les concentrations en
chlorure sont également beaucoup plus faibles), entrent dans l’intervalle de valeurs
couramment observées pour les eaux géothermales. Les échantillons d’eau de surface
LAM9 et LAM10, qui ont une légère influence marine et qui, comme nous allons le
voir, subissent les effets des émanations gazeuses observées dans la plaine du Lamentin,
montrent un enrichissement en bore incontestable par rapport à l’eau de mer actuelle.
Les valeurs des rapports isotopiques en strontium des venues d'eau des deux puits
d'exploration sont légèrement plus élevées que celles mesurées sur les eaux des sources
thermales de la plaine du Lamentin et de Didier (tabl. 6 et 9), qui sont proches des
valeurs des rapports isotopiques en strontium des roches encaissantes (andésites : 0,7040,705 ; Sanjuan et Brach, 1997). Cette différence est probablement due à la présence
d'une eau superficielle (fluide résiduel de foration, par exemple) dans les venues d'eau
des deux nouveaux puits, qui n'a pas interagi avec les roches encaissantes. Ainsi,
comme exemple de valeur de rapport isotopique en strontium caractérisant une eau
superficielle locale, on peut donner celui de la rivière Caleçon, qui affiche une valeur
supérieure à celles des eaux thermales (0,706023) et qui semble subir une légère
influence marine (rapport isotopique en strontium de l’eau de mer actuelle proche de
0,709 ; Sanjuan et al., 1990).
Le fait que les rapports isotopiques en strontium des venues d'eau des deux nouveaux
puits et des eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin, constituées d'eau de
mer, soient proches de celui des andésites, suggère que ces eaux ont un degré
d'interaction avec les roches encaissantes relativement important et que le temps de
transit doit être assez long. Ceci confirme, par ailleurs, qu'il n'y a pas d'infiltration d'eau
de mer en surface et que les concentrations relativement élevées en magnésium et en
sulfates observées sur les venues d'eaux et les eaux thermales sont plutôt des indices de
température modérée.
Les valeurs des isotopes du soufre et de l'oxygène-18 des sulfates dissous mesurées sur
les eaux thermales de la plaine du Lamentin montrent que les sulfates dissous, malgré
des réactions qui tendent à faire diminuer leurs concentrations en solution, ont encore
gardé l’essentiel de leur signature marine (δ 34S ≈ 20 ‰ et δ 18O ≈ 9,7 ‰ pour l’eau de
mer actuelle ; Faure, 1986) et que les échanges isotopiques entre oxygène-18 des
sulfates dissous et de l'eau ont été plutôt rares. Néanmoins, la présence d’un processus
de réduction bactérienne (transformation des sulfates en sulfures), relativement faible,
peut être évoquée (Fouillac et al., 1990).
BRGM/RP-51671-FR
111
Les valeurs des isotopes du soufre et de l'oxygène-18 des sulfates dissous mesurées sur
l’eau de la source thermale d'Absalon (tabl. 9) indiquent également une origine
principalement marine. Dans ce cas, il devrait probablement s'agir d'une dissolution
d'évaporites marins tels que l'anhydrite ou le gypse, qui a mis les sulfates en solution.
Ces valeurs sont différentes, surtout pour le soufre-34, de celles trouvées en 1994 sur
l’eau de la source thermale de Didier (8,6 et 9,4 ‰, respectivement ; Chéry, 1994), qui
avait, pourtant, une composition chimique comparable à celle analysée au cours de cette
étude et à celle de la source thermale d'Absalon. Le soufre-34 des sulfates avait dû
probablement subir une perturbation au cours de la remontée de l’eau en surface.
Les échantillons d'eau superficielle LAM9 et LAM10 montrent également une influence
marine marquée en ce qui concerne la signature isotopique des sulfates dissous.
Afin de mieux comprendre les processus d’interaction eau-roche-gaz, des calculs de
spéciation et d’indices de saturation (IS) des eaux thermales représentatives de chaque
groupe (échantillon LAM3, échantillon CALIF-1A, échantillon LAM8) vis-à-vis des
principaux minéraux silicatés, carbonatés et sulfatés, ont été réalisés au moyen du code
géochimique EQ3NR et de la base de données data0.com.R2 (Wolery, 1995). En raison
des faibles contraintes sur les mesures de Eh, de leur signification et de leur complexité,
les réactions d’oxydo-réduction n’ont pas été prises en compte. La concentration en
aluminium dissous a été considérée être contrôlée par une réaction d’équilibre de l’eau
vis-à-vis de la kaolinite. Dans un premier temps, les températures utilisées ont été celles
mesurées à l’émergence des deux sources thermales ou à la sortie du puits de Californie.
Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau 10.
Dans ce tableau, on peut constater que les valeurs minimales de pression partielle de
CO2 (PCO2) calculées pour les eaux étudiées sont comprises entre 0,7 et 1,2 bar. Ces
valeurs sont proches et représentatives de toutes celles qui peuvent être estimées à partir
des mesures de pH et d’alcalinité sur les venues d’eau des deux nouveaux puits
d’exploration géothermique et les eaux thermales. Dans la mesure où des dégagements
de CO2 ont pu avoir lieu avant la mesure du pH (avant ou à l’émergence des sources
thermales, à la sortie des puits d’exploration), les valeurs de pH peuvent être plus basses
et celles des PCO2 en profondeur encore plus élevées. Pour les venues d’eau des
nouveaux puits, les valeurs de PCO2 estimées pourraient être légèrement plus basses si
l’alcalinité mesurée concerne d’autres espèces que les bicarbonates.
Toutes ces fortes valeurs de PCO2 confirment les observations d’émanations gazeuses faites
dans la plaine du Lamentin et à l’émergence des sources thermales de Didier et d’Absalon.
Même les valeurs de PCO2 estimées pour les eaux de surface (échantillons LAM9 et
LAM10), à partir des mesures de pH et d’alcalinité (0,26 et 0,013 bar, respectivement), sont
beaucoup plus élevées que la valeur de PCO2 atmosphérique (0,34 mbar).
Les émanations gazeuses associées aux sources thermales ou aux deux nouveaux puits
n’ont pas pu être analysées au cours de cette étude. Néanmoins, d’après les résultats des
analyses de gaz effectuées dans des études précédentes sur les sources thermales de la
plaine du Lamentin (sources de la Voie ferrée, de la Lézarde, aéroport civil ; Iundt, 1984 ;
112
BRGM/RP-51671-FR
Fabriol et Ouzounian, 1985 ; ann. 9) ou de Didier (Chéry, 1994), on peut constater que
ces émanations sont essentiellement constituées de CO2 (de 97 à 100 % en volume).
Si on tient compte des équations de fractionnement entre espèces aqueuses (CO2 aqueux
et HCO3) et CO2 gaz libre, aux températures d'émergence des eaux des sources
thermales, qui ont été analysées (tabl. 9), les signatures isotopiques en carbone-13 du
carbone dissous de ces eaux aboutissent à des valeurs en carbone-13 des émanations de
gaz CO2 comprises entre -6 et - 4,5 ‰, qui sont caractéristiques d'une origine
magmatique (- 8,6 ‰ < δ 13C < - 2,3 ‰ ; Faure, 1986 ; Marty et al., 1993).
Toutes ces données sont en bon accord avec celles en carbone-13, comprises entre - 9,5
et - 6 ‰, et en 3He/4He, trouvées sur les gaz des sources thermales de la plaine du
Lamentin, de Didier et d’Absalon par Pedroni et al. (1999) qui, néanmoins, suggèrent
l’existence d’une légère contamination de ces émanations par des sédiments organiques
locaux.
Cela confirme bien l'origine magmatique prépondérante de toutes les émanations de gaz
observées dans la plaine du Lamentin et celles associées aux sources thermales de
Didier et d'Absalon.
Cette conclusion écarte l’hypothèse suggérée par Lopoukhine et Mouret (1977) d’une
origine éventuellement sédimentaire des émanations gazeuses de CO2 de la plaine du
Lamentin (dissolution de carbonates et dégazage des eaux).
Les valeurs isotopiques en carbone-13 mesurées sur les échantillons d'eau superficielle
LAM9 et LAM10 suggèrent plutôt une signature mixte biogénique-magmatique. L'origine
biogénique est, bien sûr, plus marquée dans l'échantillon d'eau de rivière (LAM10).
Les calculs des indices de saturation effectués au moyen du code géochimique EQ3NR,
à la température d’émergence des sources thermales ou à la sortie du puits de Californie,
montrent que toutes les eaux sont saturées ou sursaturées vis-à-vis des minéraux
carbonatés (tabl. 10) tels que la calcite (CaCO3), la dolomite désordonnée
(CaMg(CO3)2), la strontianite (SrCO3) ou la withérite (BaCO3).
Ceci explique que l'on observe la formation de minéraux de ce type à l'émergence de
nombreuses sources. Les fortes valeurs de PCO2 et le dégagement de ce gaz, en surface,
sont, en grande partie, responsables de ces précipitations.
La sursaturation observée sur la venue d’eau du puits de Californie vis-à-vis de la
plupart des minéraux carbonatés peut provenir du fait que l’on ait considéré que
l’alcalinité était constituée essentiellement de bicarbonates alors que des composés
organiques provenant des travaux de foration peuvent également être présents en
solution.
BRGM/RP-51671-FR
113
Echantillon
Sce Hab. Carrère
LAM3
Puits Californie
CALIF-1A
Sce Absalon
LAM8
Date
T (°C)
pH
Alc. (mg/l HCO3)
04/03/01
58,0
5,87
738
15/03/01
48,0
6,27
1351
15/03/01
36,3
6,12
1345
PCO2 (bar)
1,2
0,7
1,1
Alcalculé (µg/l)
IS Albite
IS Anhydrite
IS Anorthite
IS Aragonite
IS Barytine
Beidellite-Ca
Beidellite-Mg
IS Calcédoine
IS Calcite
IS Célestite
IS Cristobalite β
IS Dolomite
IS Dolomite Désord.
IS Epidote
IS Fluorite
IS Gypse
IS Heulandite
IS Illite
IS Kaolinite
IS K-feldspar
IS Magnésite
IS Montmorillonite-Ca
IS Montmorillonite-K
IS Montmorillonite-Mg
IS Montmorillonite-Na
IS Muscovite
IS Pyrophyllite
IS Quartz
IS Sidérite
IS Smectite-high-Fe-Mg
IS Smectite-low-Fe-Mg
IS Strontianite
IS Wairakite
IS Withérite
0,076
-0,52
-0,86
-7,62
0,01 (sat.)
-0,19 (sat.)
-0,09 (sat.)
-0,09 (sat.)
0,37
0,16 (sat.)
-1,72
-0,24 (sat.)
1,09
-0,24 (sat.)
-8,31
-2,86
-1,00
-0,78
-0,36
0,00 (sat.)
0,49
-0,51
0,71
0,39
0,77
0,64
0,26 (sat.)
-0,10 (sat.)
0,62
-2,87
-4,33
-2,46
-0,03 (sat.)
-5,90
0,06 (sat.)
0,038
0,02 (sat.)
-0,99
-7,56
0,50
0,34
0,20 (sat.)
0,18 (sat.)
0,59
0,65
-1,80
-0,05 (sat.)
2,05
0,66
-3,17
-2,32
-1,03
0,71
0,17 (sat.)
0,00 (sat.)
1,27
-0,10 (sat.)
1,39
1,13
1,44
1,32
0,57
0,27 (sat.)
0,84
1,09
-0,54
0,34
0,55
-5,38
1,19
0,006
-0,92
-2,19
-9,18
-0,05 (sat.)
-0,60
0,40
0,44
0,96
0,10 (sat.)
-3,64
0,28 (sat.)
1,30
-0,17 (sat.)
-7,65
-3,48
-2,12
0,59
-0,33 (sat.)
0,00 (sat.)
0,85
-0,36
1,76
1,32
1,86
1,37
-0,63
0,92
1,22
-0,40
-2,64
-0,98
-0,61
-6,23
0,88
de certains minéraux, réalisés à température d'émergence au moyen du
code géochimique EQ3NR.
114
BRGM/RP-51671-FR
Toutes les eaux thermales sont sous-saturées vis-à-vis de l'anhydrite (CaSO4), de la
fluorite (CaF2) et de la célestite (SrSO4). L’eau de la source thermale de la plaine du
Lamentin est saturée vis-à-vis de la barytine (BaSO4) tandis que la venue d’eau du puits
de Californie est sursaturée vis-à-vis de ce minéral et l’eau thermale d’Absalon est soussaturée.
En considérant que les eaux sont à l'équilibre avec la kaolinite à la température
d’émergence, comme cela a été supposé, on s'aperçoit que la plupart des eaux est soussaturée vis-à-vis de l’albite (NaAlSi3O8) mais est saturée ou sursaturée vis-à-vis du
feldspath potassique (KAlSi3O8), des beidellites et des montmorillonites (smectites). Par
rapport aux observations faites sur certaines des sources thermales de la région de
Bouillante, en Guadeloupe (Sanjuan et Brach, 1997 ; Traineau et al., 1997) ou à La
Réunion (Sanjuan et al., 2001c), la formation de smectites à l'émergence des sources
thermales de cette étude est fortement probable. La venue d’eau du puits de Californie
et l’eau de la source thermale du Lamentin sont saturées ou sursaturées vis-à-vis de la
muscovite (KAl3Si3O10(OH)2) alors que l’eau de la source d’Absalon est sous-saturée
vis-à-vis de ce minéral (tabl. 10).
Dans un deuxième temps, des calculs d’indices de saturation ont été réalisés à 90 °C
pour tous les fluides, voire à 120 °C pour l’eau de la source thermale de la plaine du
Lamentin. Pour ces calculs, on a supposé que l’équilibre des eaux vis-à-vis de la calcite
et de la kaolinite était atteint à ces températures. Nous verrons que les valeurs de
température ont été choisies en fonction des résultats obtenus avec les géothermomètres
chimiques. Les résultats de ces calculs (tabl. 11) montrent que :
- les valeurs de PCO2 en profondeur peuvent être relativement élevées (de l'ordre de 7 à
24 bar sur la source thermale de la plaine du Lamentin, d’une vingtaine de bar sur le
puits d’exploitation géothermique, de 17 bar sur la source thermale d’Absalon). Si les
valeurs des températures choisies avaient été plus élevées, les pressions partielles de
CO2 seraient encore supérieures, ce qui rend improbable l'existence de températures en
profondeur supérieures à 120-130 °C ;
- toutes les eaux sont saturées vis-à-vis de la dolomite désordonnée, de la calcédoine
(voire du quartz, si les calculs avaient été effectués à 120 °C) et des beidellites
calciques et magnésiennes ;
- la venue d’eau du puits de Californie et l’eau thermale de la plaine du Lamentin sont à
l’équilibre vis-à-vis des montmorillonites calciques, magnésiennes et sodiques ainsi
que de la muscovite tandis que l’eau thermale d’Absalon n’est à l’équilibre que vis-àvis des montmorillonites sodiques et potassiques ;
- toutes les eaux sont sous-saturées vis-à-vis de l’albite, du feldspath potassique et de la
strontianite ;
- elles restent toutes sous-saturées vis-à-vis de l'anhydrite, de la fluorite et de la
célestite. À l’exception de l’eau de la source thermale d’Absalon, qui est saturée vis-àvis de la magnésite (MgCO3) et de la sidérite (FeCO3), toutes les eaux sont soussaturées vis-à-vis de ces minéraux ;
BRGM/RP-51671-FR
115
- à l’exception de la venue d’eau du puits de Californie, qui est à l’équilibre avec la
barytine et la withérite, et de l’eau thermale d’Absalon, qui est saturée avec la
withérite, les autres eaux sont sous-saturées vis-à-vis de ces deux minéraux.
Nous verrons que la plupart de ces résultats a une incidence forte sur le choix de l'utilisation
des géothermomètres chimiques. Le fait que toutes ces eaux soient sous-saturées vis-à-vis
de l'albite et du feldspath potassique et qu'elles atteignent, aux températures choisies pour
les calculs de saturation, l’équilibre soit avec la montmorillonite sodique et la muscovite
(venues d’eau des deux nouveaux puits, eaux thermales de la plaine du Lamentin), soit avec
les montmorillonites sodiques et potassiques (eaux thermales d’Absalon et de Didier), qui
sont des minéraux argileux, semble confirmer les conditions de température relativement
faible estimées en profondeur.
b) Géothermométrie
Le diagramme triangulaire de Giggenbach (1988) de la figure 44 indique que toutes les
eaux étudiées sont situées dans la zone classée comme celle des « eaux immatures »,
hors d'un équilibre complet avec la roche. Ceci n'est pas un indice de forte température
en profondeur. Néanmoins, les venues d’eau des puits d’exploration géothermique et les
eaux thermales du Lamentin sont plus proches de la zone qualifiée d’équilibre partiel
que les eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon, qui sont près du pôle
magnésium.
Ces propriétés caractérisent souvent les eaux carbo-gazeuses et se traduisent par une
discordance importante entre les résultats des différents géothermomètres chimiques.
L’application de ces derniers doit donc être effectuée avec beaucoup de précaution. La
plupart des géothermomètres chimiques connus a été appliquée sur les résultats de cette
étude (tabl. 12) et ceux d’études précédentes (ann. 9).
• Venues d’eau des nouveaux puits d’exploration géothermique
D'après les relations géothermométriques, les concentrations en silice dissoute mesurées
sur les venues d'eau des deux puits d'exploration (100-112 mg/l) correspondent à celles
d’un équilibre de la solution avec la calcédoine autour de 80-120 °C (tabl. 12), qui sont
des températures proches de la valeur mesurée sur le puits de Californie, ou avec le
quartz à 140 °C. Néanmoins, d’après Arnorsson (1975) et Michard (1990), en milieu
basaltique, la silice dissoute est plutôt contrôlée par le quartz à des températures
supérieures à 150-170 °C et par la calcédoine à des températures inférieures. Si on
estime que ces venues d'eau sont diluées par 30 % de fluide résiduel de foration (eau du
réseau), on obtient des concentrations en silice dissoute d’environ 130-145 mg/l en
prenant une concentration en silice dissoute de 34 mg/l pour le fluide de foration. Les
températures estimées sont alors autour de 90-130 °C en considérant l'équilibre de ces
eaux avec la calcédoine et de 150-160 °C pour le quartz.
116
BRGM/RP-51671-FR
Echantillon
Sce Hab. Carrère
LAM3
Sce Hab. Carrère
LAM3
Puits Californie
CALIF-1A
Sce Absalon
LAM8
Date
T (°C)
pHcalculé
04/03/01
90
5,33
04/03/01
120
5,00
15/03/01
90
5,10
15/03/01
90
5,33
Alc.calculée (mg/l HCO3)
770
783
1366
1462
PCO2 (bar)
6,9
23,9
20,2
16,7
Alcalculé (µg/l)
IS Albite
IS Anhydrite
IS Anorthite
IS Aragonite
IS Barytine
Beidellite-Ca
Beidellite-Mg
IS Calcédoine
IS Calcite
IS Célestite
IS Cristobalite
IS Dolomite
IS Dolomite Désord.
IS Epidote
IS Fluorite
IS Gypse
IS Heulandite
IS Illite
IS Kaolinite
IS K-feldspar
IS Magnésite
IS Montmorillonite-Ca
IS Montmorillonite-K
IS Montmorillonite-Mg
IS Montmorillonite-Na
IS Muscovite
IS Pyrophyllite
IS Quartz
IS Sidérite
IS Smectite-high-Fe-Mg
IS Smectite-low-Fe-Mg
IS Strontianite
IS Wairakite
IS Withérite
0,491
-1,14
-0,52
-6,60
-0,14 (sat.)
-0,45
-0,25 (sat.)
-0,21 (sat.)
0,07 (sat.)
0,00 (sat.)
-1,54
-0,45
0,85
-0,31 (sat.)
-8,48
-2,94
-0,92
-2,30
-0,83
0,00 (sat.)
-0,50
-0,46
0,11 (sat.)
-0,37
0,19 (sat.)
-0,07 (sat.)
-0,05 (sat.)
-0,48
0,30 (sat.)
-2,90
-4,92
-3,22
-0,44
-5,55
-0,67
2,434
-1,54
-0,17
-5,59
-0,15 (sat.)
-0,57
-0,33
-0,28 (sat.)
-0,16 (sat.)
0,00 (sat.)
-1,32
-0,63
0,87
-0,15 (sat.)
-7,58
-2,43
-0,82
-3,33
-1,09
0,00 (sat.)
-1,19
-0,32
-0,29 (sat.)
-0,88
-0,19 (sat.)
-0,55
-0,17 (sat.)
-0,78
0,04 (sat.)
-2,44
-4,77
-3,39
-0,64
-5,08
-1,11
0,387
-1,28
-0,55
-7,07
-0,14 (sat.)
-0,03 (sat.)
-0,19 (sat.)
-0,15 (sat.)
0,18 (sat.)
0,00 (sat.)
-1,57
-0,35
0,86
-0,30 (sat.)
-6,49
-2,46
-0,96
-2,35
-0,96
0,00 (sat.)
-0,54
-0,44
0,12 (sat.)
-0,36
0,21 (sat.)
-0,09 (sat.)
-0,28 (sat.)
-0,28 (sat.)
0,40
0,62
-3,21
-2,14
-0,43
-5,81
-0,21 (sat.)
0,215
-1,92
-1,70
-6,99
-0,14 (sat.)
-1,16
0,10 (sat.)
0,21 (sat.)
0,38
0,00 (sat.)
-3,41
-0,14 (sat.)
1,28
0,12 (sat.)
-6,69
-3,63
-2,11
-1,92
-1,01
0,00 (sat.)
-0,83
-0,03 (sat.)
0,78
0,06 (sat.)
0,93
0,21 (sat.)
-0,99
0,13 (sat.)
0,60
-0,27 (sat.)
-2,93
-1,80
-1,12
-5,31
-0,19 (sat.)
de certains minéraux, réalisés à 90 et 120 °C au moyen du code
géochimique EQ3NR.
BRGM/RP-51671-FR
117
Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de surface échantillonnées dans le
diagramme ternaire Na-K-Mg de Giggenbach (1988).
Les géothermomètres Na/K et Na/K/Ca (Fournier, 1979 ; Michard, 1979 ; Fournier and
Truesdell, 1973) peuvent être difficilement appliqués sur ces eaux pour estimer leur
température en profondeur. En effet, les concentrations en Na et K semblent être
fortement influencées par le mélange entre l'eau de mer et l'eau douce (fig. 45), même si
un léger enrichissement en K est observé par rapport à une eau de mer diluée. Or, ces
géothermomètres donnent des températures surévaluées avec l'eau de mer (de l'ordre de
140-180 °C).
L'application du géothermomètre Na/Li de Fouillac et Michard (1981) pour ces venues
d'eau dont les concentrations en chlorure sont inférieures à 11 g/l aboutit à des
températures de l'ordre de 40-50 °C (tabl. 12) tandis que celles du Na/Li de Kharakha et
al. (1982), du Na/K/Ca (Mg), du K/Mg, du Na/Rb, du F-K et du Mn/K permettent
d'estimer des températures de l'ordre de 90-130 °C (tabl. 12), qui sont plus proches des
valeurs mesurées.
Le fait que seul le géothermomètre Na/Li de Kharakha et al. (1982), qui a été établi en
utilisant les compositions chimiques des eaux de bassins sédimentaires pétroliers, soit
utilisable montre l'importance du système carbonaté sur la composition chimique de ces
eaux. Rappelons que l'autre géothermomètre Na/Li (Fouillac et Michard, 1981), qui
donne de mauvais résultats dans le cas présent, a été créé à partir d'une étude statistique
de données obtenues en milieu granitique et volcanique acide.
118
BRGM/RP-51671-FR
Le géothermomètre K/Mg semble être applicable sur ces venues d’eaux car il est plutôt
basé sur une réaction d'équilibre entre minéraux alumino-silicatés et, dans le cas
présent, le potassium et le magnésium en solution, comme le suggèrent les calculs de
saturation, sont plutôt contrôlés par une réaction d'équilibre de ces eaux avec la
muscovite et des smectites.
• Eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin
Des valeurs de température semblables sont estimées à partir de la composition
chimique du fluide du puits LA-101 et des eaux des sources thermales avoisinantes de
la plaine du Lamentin (tabl. 12 ; ann. 9). Notons, néanmoins, que le géothermomètre
Sr/K, comme pour les venues d’eau des puits d’exploration géothermique, donne des
résultats trop élevés sur les eaux de ces sources.
Le géothermomètre isotopique oxygène-18 (H2O-SO4), appliqué aux eaux thermales,
aboutit à des valeurs de température légèrement supérieures (tabl. 12). Néanmoins,
comme la signature marine de ces isotopes reste encore très marquée, il est peu probable
que l’équilibre isotopique a été atteint.
Les géothermomètres à gaz (CO2/H2/CH4 : Marini, 1987 ; H2/Ar : Giggenbach and
Goguel, 1989 ; CO2/CH4 : Giggenbach, 1991), utilisés sur les résultats obtenus au cours
d’études précédentes sur les sources thermales de la plaine du Lamentin (Iundt, 1984 ;
Fabriol et Ouzounian, 1985), donnent des valeurs de température peu concordantes
(ann. 9) et suggèrent que l’état d’équilibre ne soit pas atteint à une température donnée.
Les géothermomètres à gaz (CO2/H2/CH4 : Marini, 1987 ; H2/Ar : Giggenbach and
Goguel, 1989 ; CO2/CH4 : Giggenbach, 1991), utilisés sur les résultats obtenus au cours
d’études précédentes sur les sources thermales de la plaine du Lamentin (Iundt, 1984 ;
Fabriol et Ouzounian, 1985), donnent des valeurs de température peu concordantes
(ann. 9) et suggèrent que l’état d’équilibre ne soit pas atteint à une température donnée.
Les valeurs des concentrations en lithium des eaux des sources thermales sont
légèrement plus basses que celles observées sur les venues d’eau des nouveaux puits
d’exploration (fig. 45 ; tabl. 6 ; tabl. 8 ; ann. 8).
Il se pourrait qu’un peu de lithium soit adsorbé ou précipité (sur des dépôts de
carbonates ou d’argiles ?) au cours de la remontée des eaux thermales en surface, de
leur refroidissement et de leur dégagement de CO2.
Des observations similaires sont faites sur les concentrations en fer, manganèse et
baryum en solution (fig. 42). Ces tendances peuvent, très probablement, être rattachées
au comportement de l’alcalinité (fig. 41).
BRGM/RP-51671-FR
119
120
Tδ18O(H2O-SO4) : Mizutani and Rafter (1969).
BRGM/RP-51671-FR
Tabl. 12 - Estimation des températures en profondeur à partir des géothermomètres chimiques pour les venues d’eau des puits
d'exploration géothermique d'Habitation Carrère et de Californie, les eaux des sources thermales de la plaine du
Lamentin, de Didier et d'Absalon ainsi que les eaux de surface échantillonnées.
TQz, TSiO2am, : Fournier and Rowe (1966) ; TCalcéd.(1) : Arnorsson and Gunnlaugsson (1983) ; TCalcéd.(2) : Truesdell (1975).
TNa/K (1) : Michard (1979) ; TNa/K (2) : Fournier (1979).
TNa/K/Ca : Fournier and Truesdell (1973), TNa/K/Ca (Mg) : correction avec Mg (Fournier and Potter, 1979).
TK/Mg : Giggenbach (1988).
TCa/K, TK/Sr, TNa/Rb, TNa/Cs, TFK , TFe/K and TMn/K : Michard (1990).
TNa/Li (1) : Kharaka et al. (1982) ; TNa/Li (2) : Fouillac et Michard (1981).
TMg/Li : Kharaka and Mariner (1989).
500
y = 0,0372x + 19,929
R2 = 0,9168
K (mg/l)
400
300
eau de mer
sources
thermales
200
puits
LA-101
100
puits HC et CALIF
0
0
5000
10000
15000
Na (mg/l)
Li (mg/l)
2
1,5
puits HC et CALIF
1
sources
thermales
0,5
eau de mer
0
0
5000
10000
15000
Na (mg/l)
Fig. 45 - Diagrammes K-Na et Li-Na pour les venues d’eau des puits d’exploration
Didier et d’Absalon ainsi que des eaux de surface échantillonnées.
Il est intéressant de noter que les géothermomètres Na-Rb, F-K, voire Mn-K, de Michard
(1990), créés en milieu granitique, donnent des températures en profondeur concordantes
avec les autres valeurs (tabl. 12 ; ann. 9). Les concentrations en rubidium présentées par
Fabriol et Ouzounian (1985) pour les eaux des sources thermales de la plaine du Lamentin
semblent plutôt basses par rapport à celles trouvées par Lopoukhine et Mouret (1977), Iundt
(1984) et au cours de cette étude. Du coup, les valeurs de température qui s’en déduisent
sont beaucoup trop faibles (ann. 9, valeurs entre parenthèses).
BRGM/RP-51671-FR
121
• Eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon
L'application des géothermomètres chimiques sur les eaux carbo-gazeuses des sources
thermales de Didier et d’Absalon aboutit à des valeurs de température en profondeur
assez différentes (tabl. 12). Néanmoins, certaines valeurs comme celles données par les
géothermomètres Na/K et Na/K/Ca peuvent être écartées. En effet, comme l’indiquent
les calculs de saturation effectués au moyen du code géochimique EQ3NR, le rapport
Na/K ne semble pas être contrôlé par une réaction d’équilibre de l’eau vis-à-vis des
feldspaths sodiques et potassiques, réaction qui est à la base du fonctionnement de ce
géothermomètre.
Seules les valeurs estimées à partir des géothermomètres silice (calcédoine), Na/Li de
Kharakha, Ca/K, Sr/K, Na/Rb et oxygène-18 (H2O-SO4) donnent des valeurs de
température convergentes, comprises entre 100 et 130 °C (tabl. 12 ; ann. 9). Dans la
mesure où il a été montré que ces eaux ne sont pas saturées vis-à-vis de la muscovite,
contrairement aux eaux thermales de la plaine du Lamentin, on constate que le
géothermomètre K-Mg n’est pas applicable sur ces eaux. Par contre, le géothermomètre
Ca/K semble être relié à une réaction d’équilibre entre l’eau et les smectites
(montmorillonites sodiques et potassiques).
L’hypothèse, pour ces eaux, d’un réservoir géothermique haute enthalpie (> 200 °C), en
commun avec les venues d'eau des puits du Lamentin et les eaux des sources thermales
avoisinantes, est très peu probable. En effet, la plupart des géothermomètres indique
plutôt des températures modérées (< 130-140 °C). Par ailleurs, ces eaux ont de faibles
concentrations en lithium tandis qu’elles possèdent des concentrations relativement
importantes en silice dissoute. Les valeurs beaucoup plus élevées en Li des fluides du
Lamentin impliquerait pour les eaux thermales d’Absalon et de Didier un facteur très
important de dilution du pôle chaud profond par des eaux superficielles (au moins de
l'ordre de 1/20). Ceci est en quelque sorte en contradiction avec les valeurs élevées de
silice dissoute observées sur ces eaux thermales (jusqu'à 130 mg/l) et leurs températures
à l'émergence (35 °C), qui limitent plutôt l'importance de ce facteur de dilution.
En revanche, les valeurs isotopiques en deutérium et en oxygène-18 mesurées ne sont
pas en désaccord avec une éventuelle alimentation en eau douce des venues d’eaux des
nouveaux puits d’exploration géothermique et des sources thermales de la plaine du
Lamentin par des eaux du type de celles des sources thermales de Didier et d’Absalon.
3.4. TRAVAUX DE GÉOCHIMIE ULTÉRIEURS À LA RÉALISATION DES
TROIS PUITS
Dans la mesure où le puits de la pointe Desgras s’est avéré être sec et froid, seuls les
puits d'Habitation Carrère et de Californie ont fait l’objet d’opérations complémentaires
sur les venues d’eau recoupées par ces puits. Compte tenu de l’absence d’autorisation de
déversement de ces fluides dans le milieu environnant proche, la mise en production de
ces puits a été relativement limitée en raison du coût important engendré par
122
BRGM/RP-51671-FR
l’évacuation de ces fluides en camion citerne (société de nettoiement - assainissement
SOMANET) vers une décharge agréée.
Les objectifs principaux de ces travaux ont été :
- d’améliorer la caractérisation chimique et isotopique des venues d’eau profondes en
effectuant les analyses sur ces fluides, qui n’avaient pas pu être réalisées en raison du
faible volume prélevé pendant les travaux de foration (en particulier, analyses
isotopiques du carbone, du soufre et du bore) ;
- d’obtenir une composition chimique et isotopique de ces venues d’eau aussi
représentative que possible en s’affranchissant, au maximum, d’une influence
probable du fluide de foration résiduel (eau du réseau + boue).
3.4.1. Puits d'Habitation Carrère
a) Prélèvement d’échantillons de fluide et mesures sur site après mise en
production du puits (du 20 novembre au 5 décembre 2001)
Les travaux de mise en production du puits d'Habitation Carrère, effectués par M. Brach
(BRGM) et J. Bruisson (ANTEA-Martinique), ont démarré le 20 novembre 2001. Ce
jour-là, la cave a été vidangée afin d’accéder aux vannes de la tête de puits et une
pompe MP1 a été installée. Le puits s’est avéré être légèrement artésien, uniquement à
son ouverture. Le volume du puits étant de 4,10 m3 et compte tenu des conditions
d’évacuation du fluide produit, l’objectif fixé était de pomper une vingtaine de m3.
La mise en production du puits s’est fait sur plusieurs jours avec de nombreuses
interruptions de production et des évacuations successives, par camion citerne, de fluide
produit.
Le débit de pompage utilisé au cours de cette opération, autour de 900 l/h (voire, parfois,
des valeurs inférieures) a été réglé afin de ne pas trop perturber le niveau hydrostatique du
puits au cours du pompage. L’essentiel du fluide produit provient très probablement de la
venue d’eau principale observée autour de 350 - 400 m de profondeur.
Les données obtenues sur le fluide au cours de la mise en production du puits sont
reportées dans le tableau 13. On peut constater une certaine stabilité de la conductivité
et du pH du fluide après une production cumulée d’environ 6 m3.
Deux prélèvements de fluide et les mesures sur site correspondantes ont été effectués,
après une production cumulée respective de 6,5 m3 et de 20,7 m3. Les mesures obtenues
sur site sont reportées dans le tableau 14. Des conditionnements spécifiques tels que
décrits dans le chapitre 3.2. ont été réalisés pour chaque type d’analyses recherchées
(cations et anions majeurs, espèces traces et infratraces, deutérium, oxygène-18, tritium,
carbone-13, carbone-14, soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, bore-11 et
rapport isotopique 87Sr/86Sr).
BRGM/RP-51671-FR
123
Jour
Heure
20/11/01
14 h 35
15 h 05
15 h 35
16 h 00
16 h 30
21/11/01
8 h 50
9 h 10
9 h 30
10 h 10
10 h 30
11 h 00
11 h 30
12 h 00
12 h 30-13 h 15
13 h 40
14 h 00
22/11/01
28/11/01
29/11/01
30/11/01
5/12/01
T Cond, 25°C
(°C)
(mS/cm)
35,2
1,62
38,2
1,68
39,5
1,72
39,9
2,00
39,8
3,23
31,2
3,16
38,2
7,39
38,6
11,08
39,7
11,92
40,1
12,09
40,8
12,20
41,2
12,88
41,5
16,60
pH
Vcumulé
Niveau
(m3) statique (m)
0,00
8,54
8,55
1,80
pompage par
M. Brach - J. Bruisson
7,54
7,55
apparition gaz libre
arrêt de la production
19,00
19,69
6,07
6,08
5,85
15 h 00
15 h 45
8 h 00
41,1
19,62
6,08
6,50
8 h 50
9 h 50
10 h 50
15 h 30
8h h 15
14 h 00
15 h 15
7 h 30
8 h 30
14 h 30
9 h 45
9 h 55
10 h 10
11 h 00
11 h 30
31,8
37,9
38,3
41,0
34,3
40,6
40,7
34,5
38,1
40,9
18,40
20,00
19,60
20,00
19,62
19,57
19,72
19,14
19,80
19,80
6,28
35,8
37,3
39,6
40,1
19,90
6,20
6,15
6,09
6,12
11 h 30-14 h 30
14 h 45
15 h 00
pompage par
M. Brach - J. Bruisson
0,90
40,7
41,0
prélèvement eau + gaz et
mesures sur site
fin du prélèvement
2,15
2,47
19,63
Remarques
6,03
6,12
6,05
6,06
6,09
5,98
6,07
6,07
6,50
7,10
7,70
10,7
10,7
2,42
pas de pression en tête de
puits - fermeture du puits
pompage par J. Bruisson
2,10
2,42
14,9
2,13
2,39
15,5
19,1
19,1
2,11
2,45
20,7
20,8
2,15
pompage par
M. Brach - B. Sanjuan
prélèvement d’eau
et mesures sur site
arrêt de la production
mesure GLR (débit de
pompage = 450 l/h)
fermeture du puits
Tabl. 13 - Données obtenues sur le fluide produit par le puits d'Habitation Carrère au
cours de sa mise en production par pompage.
124
BRGM/RP-51671-FR
Deux mesures de GLR (Gas-Liquid Ratio, tabl. 14) et un prélèvement de gaz libres en
ampoule de verre ont également été effectués, à cette occasion.
Echantillon
Date
21/11/01
T
(°C)
41,0
Cond. 25°C
(mS/cm)
19,69
HABCAR-4
(tête de puits)
HABCAR-5
(tête de puits)
pH
6,08
Eh
(mV)
-172
5/12/01
40,1
19,63
6,12
-250
Ehcorr. O2 diss. O2 diss. Alc.
GLR
(mV) mg/l
% méq/l volume
23
1,11
19 26,11 0,694
-54
0,37
7
25,60
0,301
Tabl. 14 - Mesures des paramètres physico-chimiques effectuées sur site concernant
le fluide produit par le puits d'Habitation Carrère.
b) Analyses et interprétation des résultats
• Résultats des analyses chimiques et isotopiques effectuées sur le fluide
produit par le puits
Les deux échantillons d’eau prélevés ont fait l’objet de nombreuses analyses chimiques
(cations et anions majeurs, espèces traces et infra-traces) dont les moyens analytiques
utilisés et les incertitudes correspondantes ont déjà été décrits auparavant.
Par contre, en ce qui concerne les analyses isotopiques, l’échantillon HABCAR-5,
considéré comme le plus représentatif de la venue d’eau profonde et dont la
composition chimique est, néanmoins, très similaire à celle de l’échantillon
HABCAR 4, a été plus sollicité. Toutes les analyses isotopiques effectuées sur cet
échantillon ainsi que les incertitudes correspondantes ont déjà également été détaillées
auparavant, à l’exception de la détermination du bore-11, qui n’avait pas été réalisée
antérieurement. Cette analyse est effectuée dans les laboratoires du BRGM par
spectrométrie de masse (analyse sur mono-filaments de Ta en ions positifs).
L’incertitude absolue sur les deux mesures, qui ont été réalisées sur l’échantillon
HABCAR-5, a été, respectivement, de 0,08 et 0,09 ‰.
Tous les résultats analytiques obtenus sur les deux échantillons d’eau prélevés sont
reportés dans le tableau 6. Les valeurs de la balance ionique (B.I.), toutes inférieures à
5 %, suggèrent une bonne qualité des analyses des espèces majeures.
Les gaz libres ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse dans les laboratoires
du BRGM. La composition chimique du prélèvement de gaz libres est reportée dans le
tableau 15. Les résultats sont donnés avec une précision relative de 3 à 5 % pour des valeurs
en milieu de gamme.
BRGM/RP-51671-FR
125
• Interprétation des résultats
Par rapport aux résultats obtenus sur les prélèvements d'eau effectués pendant la
réalisation du puits, on peut constater, pour les deux nouveaux échantillons de fluide,
que les valeurs des conductivités, des salinités (TDS ≈ 12,5 g/l) ainsi que des
concentrations en nombreuses espèces - notamment en chlorure, sodium et bromure sont plus élevées (tabl. 6). Par contre, les valeurs des pH, des teneurs en deutérium et
oxygène-18 ainsi que du rapport isotopique en strontium sont légèrement plus faibles.
Tous ces résultats indiquent une contribution moins importante d'une eau de surface peu
minéralisée. On peut penser que cette eau était le fluide résiduel de foration (eau douce)
dont l'essentiel a dû être éliminé pendant la mise en production du puits. À partir des
nouvelles valeurs obtenues sur les concentrations en chlorure, bromure et sodium ainsi
que sur les teneurs en deutérium et en oxygène-18, on peut déterminer que le fluide de
formation, recoupé par le puits d'Habitation Carrère, est alors constitué d'environ 30 %
d'eau de mer et de 70 % d'eau douce (contre 20-25 % et 80-75 %, auparavant). On
retrouve les proportions observées sur les fluides des sources thermales de la plaine du
Lamentin. Les valeurs estimées de deutérium et d'oxygène-18 pour le pôle eau douce,
qui se mélange à l'eau de mer, demeurent inchangées (fig. 40).
Dans l’ensemble, à l’exception du phénomène de dilution, provoqué par la présence de
fluide résiduel de foration, les caractéristiques chimiques et isotopiques du fluide du
puits d'Habitation Carrère sont relativement peu modifiées par rapport aux résultats
précédents. La position de ce fluide chloruré sodique demeure pratiquement inchangée
dans les deux diagrammes de Giggenbach (fig. 38 et 44). Les valeurs des alcalinités
obtenues sur les prélèvements d'eau effectués pendant la réalisation du puits sont
confirmées et restent toujours élevées par rapport à celles des fluides des sources
thermales avoisinantes et du puits de Californie. Combinées aux mesures de pH et des
constantes d’équilibre des réactions de spéciation, ces valeurs permettent, en supposant
que l’alcalinité soit essentiellement constituée d’ions bicarbonates, d’estimer le nombre
minimal de moles de CO2 dissous dans 1 litre d’eau dans les conditions de tête de puits
(T = 40 °C). En utilisant la constante de la loi de Henry correspondant à la solubilité du
CO2 dans l’eau dans ces conditions, la connaissance de ce nombre aboutit à une valeur
minimale de PCO2, en tête de puits, de l'ordre de 1,2 bar pour l’échantillon HABCAR-4
et de 1,1 bar pour l’échantillon HABCAR-5.
La composition chimique des gaz libres (tabl. 15) indique que l'essentiel des gaz est
composé de CO2. Les teneurs en H2S et en He sont apparemment très faibles. À partir
des valeurs de GLR et de la composition chimique des gaz, on peut également calculer
le nombre de moles de CO2 libre associé à un litre d’eau du puits. La somme du nombre
de moles de CO2 libre ainsi déterminé et du nombre de moles de CO2 dissous permet
alors d’estimer le nombre total de moles de CO2 dans l’eau, avant dégazage.
À partir de ce nombre et de la loi de Henry, on obtient pour les échantillons HABCAR 4
et HABCAR-5 des valeurs de PCO2, avant dégazage, de l’ordre de 2,2 et 1,5 bar à 40 °C,
respectivement. On trouve des valeurs de PCO2 d’environ 5,5 et 3,8 bar, à 100 °C. Ces
126
BRGM/RP-51671-FR
valeurs sont inférieures à celles estimées en supposant que les fluides des sources
thermales et du puits de Californie soient à l’équilibre avec la calcite à 90 °C.
La mesure du carbone-13 sur l'échantillon d'eau HABCAR-5 (-2,8 ‰) permet d'estimer,
grâce aux équations de fractionnement entre espèces aqueuses (CO2 aqueux et HCO3) et
CO2 gaz libre, une signature isotopique d'environ -5,2 ‰ à 40 °C ou, -3,1 ‰ à 90 °C,
pour les émanations gazeuses de CO2 associées. Comme cela a déjà été évoqué pour les
sources thermales avoisinantes, ces valeurs sont caractéristiques d'une origine
magmatique des émanations gazeuses. Dans ces conditions, la mesure de carbone-14 ne
peut être utilisée pour dater l'eau de formation recoupée par le puits. L’absence de
tritium, observée sur les eaux des sources thermales avoisinantes, est également
confirmée sur le fluide de ce puits.
Tandis que pour la plupart des espèces traces (Sr, Ba, Mn, Li, Rb, Cs, As), les nouvelles
valeurs obtenues sont légèrement supérieures aux précédentes et correspondent, le plus
souvent, à l'élimination du fluide résiduel de foration pendant la mise en production du
puits (fig. 42 et 43), les nouvelles valeurs des concentrations en fer et en bore sont
beaucoup plus élevées.
Les nouvelles concentrations en bore s'accordent mieux avec les données obtenues sur
les fluides des sources thermales avoisinantes et du puits de Californie (fig. 42). Ces
concentrations ainsi que les valeurs isotopiques du bore, mesurées sur l'échantillon d'eau
HABCAR-5 (tabl. 6), sont caractéristiques d'eaux géothermales mais ne permettent pas
de savoir si le bore provient de processus d'interaction entre fluide et roches (signature
isotopique, par exemple, des laves d'arc insulaire comprise entre -6,3 et 7,3 ‰) ou entre
fluide et gaz (signature isotopique des condensats de fumerolles comprise entre 2 et
8 ‰). Étant donné les proportions d’eau de mer (concentration en B de l’ordre de
4,6 mg/l et δ11B ≈ 40 ‰ ; Mossadik, 1997), qui constituent à l’origine les deux
échantillons d’eau, il est évident que le bore apporté par l’eau de mer est négligeable
face aux concentrations en bore mesurées.
Les concentrations en Ge sont comparables à celles des fluides des sources thermales
avoisinantes de la plaine du Lamentin (tabl. 6 et 8).
Les mesures isotopiques en soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, réalisées sur
l'échantillon d'eau HABCAR-5 (tabl. 6), traduisent, non seulement, une origine marine
des sulfates dissous du fluide de formation mais également, la présence d'un processus
de réduction bactérienne (Fouillac et al., 1990), beaucoup plus importante que celle
observée sur les fluides des sources thermales avoisinantes et du puits Californie (voir
chapitres 3.3.3 et 3.4.2). Compte tenu de ces résultats et de la diminution importante
observée sur la concentration en sulfate dissous de l'échantillon d'eau HABCAR-5 par
rapport aux échantillons précédents provenant du même puits, ce processus de réduction
bactérienne semble être spécifique à cet échantillon.
BRGM/RP-51671-FR
127
Puits
Date
Débit
GLR
CO2
(l/h) (en volume) (%)
Habitation Carrère 21/11/01 900
Habitation Carrère 05/12/01 450
Californie
26/03/02 9000
O2
(%)
N2
(%)
Ar
(%)
He
(%)
H2
(%)
H2S
(%)
CH4
(%)
C2H6
(%)
C 3H8
(%)
Σ C4H10
(%)
n-C4H10
(%)
Σ C5
Σ C6
(%)
(%)
0,694
0,301
96,5
< 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,005
1,18
< 0,005
1,17
< 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002
0,994
98,8
< 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,005
2,51
< 0,005
0,28
< 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002 < 0,0002
Les résultats sont donnés avec une précision relative de 5 % pour les valeurs en milieu de gamme de
2 S,HH 2 et He.
Les résultats sont donnés avec une précision relative de 3 % pour les valeurs en milieu de gamme des autres gaz.
Composition chimique des gaz dissous.
Puits
Date
Débit
GLR
CO2
O2
N2
Ar
(l/h) (en volume) (mol/l) (mol/l) (mol/l) (mol/l)
Californie
26/03/02 9000
0,994
He
H2
H2S
CH4
C2H6
C 3H8
Σ C4H10
n-C4H10
Σ C5
Σ C6
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
(mol/l)
1,9x10-2 1,4x10-5 2,5x10-4 4,6x10-6 <3,5x10-7 2,4x10-5 <2,2x10-6 4,1x10-6 <1,5x10-6 <1,4x10-8 <1,4x10-8 <1,4x10-8 <1,4x10-8 <1,4x10-8
BRGM/RP-51671-FR
Tabl. 15 - Composition chimique des gaz libres et dissous sur les puits d'exploration d'Habitation Carrère et de Californie.
Réalisation des trois puits d'exploration géothermique dans la plaine du Lamentin
128
Composition chimique des gaz libres.
L'application des géothermomètres chimiques sur les résultats analytiques obtenus pour
les échantillons d'eau HABCAR-4 et HABCAR-5 mène à des conclusions semblables
aux antérieures et des températures en profondeur de l'ordre de 90-130 °C peuvent être
estimées (tabl. 12). L'application du géothermomètre isotopique 18O(H2O)-18O(SO4)
aboutit à une température en profondeur de 111 °C, valeur en bon accord avec celles
obtenues au moyen de nombreux géothermomètres chimiques. Cependant, il n'est pas
du tout certain que l'équilibre isotopique sur lequel est basé ce géothermomètre soit
atteint à cette température.
L'application des géothermomètres à gaz (D’Amore and Panichi, 1980 ; Marini, 1987 ;
Giggenbach, 1991) donne des valeurs de température en désaccord, ce qui suggère que
ces gaz n’aient pas atteint l'équilibre thermodynamique à une température donnée.
3.4.2. Puits de Californie
a) Prélèvement d’un échantillon de fluide et mesures sur site après mise
en production du puits (26 mars 2002)
Les travaux de mise en production du puits de Californie, effectués par M. Brach
(BRGM) et J. Bruisson (ANTEA-Martinique), ont eu lieu entre le 26 et le 27 mars 2002.
Ces travaux font suite à une opération de débouchage du puits menée avec succès par la
CFG à la mi-mars 2002. En effet, une obstruction située à environ 286 m de profondeur
empêchait de réaliser toute mesure sur ce puits. Après débouchage du puits, la CFG a pu
effectuer les profils de mesures de température en fonction de la profondeur, qui n’avaient
pas pu être menés à bien en juillet 2001, quelques mois après la réalisation de ce puits.
Bien auparavant ces opérations, le 20 novembre 2001, la cave du puits avait été
vidangée afin d’accéder aux vannes de la tête de puits et 120 l de fluide avaient été
pompés à l’aide d’une pompe MP1. Les valeurs de température, de conductivité et de
pH mesurées sur le fluide produit en fin de pompage furent, respectivement, de 33,2 °C,
2,65 mS/cm et 9,16. Le niveau statique à l’ouverture fut de 12,2 m et en fin de pompage
de 27,47 m. Le 22 novembre 2001, un niveau statique de 27,13 m fut mesuré. Comme le
puits était obstrué, on procéda à sa fermeture en attendant l’élimination de l’obstruction.
Après l'installation de l’équipement nécessaire pour faire produire le puits (deuxième
vanne de régulation, connexion citernage), sa mise en production s’est déroulée sur une
seule journée (le 26 mars). À son ouverture, le puits s’est mis à produire naturellement,
après dégazage du CO2 accumulé. Le débit moyen du puits a été de l’ordre de 9 m3/h ;
sa production cumulée d’environ 31,2 m3. Plusieurs évacuations, par camion citerne, du
fluide produit ont été nécessaires. L’essentiel de ce fluide provient très probablement de
la venue d’eau principale observée autour de 400 m de profondeur.
Les données obtenues sur le fluide au cours de la mise en production du puits sont
reportées dans le tableau 16. On peut constater, au début de la production, une
diminution brusque de la conductivité due au départ du fluide plus dense que la CFG
avait utilisé pour déboucher le puits.
BRGM/RP-51671-FR
129
Jour
Heure
26/03/02
8 h 10
8 h 20
8 h 25
8 h 30
8 h 45
9 h 13
9 h 30
10 h 00
10 h 25
11 h 10
11 h 45
12 h 26
13 h 20
T Cond. 25°C
(°C) (mS/cm)
27,6
33,5
34,2
37,6
28,5
44,5
19,7
63,7
22,5
70,5
22,5
70,5
22,8
74,4
23,4
pH
Ehbrut Vcumulé Débit
(mV)
(m3) (m3/h)
0,00
6,47
6,47
6,47
6,59
-150
66,5
72,8
22,3
22,1
6,37
6,35
-134
-141
73,6
20,6
6,04
-38
1,00
12,0
23,0
31,2
9,2
9,2
9,2
9,2
8,7
8,7
8,7
8,9
Tabl. 16 - Données obtenues sur le fluide produit par le puits de Californie au cours
de sa mise en production.
Le prélèvement du fluide, après passage par un serpentin de refroidissement, à la sortie
de la tête de puits, et les mesures sur site correspondantes, ont été effectués en fin de
production. Les mesures obtenues sur site sont reportées dans le tableau 17. Des
conditionnements spécifiques tels que décrits dans le chapitre 3.2 ont été réalisés pour
chaque type d’analyses recherchées (cations et anions majeurs, espèces traces et
infratraces, deutérium, oxygène-18, tritium, carbone-13, carbone-14, soufre-34 et
oxygène-18 des sulfates dissous, bore-11 et rapport isotopique 87Sr/86Sr).
Une mesure de GLR (tabl. 17) et un prélèvement de gaz (gaz libres + gaz dissous) en
ampoule de verre ont également été effectués, à cette occasion.
Echantillon
CALIF-2
(tête de puits)
Date
T
T* Cond. 25°C pH Ehbrut Ehcorr. O2 diss. O2 diss. Alc.
(°C) (°C) (mS/cm)
(mV) (mV) mg/l
%
méq/l
26/03/02 73,6 40,0
20,6
6,04 -38
157 0,83
14
16,10
GLR
vol.
0,994
* : température à laquelle ont été réalisées les mesures de pH, Eh et O2 dissous.
Tabl. 17 - Mesures des paramètres physico-chimiques effectuées sur site concernant
le fluide produit par le puits de Californie.
b) Analyses et interprétation des résultats
• Résultats des analyses chimiques et isotopiques effectuées sur le fluide
produit par le puits
Le seul échantillon d’eau prélevé a fait l’objet de nombreuses analyses chimiques et
isotopiques (cations et anions majeurs, espèces traces et infra-traces, deutérium,
130
BRGM/RP-51671-FR
oxygène-18, tritium, soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, carbone-13,
carbone-14, bore-11) dont les moyens analytiques utilisés et les incertitudes
correspondantes ont déjà été décrits auparavant. Les incertitudes absolues sur l’analyse
du bore-11 sont, respectivement, 0,11 et 0,09 ‰. Tous les résultats analytiques obtenus
sur cet échantillon sont reportés dans le tableau 6, à l’exception des mesures de
carbone-13 et carbone-14, qui ne nous sont pas encore parvenues. La valeur de la
balance ionique (B.I.), inférieure à 5 %, suggère une bonne qualité des analyses des
espèces majeures.
Les gaz libres et dissous ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse dans les
laboratoires du BRGM. Les compositions chimiques des prélèvements de gaz libres et
de gaz dissous sont reportées dans le tableau 15. Les résultats sont donnés avec une
précision relative de 3 à 5 % pour des valeurs en milieu de gamme.
• Interprétation des résultats
Par rapport aux résultats obtenus sur le prélèvement d'eau effectué pendant la réalisation
du puits, on peut remarquer, pour le nouvel échantillon, que les valeurs de conductivité,
de salinité (TDS ≈ 13,2 g/l) ainsi que des concentrations en de nombreuses espèces
- notamment en chlorure, sodium et bromure - sont plus élevées (tabl. 6). Par contre, les
valeurs du pH, des teneurs en deutérium et oxygène-18 ainsi que du rapport isotopique
en strontium sont légèrement plus faibles.
Tout comme pour les derniers prélèvements de fluide du puits d'Habitation Carrère, on
constate une contribution moins importante d'une eau de surface peu minéralisée. Cette
eau est très probablement le fluide résiduel de foration (eau douce) dont l'essentiel a été
éliminé pendant la mise en production du puits. À partir des nouvelles valeurs obtenues
sur les concentrations en chlorure, bromure et sodium ainsi que sur les teneurs en
deutérium et en oxygène-18, on peut déterminer que le fluide de formation, recoupé par
le puits de Californie, est alors constitué d'environ 35 % d'eau de mer et de 65 % d'eau
douce (contre 25 % et 75 % auparavant). Les valeurs estimées de deutérium et
d'oxygène-18 pour le pôle eau douce, qui se mélange à l'eau de mer, demeurent
inchangées (fig. 40).
Cette proportion d’eau de mer est l’une des plus élevées parmi celles déterminées pour
les échantillons de fluides des sources thermales de la plaine du Lamentin et des puits
d’exploration. Elle est semblable à celle trouvée pour le fluide de l’ancien puits LA-101,
si on considère que la concentration en chlorure de ce fluide avait été légèrement
surestimée, comme semblent en témoigner les concentrations en sodium, potassium et
magnésium, qui sont similaires à celles de ce nouvel échantillon.
La composition chimique et isotopique de cet échantillon semble, donc, être bien la plus
représentative de la venue d’eau chaude profonde recoupée par les puits LA-101 et de
Californie. Si on compare ces résultats avec ceux obtenus sur les derniers prélèvements
d’eau effectués sur le puits d'Habitation Carrère, il est fort probable que la venue d’eau
profonde de ce dernier puits subit un faible processus de mélange avec une arrivée d’eau
douce plus superficielle, qui a pour effet de la diluer légèrement et de la refroidir. Ce
BRGM/RP-51671-FR
131
phénomène concernerait également la plupart des sources thermales de la plaine du
Lamentin, dont les eaux indiquent des salinités et des concentrations en chlorure et en
sodium comparables à celles du fluide du puits d'Habitation Carrère mais légèrement
inférieures à celles du fluide du puits de Californie.
Comme pour le puits d'Habitation Carrère, à l’exception du phénomène de dilution,
provoqué par la présence de fluide résiduel de foration, les caractéristiques chimiques et
isotopiques du fluide du puits de Californie sont, dans l’ensemble, peu modifiées par
rapport aux résultats précédents. La position de ce fluide chloruré sodique demeure
pratiquement inchangée dans les deux diagrammes de Giggenbach (fig. 38 et 44). La
valeur d’alcalinité obtenue sur le nouvel échantillon est inférieure à celle déterminée sur
l’échantillon prélevé pendant la réalisation du puits (probable contamination par la boue de
foration) et à celles mesurées sur les échantillons de fluide du puits d'Habitation Carrère.
Néanmoins, elle est comparable aux mesures effectuées sur les fluides des sources
thermales avoisinantes. Tout comme pour le puits d'Habitation Carrère, on peut estimer, à
partir des mesures d’alcalinité, de pH et des lois thermodynamiques, une valeur minimale
de PCO2 dans les conditions de température de tête de puits (T = 73 °C). La valeur trouvée
est de l’ordre de 1,5 bar et est en bon accord avec celle (1,35 bar), qui peut être
déterminée à partir de l’analyse directe du CO2 dissous (tabl. 15). Il existe, donc, une
bonne cohérence entre les mesures d’alcalinité (essentiellement constituée d’ions
bicarbonates), de pH et de CO2 dissous.
De même que pour le puits d'Habitation Carrère, la composition chimique des gaz libres
(tabl. 15) indique que l'essentiel des gaz est composé de CO2. Les teneurs en H2S et en
He sont, de nouveau, très faibles. À partir des mesures de CO2 dissous et de GLR ainsi
que de la composition chimique des gaz et des lois thermodynamiques, il est possible
d’estimer la valeur de PCO2, avant dégazage. Une valeur de PCO2 d’environ 3,9 bar est
trouvée à 73 °C et de 5,1 bar à 100 °C. Ces valeurs sont comparables à celles estimées
pour le puits Habitation Carrère et sont légèrement inférieures à celles déterminées en
supposant que les fluides des sources thermales (source Habitation Carrère) soient à
l’équilibre avec la calcite à 90 °C (tabl. 11).
Les mesures de carbone-13 et carbone-14 ne sont pas encore disponibles mais devraient
indiquer aussi une origine magmatique du CO2. L’absence de tritium, observée sur les
eaux des sources thermales avoisinantes et sur le fluide du puits d'Habitation Carrère,
est également confirmée sur le fluide de ce puits.
Pour la plupart des espèces traces (Sr, Ba, Li, Rb, Cs, As, B), les nouvelles valeurs
obtenues sont légèrement supérieures aux précédentes et correspondent, le plus souvent, à
l'élimination du fluide résiduel de foration pendant la mise en production du puits (fig. 42
et 43). La concentration et la valeur isotopique en bore, mesurées sur l'échantillon d'eau
CALIF-2 (tabl. 6), sont comparables à celles déterminées sur le fluide du puits
d'Habitation Carrère et par conséquent, les mêmes conclusions s’appliquent à ce fluide.
Les concentrations en Fe et en Mn sont faibles par rapport aux autres valeurs déjà
mesurées et suggèrent la précipitation de phases minérales incorporant ces éléments. La
132
BRGM/RP-51671-FR
concentration en Ge est comparable à celle des autres fluides du puits d'Habitation
Carrère et des sources thermales avoisinantes de la plaine du Lamentin (tabl. 6 et 8).
Les mesures isotopiques en soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, réalisées sur
l'échantillon d'eau CALIF-2 (tabl. 6), traduisent surtout une origine marine des sulfates
dissous du fluide de formation. Un léger processus de réduction bactérienne (Fouillac et
al., 1990), mais beaucoup moins important que celui observé sur l’échantillon
HABCAR-5 (les concentrations en sulfates sont, d’ailleurs, beaucoup plus élevées),
peut être également évoqué. Compte tenu de la proportion d’eau de mer (concentration
en SO4 de l’ordre de 2 700 mg/l) qui constitue, à l’origine, le fluide du puits de
Californie, il est évident qu’une partie des sulfates initiaux a disparu.
L'application des géothermomètres chimiques sur les résultats analytiques obtenus pour
l’échantillon d'eau CALIF-2 mène à des conclusions semblables aux antérieures et des
températures en profondeur de l'ordre de 90-130 °C peuvent être estimées (tabl. 12).
L'application du géothermomètre isotopique 18O(H2O)-18O(SO4) aboutit à une
température en profondeur de 141 °C, ce qui ne semble pas étonnant dans la mesure où
l'équilibre isotopique sur lequel est basé ce géothermomètre n’a pas été encore
probablement atteint. Tout comme pour le puits d'Habitation Carrère, l'application des
géothermomètres à gaz (D’Amore and Panichi, 1980 ; Marini, 1987 ; Giggenbach,
1991) donne des valeurs de température en désaccord, ce qui suggère que ces gaz
n’aient pas atteint l'équilibre thermodynamique à une température donnée.
3.5. CONCLUSION
En conclusion, les deux venues d'eau prélevées dans les puits d'Habitation Carrère et de
Californie se situent à des profondeurs similaires. Malgré la différence de température
mesurée dans les puits, elles possèdent des compositions chimiques et isotopiques assez
proches. Ce sont des eaux chlorurées sodiques carbo-gazeuses (PCO2 minimale d’au moins
1 bar), avec une salinité de l'ordre de 12-13 g/l et un pH mesuré autour de 6,0 - 6,1. La
valeur de ce pH est, très probablement, plus basse dans la formation si on considère qu'un
dégagement de CO2 a pu avoir lieu avant le prélèvement de ces eaux. Les émanations
gazeuses observées dans la plaine du Lamentin sont essentiellement constituées de CO2
d’origine magmatique. Les valeurs de PCO2 en profondeur peuvent être relativement
importantes (> 1 bar).
Par rapport au fluide du puits LA-101 ou aux eaux des sources thermales avoisinantes,
qui possèdent des caractéristiques chimiques et isotopiques semblables, il apparaît que
les venues d'eau des deux puits d'exploration, prélevées au cours de la réalisation de ces
puits, ont été légèrement diluées par le fluide résiduel de foration. Les prélèvements
d'eau réalisés après la mise en production de ces puits montrent que la venue d'eau du
puits de Californie a une salinité comparable à celle de l'eau du puits LA-101 ou de
certaines sources thermales avoisinantes. La venue d'eau du puits d'Habitation Carrère a
une salinité légèrement plus faible et semble subir un léger processus de mélange avec
une eau douce superficielle, tout comme d’autres sources thermales avoisinantes. La
signature isotopique en soufre-34 et oxygène-18 des sulfates dissous, dans la plupart des
BRGM/RP-51671-FR
133
échantillons d’eau des puits d’exploration et des sources thermales avoisinantes,
témoigne de l’origine marine de ces eaux mais aussi de la présence d’un processus de
réduction bactérienne des sulfates (transformation des sulfates en sulfures). Ce
processus est faiblement visible sur les échantillons d’eau provenant du puits de
Californie et des sources thermales avoisinantes. Probablement favorisé par les
conditions modérées de température, il est nettement plus important sur l’un des
échantillons prélevé au cours de la mise en production du puits d'Habitation Carrère, où
une baisse anormale de la concentration en sulfates est également observée.
Les températures en profondeur de ces venues d'eau sont estimées être de l'ordre de
90-130 °C au moyen des géothermomètres chimiques, qui peuvent être utilisés dans le
contexte de la plaine du Lamentin. Ces valeurs de température sont concordantes avec
celles obtenues à partir des compositions chimiques des eaux des sources avoisinantes.
Les concentrations relativement élevées en magnésium et en sulfates de ces eaux ainsi
que leur absence d'enrichissement net en oxygène-18 des roches sont plutôt en accord
avec l'estimation modérée de température donnée par les géothermomètres chimiques.
Le fait que la venue d'eau du puits d'Habitation Carrère, traversée environ à la même
profondeur que l'une des venues d'eau du puits de Californie (400 m), soit beaucoup
plus froide que cette dernière et celle rencontrée par le puits LA-101 (environ 50 °C
contre 90 °C), semble indiquer que la source de chaleur se situerait probablement au
nord de la plaine du Lamentin et qu'il s'agirait d'un écoulement latéral de direction
plutôt NW-SE.
n'est pas trop éloigné de la mer. Les données isotopiques de deutérium et d’oxygène- 18
vent du massif des pitons du Carbet, localisé à 15 km de cette plaine. Le contexte
géologique (direction générale des failles NW-SE, mise en place des coulées,
distribution spatiale des sources thermales de la plaine du Lamentin) est en bon accord
avec une alimentation en eau douce du réservoir géothermique de ce type. L’absence
d’origine marine des eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon suggère que le
mélange entre l’eau de mer et l’eau douce s’opère dans une zone plutôt située au sud-est
de ces sources et au nord-ouest de la plaine du Lamentin.
En revanche, aucun indice de réservoir haute enthalpie n’a été mis en évidence à partir
des compositions chimiques et isotopiques des eaux des sources thermales de Didier et
d’Absalon, qui suggèrent plutôt des températures en profondeur de l’ordre de
100-130 °C, semblables à celles estimées dans la plaine du Lamentin.
134
BRGM/RP-51671-FR
4. Profils de mesures de température et de
pression en statique dans les trois nouveaux
puits d'exploration géothermique
4.1. ANTÉCÉDENTS
Pour simplifier, les forages de pointe Desgras, Carrère et Californie ont également été
numérotés LA-01, LA-02 et LA-03, respectivement (fig. 1 de l’annexe 10C1).
Des transitoires de température, thermométries, ont été exécutés lors de la réalisation
des trois forages afin de déterminer la distribution des températures en profondeur. La
température de formation non perturbée par la circulation des fluides de forage
(température extrapolée) a été obtenue par la méthode HORNER.
4.2. OBJECTIFS
Pour valider les températures extrapolées obtenues lors des travaux de forage, il a été
décidé de réaliser un programme de profils de mesures de température en statique sur
les trois puits forés. Ces mesures ont été réalisées à l’aide d’une sonde KUSTER. En
outre, ces profils de mesures de température en conditions thermiques non perturbées
devaient permettre :
- l’analyse des régimes thermiques (conduction, convection et inversion de gradient) ;
- le calcul du gradient géothermique dans les intervalles de régime thermique conductif ;
- la comparaison des profils de température des trois puits entre eux ainsi qu’avec le
puits de référence LA-101.
Par ailleurs, ont été effectués des mesures de niveau hydrostatique et des profils de
pression hydrostatique dont les données complètent la caractérisation des conditions
thermo-hydrauliques rencontrées par les trois forages.
Deux campagnes de mesures de température et de pression ont été effectuées :
- l’une sur les trois puits, entre le 15 et le 22 juillet 2001, par H. Correia et J. Bruisson
(ANTEA) ;
- l’autre, uniquement sur le puits de Californie, le 13 mars 2002, par B. Herbrich (CFG),
après l’élimination de l’obstruction rencontrée à environ 286 m de profondeur (travaux
du 6 au 16 mars 2002 ; CFG, 2002).
1
Les figures sont présentées dans l’annexe 10C.
BRGM/RP-51671-FR
135
4.3. RÉSULTATS DU LOGGING STATIQUE DE MESURES
DE TEMPÉRATURE
Lors de la réalisation des opérations de logging, il a été pris en compte la géométrie de
complétion de chaque puits afin de positionner (en profondeur) les réductions de
diamètre des tubages et le cas échéant, les profondeurs des transitions tubage/découvert
(ann. 10A).
Les enregistrements bruts de la pression et de la température avec les références de
l’élément KPG et KT sont disponibles au BRGM.
Les tableaux comportant toutes les données relatives aux mesures de température (et de
pression) statiques réalisées sur les trois puits sont présentés dans l’annexe 10B.
Dans le souci de réduire le risque de perte d’équipement, il a été initialement prévu de
ne pas « logger » les découverts des puits LA-02 et LA-03.
Finalement, comme la complétion du puits LA-01 est en « open-hole en diamètre HQ »
à partir de 400 m de profondeur, il a été décidé de réaliser le profil jusqu’à 900 m de
profondeur afin d’obtenir un recouvrement entre le profil de température statique et
celui obtenu lors du forage.
En cours d’exécution du profil de température statique du puits LA-01, vers 600 m de
profondeur, des doutes sont apparus sur le bon fonctionnement de l’indicateur de profondeur
du treuil. La décision de stopper le profil à 700 m de profondeur a donc été prise.
Lors de la remontée, on a constaté un décalage de -25 m dans la profondeur indiquée
par rapport à la référence « 0 m » en début de descente (0 m élément en butée de
stuffing box), ce qui a provoqué l’incident mentionné antérieurement.
4.4. PROFIL STATIQUE DE MESURES DE TEMPÉRATURE
DANS LE PUITS LA-01 (POINTE DESGRAS)
Le forage LA-01 a été arrêté à la profondeur de 939,55 m, le 5 janvier 2001. Le profil
de température statique a été réalisé le 20 juillet 2001, soit 6 mois et 15 jours après la fin
de circulation. Cet intervalle de temps garantit que, dans les conditions de réalisation du
profil statique de température, le puits LA-01 a récupéré son état thermique naturel.
Dans la figure 2 de l’annexe 10C, est présenté le profil de température statique et, pour
comparaison, celui obtenu à partir des valeurs de la température extrapolée en cours de
forage. Les deux profils sont presque parallèles, le profil de température statique étant
décalé de -3 °C environ par rapport au profil obtenu à partir des températures
extrapolées.
Ce décalage de -3 °C entre les deux profils doit découler d’un problème de « ligne de
base ». En effet, l’élément de température utilisé lors de la réalisation des thermométries
en cours de forage et pour cette campagne de mesures, a été le même (KT Réf. V1756).
136
BRGM/RP-51671-FR
Cet élément couvre une plage de température de 0 à 103 °C. Le montage du stylet et le
tracé de la ligne de base à la température ambiante ≅ 30 °C obligent le « forçage en
butée 0 °C » du stylet de l’enregistreur lors de son montage sur l’élément de
température ainsi que lors du traçage de la ligne de base. Ces manipulations par
différents opérateurs sont susceptibles d’erreurs pouvant produire un décalage de
quelques °C entre les mesures de température réalisées.
Malgré ce décalage, on peut conclure qu’il n’existe pas une différence significative
entre les températures des deux profils ; par conséquent, les températures extrapolées,
obtenues lors des thermométries réalisées en cours de forage, sont validées.
La géométrie du profil de température du puits LA-01, pointe Desgras (fig. 2 de
l’annexe 10C), montre que la température augmente peu à peu avec la profondeur. Cette
augmentation de la température avec la profondeur est caractéristique des régimes
thermiques où le mécanisme de transmission de chaleur se réalise essentiellement par
conduction.
En géothermie, les transferts thermiques par conduction sont typiques soit des formations
imperméables, qui constituent, en général, la couverture thermo-hydraulique (cap rock)
d’un aquifère (réservoir), soit en absence de réservoir géothermique. L’augmentation
régulière de la température correspond alors au gradient géothermique local.
En effet, lors de la réalisation du forage de LA-01, il n’a pas été constaté de pertes de
circulations significatives, ce qui indique que le puits n’a pas traversé des formations
perméables. Ce fait est en parfait accord avec le régime thermique conductif constaté
tout au long du profil statique de température.
Par ailleurs, signalons que le gradient géothermique2 de LA-01 est de 2,86 °C/100 m,
donc identique au gradient géothermique normal (3 °C/100 m).
La faible température (47 °C à 700 m de profondeur) et le manque de perméabilité
constaté tout au long du forage LA-01 amènent à conclure, qu’actuellement, il n’existe
pas de ressource géothermique exploitable (basse, moyenne ou haute enthalpie) sur le
site de pointe Desgras.
DANS LE PUITS LA-02 (HABITATION CARRÈRE)
Le puits LA-02 a été arrêté à la profondeur de 816,15 m, le 23 février 2001. Le profil de
température statique a été réalisé le 19 juillet 2001, soit environ 4 mois et 24 jours après
la fin de circulation. Cet intervalle de temps garantit que, dans les conditions de
réalisation du profil statique de température, le puits LA-02 a récupéré son état
thermique naturel.
2
La température de base que nous adoptons pour calculer le gradient géothermique en Martinique est de
26 °C.
BRGM/RP-51671-FR
137
Comme on peut le vérifier dans la figure 3 de l’annexe 10C, il y a un excellent accord
entre les températures statiques mesurées et les températures extrapolées en cours de
forage, donc celles-ci sont validées.
Au contraire du profil de température statique du puits LA-01, celui du puits LA-02
montre des perturbations thermiques (fig. 3 de l’annexe 10C), notamment :
- un régime thermique essentiellement « par conduction » avec un gradient
géothermique relativement élevé jusqu’à 300 m de profondeur, ce qui indiquerait une
zone de faible perméabilité, agissant comme couverture d’un aquifère chaud ;
- une zone isotherme ≈ 50 °C, qui se développerait de 300 à 425 m de profondeur,
indiquant un régime thermique convectif lié à la circulation de fluide dans un horizon
perméable (1er aquifère). Il convient de signaler que lors de la foration de cette zone, il
a été enregistré des pertes de circulation qui ont posé des difficultés lors de la
cimentation du tubage 4 ½ " ;
- en dessous de 425 et 600 m de profondeur, la température présente une légère
inversion : -4 °C ;
- une zone isotherme de 46 °C entre 600 et 650 m de profondeur, indiquant une circulation
convective de fluide probable à travers un horizon perméable (2e aquifère ?) ;
- en dessous de 650 m, la température augmente pas à pas, indiquant un régime
thermique à nouveau du type conduction.
Le puits LA-02 a définitivement traversé, entre 300 et 650 m de profondeur, un système
aquifère hydrothermal de basse température. Les cimentations réalisées pour permettre
la pose du tubage de 4 ½" ont certainement réduit la perméabilité du 1er aquifère. Le
2e aquifère, zone isotherme de 46 °C entre 600 et 650 m de profondeur, est
hypothétique.
Il faut souligner que le gradient géothermique des deux zones de régime thermique par
conduction est du même ordre de grandeur. Entre elles, s’inscrit une zone à régime
thermique convectif - aquifère - caractérisé par la circulation de fluide à une
température d’environ 50 °C.
La réalisation d’essais de production pour évaluation de la capacité de production du
système aquifère traversé par le puits LA-02 risque d’amener à des résultats non
représentatifs car l’aquifère de 300 m est partiellement couvert par le casing 4 ½ " et sa
perméabilité a certainement été endommagée lors de sa cimentation.
Si on extrapole la température mesurée à 650 m de profondeur vers 1 000, 1 500 et
2 000 m (en admettant que le régime thermique est de type « conduction »), on obtient
respectivement les températures de 67, 98 et 128 °C.
Il semble, donc, que, dans la région de Carrère, il n’existe pas un système géothermique
profond avec une capacité de production d’électricité en conditions économiquement
rentables. L’aquifère identifié est de basse enthalpie.
138
BRGM/RP-51671-FR
DANS LE PUITS LA-03 (CALIFORNIE)
Le puits LA-03 a été arrêté à la profondeur de 1 000,25 m, le 6 avril 2001. Le profil de
température statique a été réalisé le 19 juillet 2001, soit environ 3 mois et 14 jours après
la fin de circulation. Cet intervalle de temps garantit que, dans les conditions de
réalisation du profil statique de température, le puits LA-03 a récupéré son état
thermique naturel.
Lors de la réalisation du profil de température statique, une obstruction a été identifiée à
286 m de profondeur dans le casing de 4 ½ " du puits LA-03. Ceci ne nous a pas permis
d’obtenir un profil de température complet du puits. Cependant, pour la zone de
recouvrement entre le profil de températures extrapolées et celui de températures
statiques mesurées (fig. 4 de l’annexe 10C), on constate que :
- le profil de températures extrapolées est similaire à celui des températures statiques
mesurées ;
- les températures mesurées en dessous de 150 m de profondeur sont non stabilisées sur
l’enregistrement (le palier de température à chaque profondeur croît jusqu’à la fin du
temps d’enregistrement, soit de 5 ou 10 mn) ;
- les deux profils de température (extrapolée et mesurée) montrent un régime conductif à
« fort gradient géothermique ». Cette zone correspond à la couverture de l’aquifère de 400
m de profondeur dont la température maximale est proche de 90 °C.
À partir de ces données, il est possible d’affirmer que, dans la région de Californie, il
existe un système aquifère de basse à moyenne enthalpie dont la capacité de production
mérite d’être évaluée afin de définir les possibilités d’utilisation.
La réalisation d’essais de production pour évaluer la capacité de production et les
paramètres thermo-hydrauliques du système aquifère exigent d’abord que l’obstruction
identifiée à 286 m soit éliminée.
L’obstruction rencontrée a été éliminée par la CFG du 6 au 16 mars 2002 au moyen
d’opérations de nettoyage du puits (CFG, 2002). Les mesures de température effectuées
à l’aide de la sonde KUSTER le 13 mars 2002 sont reportées sur la figure 46 et
confirment les résultats obtenus pendant la réalisation du puits. En raison de l’absence
d’autorisation de rejet du fluide produit par ce puits, un test de production de longue
durée n’a pas pu être mené à bien.
4.7. PROFILS DE MESURES DE PRESSION HYDROSTATIQUE
Chaque puits a été l’objet d’un profil de pression statique dans le but de :
- obtenir la profondeur du niveau hydrostatique ;
- pour les puits avec pression en tête de puits, caractériser le type de pression (artésienne
ou gaz) ;
BRGM/RP-51671-FR
139
50
100
30
Temp. extrapolée d'après mesures pendant forage
40
50
60
70
80
90
Prof. (m)
dans fluide foration
Anomalies conduc.
Temp. fluide foration
Indices perméabilité
Log
Failles
Prof. (m)
50
37°
fluide
froid
100
150
150
200
200
45°
250
250
300
300
47,5°
350
400
350
51°
fluide
géoth.
400
450
450
500
500
550
550
600
fluide
géoth.
600
650
650
700
700
750
750
800
fluide
géoth.
800
850
850
900
900
950
950
1000
1000
Fig. 46 - Report des profils de température mesurés dans le puits de Californie
pendant et après la réalisation du puits (CFG, 2002).
140
BRGM/RP-51671-FR
- déterminer le gradient hydrostatique ;
- corréler le gradient hydrostatique avec la température.
Les profils de pression hydrostatique des puits LA-01, LA-02 et LA-03 sont représentés
respectivement dans les figures 5, 6 et 7 de l’annexe 10C.
Sauf le puits LA-2 dont le niveau hydrostatique oscille entre le niveau du sol et une
légère influence artésienne, les deux autres puits LA-01 et LA-033 présentent leur
niveau hydrostatique à 0,61 m et à 19,60 m de profondeur, respectivement.
Le gradient hydrostatique obtenu est de :
- 0,1013 kg/cm².m en LA-01 ;
- 0,1005 kg/cm².m en LA-02 ;
- 0,0977 kg/cm².m en LA-03.
Sachant que le gradient de pression hydrostatique dépend4 de la densité du fluide et que
celle-ci décroît avec la température et croît avec la salinité, ces gradients, à salinité
égale, sont, donc, en accord avec les températures mesurées : le plus fort gradient,
0,1013 kg/cm².m, correspond à la colonne d’eau de plus forte densité, donc de plus
faible température (LA-01), et le plus faible gradient hydrostatique, 0,0977 kg/cm².m, à
la colonne d’eau de plus faible densité, donc de plus forte température (LA-03).
4.8. CONCLUSIONS
Sur l’ensemble des trois puits forés, seul LA-03, localisé sur le site de Californie, révèle
des températures légèrement supérieures à celles mesurées dans le puits LA-101 foré
par EURAFREP sur le site de la Lézarde (fig. 8 de l’annexe 10C).
Le maximum de température dans ces deux puits correspond à un aquifère localisé entre
200 et 300 m de profondeur en LA-101 et 300 et 400 m en LA-03.
L’inversion de gradient de température qu’on retrouve sur les deux puits en dessous de
l’aquifère (fig. 8 de l’annexe 10C), montre qu’il s’agit d’un système géothermique
basse/moyenne température de type « écoulement latéral » (lateral flow), en position
certainement distale par rapport au système géothermique principal.
Ce système est vraisemblablement plus chaud, mais il est impossible de le localiser avec
les données disponibles.
Si l’on considère que les pertes thermiques sont essentiellement dues à la dissipation de
la chaleur par conduction, la décroissance de température de LA-03 vers LA-02 définit
le sens de l’écoulement.
3
Mesuré directement.
BRGM/RP-51671-FR
141
L’écoulement latéral est certainement contrôlé par un des systèmes de failles
cartographiées mais il est impossible d’identifier celle(s) qui sert (servent) de drain.
Les résultats obtenus confirment que l’anomalie géothermique dans la zone de la plaine
du Lamentin, objet des forages réalisés par EURAFREP et CFG, est localisée entre le
puits de gradient LA-2 et le slim-hole LA-03 (voir les localisations dans la figure 1 de
l’annexe 10C).
142
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5. Conclusion
L
e BRGM a mené des travaux d’accompagnement scientifiques sur les trois forages
d’exploration géothermique (pointe Desgras, Carrère, Californie) réalisés par la
CFG dans la plaine du Lamentin (Martinique). Ces travaux se répartissent suivant trois
domaines principaux : la géologie, la géochimie des fluides, des mesures de profils de
pression et de température en statique, après la phase de foration. Le BRGM a
également réalisé une campagne de mesures sur site et d'échantillonnage des eaux des
sources thermales avoisinantes. L’étude géologique réalisée a contribué à préciser sur
chaque forage les caractéristiques des réseaux de fractures, la nature des terrains
traversés ainsi que d’apporter des données sur la composition géochimique des laves
prélevées en profondeur et sur la nature des altérations hydrothermales.
Ces travaux ont permis une meilleure connaissance et compréhension du système
géothermique basse à moyenne enthalpie, qui avait été déjà mis en évidence par la
réalisation du puits LA-101, en 1969. Par contre, aucun indice de fluide géothermal de
haute température n'a été observé. Les conditions de température mesurées au fond des
puits ne dépassent pas 80 °C et les gradients thermiques estimés sont relativement
faibles. Les gradients les plus forts ont été déterminés dans la zone où se trouvent les
puits LA-101 et de Californie. L’absence de laves massives, comme celles observées à
pointe Desgras ou à Carrère, montre que les formations géologiques traversées à
Californie traduisent l’individualisation d’un fossé et son remplissage par des dépôts
volcano-clastiques.
L'examen des carottes des puits de pointe Desgras et d'Habitation Carrère témoigne de
la présence d'un ou plusieurs systèmes géothermiques haute enthalpie fossiles, dont les
indices en surface avaient conduit à retenir le secteur du Lamentin comme cible
potentielle pour l'exploration géothermique. On constate que le substratum géologique,
dans ces zones, a bien été le siège d’une intense fracturation (réservoir fracturé) mais
qui a eu tendance à se colmater par des dépôts hydrothermaux lors de paléo-épisodes de
circulations de fluides. En effet, à pointe Desgras où aucune perméabilité actuelle n’a
été mise en évidence, des minéraux de haute température (épidote) ont été rencontrés
mais la quasi-totalité des fractures observée est bouchée par des carbonates parfois
géodiques. À Carrère, des failles importantes soulignées par un important halo
d’altération sont le siège de circulations actuelles mais avec des conditions de
température basses.
Se superposant à un système fossile de haute température, le système hydrothermal
basse à moyenne température de la plaine du Lamentin reconnu par forage est contrôlé
par un système de failles NW-SE à WNW-ESE, qui détermine la structure profonde
probable en graben de cette zone. Les indices de l’activité hydrothermale (alignements
des sources, structures des isothermes, outflow dans Californie) sont concentrés dans la
partie septentrionale du prospect.
BRGM/RP-51671-FR
143
Le système hydrothermal actuel est constitué d'un fluide géothermal porté à une
température autour de 90-130 °C en profondeur, d'après la plupart des géothermomètres
chimiques, qui peuvent être utilisés dans le contexte de cette zone. Ce fluide, chloruré
sodique, carbo-gazeux (PCO2 minimale d'un bar), d'une salinité d'environ 13 g/l et
possédant un pH proche de 6, est composé, à l’origine, d'environ 35 % d'eau de mer et de
65 % d'eau douce d'origine météorique. Les fortes pressions de CO2 en profondeur
estimées dans la plaine du Lamentin (> 1 bar), ainsi que les processus d'interaction avec
les roches volcaniques telles que les andésites, l'enrichissent, par rapport à une eau de mer
diluée, en calcium, bicarbonates, silice dissoute, lithium, bore, rubidium, césium et de
nombreux métaux et l'appauvrissent en magnésium et en sulfates. Les concentrations
relativement fortes en ces deux dernières espèces et l'absence d'un enrichissement net en
oxygène-18 des roches semblent être en bon accord avec les températures modérées
estimées en profondeur. Les légères différences de salinité observées sur les fluides des
puits d’exploration et des sources thermales avoisinantes peuvent s’expliquer par un degré
variable de mélange entre le fluide géothermal profond et une venue d’eau douce
superficielle. Les fluides des puits LA-101 et de Californie ne semblent pas être affectés
par ce processus de mélange. Ceux du puits d'Habitation Carrère et de certaines sources
thermales avoisinantes le sont très légèrement.
Le fait que le puits de pointe Desgras soit relativement froid et que la venue d'eau du
puits d'Habitation Carrère, traversée environ à la même profondeur que l'une des venues
d'eau du puits de Californie (400 m), soit beaucoup moins chaude que cette dernière et
celle rencontrée par le puits LA-101 (environ 50 °C contre 90 °C), semble indiquer que
la source de chaleur se situerait probablement au nord de la plaine du Lamentin et qu'il
s'agirait d'un écoulement latéral de sens général plutôt NW-SE. L'inversion de gradient
de température que l'on retrouve sur les deux puits en dessous de la zone correspondant
à la présence de l'aquifère est en bon accord avec l'hypothèse de l'écoulement latéral.
n'est pas trop éloigné de la mer. Les données isotopiques de deutérium et d’oxygène-18
vent du massif des pitons du Carbet, localisé à une quinzaine de kilomètres de cette
plaine. Le contexte géologique (direction générale des failles NW-SE, mise en place des
coulées, distribution spatiale des sources thermales de la plaine du Lamentin) est en bon
accord avec une alimentation en eau douce du réservoir géothermique de ce type.
L’absence d’origine marine des eaux des sources thermales de Didier et d’Absalon
suggère que le mélange entre l’eau de mer et l’eau douce s’opère dans une zone plutôt
située au sud-est de ces sources et au nord-ouest de la plaine du Lamentin.
En revanche, aucun indice de réservoir haute enthalpie n’est observé à partir des
compositions chimiques et isotopiques des eaux des sources thermales de Didier et
d’Absalon, qui suggèrent plutôt des températures en profondeur de l’ordre de 100-130 °C,
semblables à celles estimées dans la plaine du Lamentin.
144
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La mise en production des puits d'Habitation Carrère et de Californie, même si elle a été
limitée en raison de l’absence d’autorisation de rejet et du coût élevé de citernage vers
une décharge, a permis de prélever des échantillons d’eau aussi représentatifs que
possible des venues d’eau profondes et a donné, dans un premier temps, une estimation
grossière des débits de décharge de ces puits, qui ne semblent pas être très élevés. Il
semble important, à l'avenir, de mieux caractériser la capacité de production de la
ressource géothermique de moyenne température mise en évidence dans la plaine du
Lamentin en menant des tests de production sur les puits d'Habitation Carrère et de
Californie mais aussi sur de nouveaux ouvrages, plus adaptés, dont le choix du nombre
et de la localisation doit faire l'objet de travaux complémentaires.
Remerciements :
Nous tenons à remercier pour leur accueil et leur aimable collaboration :
- la Compagnie française de géothermie et, en particulier, M. Degouy et H. Traineau ;
- la société FORACO ;
- Monsieur R. Verdier (assistant géologue) pour la qualité du travail réalisé sur les
carottes et les cuttings ;
- Mme Baly de l’usine d’embouteillage de Fontaine Didier ;
- M. Daniel Libon, propriétaire du sondage superficiel d’Habitation Carrère ;
- M. Luc Closset, directeur du SGR/Antilles.
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145
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BRGM/RP-51671-FR
151
152
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXES
BRGM/RP-51671-FR
153
154
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 1
Liste des génératrices relevées sur les forages
du Lamentin de pointe Desgras,
de Habitation Carrère et de Californie
BRGM/RP-51671-FR
155
156
BRGM/RP-51671-FR
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
Cote
début
Cote Caisse Caisse
fin
début
fin
391,55
392,10
394,80
418,55
450,52
453,55
461,72
463,25
498,55
525,30
538,40
549,40
567,59
570,28
582,15
625,55
625,97
628,70
655,08
669,06
708,70
710,75
744,33
786,57
392,10
394,80
418,40
450,20
453,55
461,55
463,02
498,55
524,92
538,05
548,75
567,55
569,92
581,79
625,31
625,92
627,30
655,02
669,06
708,70
710,25
744,33
786,57
786,91
1
1
1
7
16
17
19
19
28
35
39
42
46
47
50
61
61
62
69
73
83
83
92
103
1
1
7
16
17
19
19
28
35
39
41
46
47
50
61
61
62
69
73
83
83
92
103
103
786,71
792,50
795,35
825,55
830,32
834,40
837,55
854,34
868,98
879,67
887,25
891,60
896,53
902,25
903,42
318,50
922,91
937,75
938,54
792,50
793,78
825,55
830,29
832,86
837,55
854,34
868,98
879,67
886,88
891,60
896,48
902,14
902,46
914,09
322,91
927,25
938,31
939,72
103
104
105
113
114
115
116
120
124
127
129
130
131
133
133
136
137
141
141
104
105
113
114
115
116
120
124
127
129
130
131
133
133
136
137
141
141
141
BRGM/RP-51671-FR
Génératrices Carottes Forage pointe Desgras
Morceaux de carottes
Problèmes liés à l'extraction dans faciès sain
Tronçon cohérent, sans
génératrices 23 et 24
continuité
possible
avec
les
Morceaux de carotte, Core disking dan sfaciès rouge argileux
Morceaux de carotte, cassée sur fracture
Morceaux de carotte, Pb de carottage
Morceaux de carotte
Morceaux de carotte
Morceaux de carotte
Morceaux de carotte, pb de forage : F=3,90-R=0,55
Morceaux de carotte
Morceaux de carotte
Fin de forage, Cote foreur 939,55 m
157
N°
Cote
début
Cote
fin
1
2
3
4
5
6
7
8
9
391,88
393,70
400,60
404,17
404,74
407,01
407,53
410,71
414,60
393,70
396,00
404,17
404,74
407,01
407,53
410,71
413,93
415,32
1
2
3
4
4
5
5
6
7
2
2
4
4
5
5
6
6
7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
400,40
402,10
402,65
406,99
413,85
417,25
427,82
428,45
429,88
431,43
436,17
442,69
455,63
470,35
471,30
477,15
487,30
496,50
502,10
513,43
545,00
575,15
581,77
586,31
593,70
598,52
602,31
604,15
605,15
608,65
611,98
614,30
615,53
401,96
402,65
406,99
412,32
414,90
418,75
428,45
429,88
431,23
434,50
442,65
455,63
466,04
470,95
472,28
480,02
496,39
496,85
513,32
544,95
573,70
581,19
586,30
588,90
598,05
602,16
604,15
605,15
608,12
610,67
614,30
615,53
616,85
12
12
12
13
15
16
18
18
18
19
20
21
23
27
27
28
30
32
32
35
41
47
48
49
51
52
53
53
53
54
55
55
55
12
12
13
15
15
16
18
18
18
19
21
23
26
27
27
28
31
32
35
41
47
48
49
50
52
53
53
53
54
54
55
55
56
158
Caisse Caisse
début
fin
Génératrices Carottes, Forage Habitation Carrère
Roche déstructurée, Argiles blanches
Pas de mesure structurale
Morceaux de carottes avec structures
Morceaux de carottes, Fin de LA02A,
Reprise de LA02B, Morceaux de carottes avec structures
Morceaux de carottes, Fin du HQ
Pas de mesure structurale, Morceaux de carottes cohérents
1 Morceau de carotte
1 Morceau de carotte
BRGM/RP-51671-FR
N°
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Cote
début
Cote
fin
618,70
619,88
647,54
651,60
655,85
660,53
665,25
669,50
676,78
716,16
733,52
735,99
750,16
753,15
755,42
759,03
772,65
777,18
779,50
619,80
646,78
561,58
654,03
660,51
665,15
669,17
671,99
715,65
733,51
735,96
750,16
752,92
755,40
759,03
769,82
776,86
778,91
814,43
Caisse Caisse
début
fin
BRGM/RP-51671-FR
56
56
62
63
64
65
66
67
68
77
80
81
84
84
85
85
88
89
90
56
62
63
63
65
66
67
67
76
80
81
83
84
85
85
88
89
89
97
Génératrices Carottes, Forage Habitation Carrère
Pas de mesure structurale, Morceaux de carottes
Pas de mesure structurale, Morceaux de carottes
Morceaux de carottes, Fin du sondage à 816,15 m
159
N°
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Cote
début
426,56
432,15
433,86
441,55
499,03
513,55
528,50
537,55
539,75
552,47
555,49
573,69
588,08
605,63
653,25
678,05
682,59
684,48
735,14
749,80
760,90
782,10
801,39
957,70
160
Cote fin Caisse Caisse
début
fin
432,10
433,75
435,36
449,59
510,30
525,55
531,22
539,75
552,47
555,49
573,51
586,15
609,59
610,80
657,86
682,59
684,48
687,55
749,77
760,85
761,40
788,03
824,87
973,43
8
10
10
12
27
32
36
38
39
42
47
47
51
56
69
76
77
78
92
95
98
103
107
140
10
10
10
13
31
35
36
38
42
43
47
51
55
57
70
77
78
79
95
98
98
105
112
143
Génératrices Carottes, Forage Californie
continuité
continuité
continuité
Morceaux de carottes, Pas de mesure sur génératrice cohérente
Pas de mesure sur génératrice cohérente
Fin du forage 1000,25 m
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 2
Puits de la pointe Desgras
Légende des diagrammes polaires :
BRGM/RP-51671-FR
161
162
BRGM/RP-51671-FR
LAMENTIN POINTE DESGRAS
FORAGE LA01
GENE 1
Fente carré noir, fissure triangle vert
GENE 3
LA01
11 data
74 data
Fente carré noir, fissure triangle vert, Find
rond rouge,
BRGM/RP-51671-FR
163
GENE4
64 data
Rond bleu fsen
GENE8
33 data
164
BRGM/RP-51671-FR
GENE9
36 data
GENE 10
12 Data
BRGM/RP-51671-FR
165
GENE 11
16 data
GENE12
17 data
166
BRGM/RP-51671-FR
GENE 14
14 Data
GENE 15
26 Data
BRGM/RP-51671-FR
167
GENE18
37 Data
GENE20
19 Data
168
BRGM/RP-51671-FR
GENE21
5 Data
GENE22
22 Data
BRGM/RP-51671-FR
169
GENE23
13 data
GENE30
16 data
170
BRGM/RP-51671-FR
GENE 11
16 data
GENE12
17 data
BRGM/RP-51671-FR
171
GENE 15
26 Data
GENE18
37 Data
172
BRGM/RP-51671-FR
GENE20
19 Data
GENE22
22 Data
BRGM/RP-51671-FR
173
GENE23
13 data
GENE30
16 data
174
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 3
Puits d'Habitation Carrère
BRGM/RP-51671-FR
175
176
BRGM/RP-51671-FR
LAMENTIN HABITATION CARRERE
LA02A
GENE7
15 data
GENE8
15 data
BRGM/RP-51671-FR
177
GENE9
5 data
LAMENTIN HABITATION CARRERE
LA02B
GENE4
17 data
178
LA02B
BRGM/RP-51671-FR
GENE5
9 data
GENE11
24 Data
BRGM/RP-51671-FR
179
GENE12
20 Data
GENE13
11 data
180
BRGM/RP-51671-FR
GENE19
30 data
GENE20
30 data
BRGM/RP-51671-FR
181
GENE21
33 data
GENE29
14 data
182
BRGM/RP-51671-FR
GENE30
16 data
GENE35
66 data
BRGM/RP-51671-FR
183
GENE42
49 data
GENE43
41 data
184
BRGM/RP-51671-FR
GENE49
15 data
GENE50
10 data
BRGM/RP-51671-FR
185
GENE52
186
24 data
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 4
Puits de Californie
BRGM/RP-51671-FR
187
188
BRGM/RP-51671-FR
LAMENTIN CALIFORNIE
LA03
GENE1
8 data
GENE2
9 data
BRGM/RP-51671-FR
189
GENE3
12 data
GENE4
14 data
190
BRGM/RP-51671-FR
GENE9
22 Data
GENE11
38 data
BRGM/RP-51671-FR
191
GENE12
25 Data
GENE13
23 data
192
BRGM/RP-51671-FR
GENE14
13 data
GENE16
16 data
BRGM/RP-51671-FR
193
GENE19
18 data
GENE20
17 data
194
BRGM/RP-51671-FR
GENE24
BRGM/RP-51671-FR
12 data
195
196
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 5
Programme des travaux de géochimie des eaux
à réaliser sur les trois puits
d’exploration géothermique
pointe Desgras, Carrère et Californie
BRGM/RP-51671-FR
197
198
BRGM/RP-51671-FR
Orléans, le 16/11/2000
Programme d’échantillonnage des fluides pendant la foration
des puits de reconnaissance de la plaine du Lamentin
(Martinique)
(mi-novembre 2000/avril 2001)
M. Brach, B. Sanjuan
Principe : Afin d'assurer un suivi géochimique des fluides pendant les deux phases de foration
des puits de reconnaissance de la plaine du Lamentin, en Martinique (phase destructive de 0 à
400 m et carottée de 400 à 1 000 m), des échantillons de fluide seront prélevés en entrée et en
sortie de puits. Dans les deux cas, les prélèvements se feront le plus près possible du trou. Les
mesures de conductivité et de pH de ces échantillons ainsi que les analyses chimiques de
certaines espèces (chlorure, sodium, magnésium, sulfate, lithium, silice) sélectionnées pour leur
aptitude à différencier d'éventuelles venues d'eau du fluide de foration seront effectuées en
laboratoire, à Orléans. Quand cela sera possible (présence d’un géochimiste), les mesures de
conductivité et de pH seront réalisées sur site. Ce suivi géochimique a pour objectif principal :
-
d’identifier des venues d'eau à partir des mesures et des analyses chimiques réalisées en
laboratoire sur les fluides de foration ;
-
de définir les caractéristiques chimiques et isotopiques les plus représentatives de ces
venues d'eaux.
1. Prélèvements de fluide pendant la phase destructive
Compte tenu de la faible profondeur (0 - 400 m) et du travail posté (le personnel chargé de la
collecte des cuttings et donc des prélèvements de fluides n'étant là que dans la journée), un ou
deux prélèvements entrée et sortie (soit 2 ou 4 échantillons) dans des flacons en polyéthylène de
250 cc sont envisagés. Pour optimiser la qualité de l’échantillonnage, il conviendra, dans la
mesure du possible, de réaliser les prélèvements en cours de foration proprement dit, c’est-àdire ni pendant un ajout de tige, ni pendant une phase de circulation sans foration. Durant cette
phase, le lack time étant négligeable, les prélèvements entrée et sortie pourront être simultanés.
Si une forte venue d’eau est constatée, des jerricans sont à disposition en vue de prélèvements
en sortie uniquement. Des analyses chimiques plus détaillées ainsi que des analyses isotopiques
seront réalisées dans les laboratoires d’Orléans.
2. Prélèvements de fluides pendant la phase carottée
Pendant cette phase (en théorie, 400 - 1 000 m), deux prélèvements entrée et sortie sont
également prévus. Il conviendra d’effectuer les prélèvements de fluide à la mi-introduction
d’une tige (6 m) dans le forage et de tenir compte du Lack time pour le fluide de sortie car ce
temps dépassera la demi-heure en fin de forage.
BRGM/RP-51671-FR
199
En cas de venue d’eau, la théorie voulant que la foration se fasse en perte totale, il faudra
attendre les essais de stimulation et/ou le nettoyage du puits pour effectuer de nouveaux
prélèvements. Cependant, si de l’eau de fond remontait avant la fin de la foration, un
échantillonnage en jerrican sera réalisé. Dans ce cas, des analyses chimiques plus détaillées
ainsi que des analyses isotopiques seraient réalisées dans les laboratoires d’Orléans.
3. Lieux de prélèvement
- Prélèvements entrée (In) : sur la vanne de purge située dans le circuit boue en amont du forage,
- Prélèvements sortie (Out) : dans la goulotte sortie cave avant la reprise sur les tamis vibrants.
4. Étiquetage des échantillons et annotations cahier de chantier
Sur chaque échantillon, il conviendra de marquer : la date, l’heure, la profondeur et In ou Out,
selon le cas. Un cahier récapitulatif « Géochimie » sera à disposition sur site (lieu à définir avec
M. Degouy).
Toute fabrication de nouvelle boue ou tout changement de composition (ajout de colmatant
par exemple) devra faire l’objet d’un prélèvement spécifique et d’une annotation sur le cahier
« Géochimie ».
5. Suivi des gaz
Des prélèvements ponctuels de gaz et analyses correspondantes seront tentés au cours du
premier puits. Un suivi en continu (He, CO2, CH4) devrait être possible sur le deuxième puits
(acquisition et installation d’un dégazeur requises, installation d’un spectromètre He et d’un
détecteur LFG20).
Personnes à contacter si problème ou doute quant aux prélèvements :
M. Brach portable : 06 20 75 09 15 ou bureau : 02 38 64 35 83 ou perso : 02 38 64 64 15 (tenir
compte des 5 h de décalage horaire),
B. Sanjuan bureau : 02 38 64 34 20 ou perso : 02 38 62 87 33 (tenir compte des 5 h de décalage
horaire).
Destinataires : H. Traineau, M. Degouy (CFG), L. Closset (SGR Antilles).
200
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 6
Tableaux des données brutes obtenues au cours
du suivi géochimique des fluides de foration
pointe Desgras, Carrère et Californie
6A - Puits de la pointe Desgras
6B - Puits d'Habitation Carrère
6C - Puits de Californie
BRGM/RP-51671-FR
201
202
BRGM/RP-51671-FR
6A - Puits de la Pointe Desgras
BRGM/RP-51671-FR
203
204
BRGM/RP-51671-FR
Date
Heure
28/11/00
8h00
17/11/00
21h15
18/11/00
8h20
18/11/00
10h30
20/11/00
7h20
20/11/00
11h00
22/11/00
19h15
23/11/00
6h30
23/11/00
19h00
24/11/00
8h30
25/11/00
6h00
25/11/00
18h00
27/11/00
18h00
28/11/00
6h30
28/11/00
12h00
08/12/00
8h25
08/12/00
19h00
09/12/00
9h00
10/12/00
7h15
11/12/00
8h45
12/12/00
5h45
14/12/00
6h15
15/12/00
6h45
16/12/00
10h15
18/12/00
9h00
19/12/00
14h30
21/12/00
7h30
03/01/01
4h45
Prof.
(m)
Point de
prélèvement
Tpuits
(°C)
Eau du réseau
25,9
T labo
(°C)
Cond. 25°C
(µS/cm)
TDS
(mg/l)
6,80
95
67
8,65
8,33
9,69
8,47
8,87
8,47
8,81
8,30
9,00
8,24
9,84
9,76
9,74
9,18
9,50
1410
1760
1400
1808
1403
1808
1360
1780
1405
1894
1480
1990
1350
1750
1370
985
1215
994
1268
965
1248
935
1220
960
1305
1031
1369
945
1203
958
34,0
34,0
82,0
82,0
89,0
89,0
93,0
93,0
98,5
98,5
106,5
106,5
139,5
139,5
195,0
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
195,0
Out
24,9
8,80
1750
1230
233,0
In
26,3
9,41
1380
961
233,0
305,0
305,0
334,0
334,0
351,5
351,5
378,0
378,0
387,2
387,2
416,4
416,4
435,6
435,6
462,0
462,0
505,0
505,0
521,0
521,0
564,0
564,0
633,0
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
27,8
24,3
24,5
26,0
25,8
23,6
23,4
23,8
24,6
29,0
29,7
23,7
22,9
22,8
23,0
22,9
22,9
22,9
22,6
22,4
22,8
22,9
23,2
27,4
8,75
9,36
8,99
9,00
8,42
7,97
8,04
8,10
8,10
7,92
8,00
7,00
7,34
7,40
7,59
7,52
7,59
7,61
7,47
7,49
7,54
7,48
7,46
8,25
1285
1450
1150
1680
1420
2430
3130
2630
3150
2820
3310
2630
1580
2080
1920
1940
1840
1790
1778
2070
2110
1400
1450
2110
883
1000
795
1250
1000
1660
2125
1818
2138
1950
2244
1537
1077
1517
1486
1525
1500
1482
1508
1763
1827
1200
1228
1250
633,0
681,0
681,0
720,5
720,5
758,5
758,5
816,0
816,0
866,0
866,0
933,5
933,5
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
27,3
26,5
26,7
23,6
23,7
26,5
26,7
23,8
23,8
26,7
26,6
27,9
27,7
8,50
9,23
9,54
8,01
7,90
7,31
7,24
7,42
7,48
7,31
7,32
6,96
6,98
2090
2290
2970
1410
1256
1440
1470
1540
1567
1640
1560
4850
4640
1240
1370
1780
840
755
860
883
914
936
984
936
2910
2780
36,0
35,6
35,9
36,0
36,5
33,0
36,0
37,1
31,5
35,5
35,3
36,1
34,9
34,6
33,5
34,6
35,4
33,6
35,9
34,9
34,5
24,0
24,0
24,5
24,6
24,0
24,5
23,8
24,1
24,4
24,5
24,5
24,0
24,9
25,2
24,9
pH
Remarques
Tout > Tin
densité : 1,16
ajout eau, densité : 1,08
arrêt
boue bentonitique + polymères AQUA GS
circulation de fond avant
pluie
reprise de foration
forage carotté
après traversée de faille, odeur H2S
odeur H2S
fin de forage : 939,55 m
Suivi géochimique du puits d'exploration géothermique de la pointe Desgras (plaine
du Lamentin) au cours de sa foration.
BRGM/RP-51671-FR
205
206
Heure
Prof.
(m)
T puits
(°C)
pH
Na
mg/l
Mg
mg/l
Cl
mg/l
SO4
mg/l
SiO2
mg/l
In
In
In
28/11/00
8h00
25,9
6,80
6,89
2,25
25/11/00
25/11/00
27/11/00
28/11/00
28/11/00
08/12/00
11/12/00
12/12/00
14/12/00
15/12/00
16/12/00
18/12/00
21/12/00
03/01/01
6h00
18h00
18h00
6h30
12h00
8h25
8h45
5h45
6h15
6h45
10h15
9h00
7h30
4h45
Eau
réseau
305,0
334,0
351,5
378,0
387,2
416,4
521,0
564,0
633,0
681,0
720,5
758,5
866,0
933,5
In
In
In
7,43
8,15
36,0
36,5
33,0
36,0
37,1
31,5
34,9
34,6
33,5
34,6
35,4
33,6
34,9
34,5
9,36
9,00
7,97
8,10
7,92
7,00
7,49
7,48
8,25
9,23
8,01
7,31
7,31
6,96
520
492
743
761
795
196
201
123
512
568
328
290
369
931
4,30
3,60
31,8
34,1
35,5
2,70
3,70
3,90
1,85
1,00
3,80
5,40
12,0
50,5
238
236
>500
>500
>500
23,7
34,8
15,1
37,8
38,9
93,2
101
184
1135
182
190
160
156
174
2,67
1,65
1,27
6,49
15,5
6,06
3,05
3,70
26,3
Li
mg/l
pH
Na
mg/l
Mg
mg/l
Cl
mg/l
SO4
mg/l
SiO2
mg/l
Li
mg/l
In
Out
Out
Out
Out
Out
Out
Out
<0,02
6,44
5,64
9,25
9,55
8,15
20,6
16,1
17,2
10,5
10,2
15,3
20,5
22,8
22,2
0,02
0,02
0,04
0,04
0,04
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
0,07
8,99
8,42
8,04
8,10
8,00
7,34
7,54
7,46
8,50
9,54
7,90
7,24
7,32
6,98
441
392
841
907
940
122
232
119
517
756
284
325
330
889
12,4
13,6
46,4
47,2
43,6
1,80
4,70
3,90
1,10
1,40
2,40
5,30
11,6
46,5
235
156
>500
>500
>500
23,0
34,8
14,3
36,4
47,3
68,5
101
190
1065
150
118
204
246
206
7,95
1,81
1,24
12,6
41,6
7,34
2,13
3,69
4,84
10,0
5,79
6,89
7,36
7,06
15,3
16,4
18,1
11,3
13,9
14,7
20,3
22,8
21,9
0,02
0,02
0,04
0,04
0,04
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
<0,02
0,07
Analyses chimiques sur échantillons de boue de foration sélectionnés, prélevés en entrée (In) et en sortie (Out) du puits
de la pointe Desgras (plaine du Lamentin).
Prof.
(m)
Eau
réseau
305,0
334,0
351,5
378,0
387,2
416,4
521,0
564,0
633,0
681,0
720,5
758,5
866,0
933,5
BRGM/RP-51671-FR
Date
6B - Puits d'habitation Carrère
BRGM/RP-51671-FR
207
208
BRGM/RP-51671-FR
Date
Heure
Prof. (m)
24/01/01
12/01/01
17h00
64,00
12/01/01
20h00
76,00
13/01/01
0h45
91,00
14/01/01
16h30
96,00
16/01/01
18h30
120,00
17/01/01
9h00
160,00
17/01/01
17h00
169,50
18/01/01
17h00
203,10
19/01/01
9h45
226,00
19/01/01
17h00
234,93
20/01/01
7h00
270,00
20/01/01
15h00
290,50
21/01/01
7h00
314,00
22/01/01
8h30
336,00
22/01/01
23/01/01
11h15
4h00
382,63
386,70
08/02/01
7h30
425,00
10/02/01
7h00
458,00
14/02/01
17/02/01
18/02/01
11h15
8h00
23h55
588,00
655,85
677,55
Point de
prélèvement
Eau du réseau
Tpuits
(°C)
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
38,5
In
Out
In
Out
In
Out
Out
In
Out
In
Out
In
Out
Out
Out
Out
39,8
39,6
36,5
43,7
43,9
42
36
40,9
41,1
41,6
41,9
42,4
37,5
44,1
36,1
32,6
Tlabo
(°C)
26,0
pH
TDS
(g/l)
0,09
Remarques
6,35
Cond. 25°C
(µS/cm)
136
22,2
22,4
22,4
23,1
23,1
22,1
22,2
22,5
22,2
22,3
21,7
21,8
21,4
21,8
21,9
22,4
22,2
22,1
21,8
22,0
22,2
22,3
7,53
7,53
7,50
7,34
7,38
7,25
7,17
7,08
11,15
11,29
10,07
10,17
10,57
9,50
9,24
9,12
7,62
7,61
7,53
7,51
7,64
7,66
2420
2440
2360
2670
2400
2530
2730
3030
2790
2730
2450
2840
2520
2310
2150
2010
1241
898
1152
1094
1416
1366
1,20
1,22
1,17
1,32
1,19
1,27
1,38
1,50
1,39
1,36
1,22
1,40
1,24
1,14
1,07
1,00
0,62
0,45
0,58
0,54
0,70
0,68
destructif
22,2
7,68
1493
0,74
22,2
22,6
22,5
22,3
22,1
22,3
22,7
22,6
22,2
21,9
22,1
21,9
26,0
26,0
26,7
7,58
7,72
7,54
7,66
7,65
11,97
7,72
7,64
12,33
12,37
11,92
12,01
6,41
6,80
7,46
1435
1761
1906
1709
1875
7900
1938
1938
5250
4990
3000
3550
2670
858
814
0,72
0,88
0,95
0,86
0,93
3,95
0,97
0,97
2,62
2,48
1,54
1,76
1,61
0,55
0,53
après cimentation
eau claire
eau claire + boue
eau claire + boue
cimentation?, eau claire
circulation
carottage
eau claire
eau dans TI
"
"
Suivi géochimique du puits d'exploration géothermique d'Habitation Carrère (plaine
du Lamentin) au cours de sa foration.
BRGM/RP-51671-FR
209
Heure
Prof.
(m)
Tpuits
(°C)
pH
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In
12/01/01
12/01/01
13/01/01
14/01/01
16/01/01
17/01/01
17/01/01
18/01/01
19/01/01
19/01/01
20/01/01
20/01/01
21/01/01
22/01/01
22/01/01
23/01/01
08/02/01
10/02/01
14/02/01
17/02/01
18/02/01
17h00
20h00
0h45
16h30
18h30
9h00
17h00
17h00
9h45
17h00
7h00
15h00
7h00
8h30
11h15
4h00
7h30
7h00
11h15
8h00
23h55
64,00
76,00
91,00
96,00
120,00
160,00
169,50
203,10
226,00
234,93
270,00
290,50
314,00
336,00
382,63
386,70
425,00
458,00
588,00
655,85
677,55
38,5
39,8
39,6
36,5
664
621
589
785
623
479
493
438
274
245
235
321
372
401
13,6
31,9
14,7
14,3
27,4
27,0
25,0
19,3
11,5
7,66
21,0
22,7
24,2
27,2
42,4
56,6
111
195
112
125
111
73,4
90,0
115
112
112
6,54
10,0
11,3
13,2
0,58
0,10
0,08
<0,5
8,46
5,53
15,4
16,7
18,1
16,7
367
423
422
681
600
483
482
244
125
102
104
106
204
178
233
42,5
311
380
666
834
549
346
158
182
222
204
138
186
1,26
43,7
43,9
42
36
40,9
41,1
41,6
41,9
42,4
7,53
7,50
7,38
7,17
11,15
10,07
10,57
9,24
7,62
7,53
7,64
7,68
7,72
7,66
1,34
2,28
1,80
1,64
1,72
1,10
0,40
0,22
0,22
0,30
0,72
0,86
10,9
15,3
9,52
7,37
7,67
4,59
6,96
7,70
12,7
14,0
11,4
13,8
13,4
13,4
0,10
<0,01
0,11
0,07
0,03
0,04
0,03
0,04
0,06
0,04
0,05
0,06
0,06
0,07
44,1
36,1
32,6
7,72
12,33
11,92
389
500
454
33,8
52,1
101
99,6
109
21,1
18,0
<0,5
<0,5
175
439
283
192
170
128
0,78
1,58
1,24
11,9
4,95
13,8
0,06
0,06
Na
mg/l
K
mg/l
Ca
mg/l
Mg
mg/l
Cl
mg/l
SO4
mg/l
Br
mg/l
SiO2
mg/l
Li
Cl/Br
mg/l
Mg
mg/l
Cl
mg/l
SO4
mg/l
Br
mg/l
SiO2
mg/l
Li
Cl/Br
mg/l
In
Out Out Out Out Out
Out
Out
Out
Out
Out
Out
292
7,53
7,34
7,25
7,08
11,29
10,17
9,50
9,12
7,61
7,51
7,66
7,58
7,54
7,65
11,97
7,64
12,37
12,01
6,41
6,80
7,46
372
834
450
932
559
454
373
219
84
84
77
102
230
214
1365
187
202
401
364
443
279
358
685
774
751
302
131
178
151
190
269
50,2
65,4
261
92,6
172
1,30
0,13
<0,01
0,12
0,07
0,03
0,03
0,03
0,04
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,09
0,15
0,05
<0,01
286
821
73,2
11,8
14,2
1,46 9,38
16,3
1,94 8,29
1,46 4,59
1,42 5,68
0,82 15,1
<0,50 12,7
0,26 13,2
0,18 11,9
0,30 13,9
0,82 9,36
0,76 14,1
5,74 23,0
0,86 10,8
1,04 2,02
1,54 9,36
20,1
3,20 11,7
13,0
315
299
333
295
280
222
312
465
474
355
284
207
224
278
228
pH
Na
mg/l
622
833
602
848
658
426
492
402
123
216
235
282
351
383
693
319
363
466
661
K
mg/l
Ca
mg/l
13,4
54,6
13,5
49,8
34,2
26,8
34,3
11,5
<1
6,8
19,9
9,71
28,6
26,2
108
21,6
43,9
42,0
151
149
210
132
50,0
61,4
95,9
107
116
102
341
77,8
176
27,6
14,9
35,0
<0,5
33,5
0,12
0,11
0,10
7,00
5,91
5,56
13,3
9,69
19,4
16,7
<0,5
13,9
<0,5
<0,5
24,2
110
26,4
0,29
308
288
263
267
325
428
339
281
282
238
218
195
261
257
Prof.
(m)
64,00
76,00
91,00
96,00
120,00
160,00
169,50
203,10
226,00
234,93
270,00
290,50
314,00
336,00
382,63
386,70
425,00
458,00
588,00
655,85
677,55
BRGM/RP-51671-FR
Analyses chimiques sur échantillons de boue de foration sélectionnés, prélevés en entrée (In) et en sortie (Out) du puits d'Habitation
Carrère (plaine du Lamentin).
210
Date
6C - Puits de Californie
BRGM/RP-51671-FR
211
212
BRGM/RP-51671-FR
Date
Heure Prof. (m)
03/03/01
9h30
03/03/01
17h45
04/03/01
8h00
07/03/01
14h30
08/03/01
6h15
09/03/01
11h00
10/03/01
7h00
10/03/01
18h10
11/03/01
1h00
11/03/01
8h15
Point de
prélèvement
51,00
51,00
68,15
68,15
88,50
88,50
101,00
101,00
162,50
162,50
196,00
196,00
247,00
247,00
285,00
285,00
330,00
330,00
355,00
Eau du réseau
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
Out
In
355,00
Out
In
Out
Out
Out
Out
Out
In
Out
Out
Out
Out
Out
Out
Out
Out
12/03/01
13h45
15/03/01
15/03/01
15/03/01
15/03/01
19/03/01
16h15
16h20
17h20
19h30
10h00
380,00
380,00
399,20
399,20
400,40
405,00
543,70
20/03/01
21/03/01
22/03/01
22/03/01
01/04/01
06/04/01
07/04/01
0h30
0h45
1h00
3h00
8h00
5h00
3h00
543,70
567,90
606,55
622,15
627,85
798,00
979,75
1000,00
densité
Tlabo
(°C)
pH
Cond. 25°C
(µS/cm)
TDS
(g/l)
Ehbrut
(mV)
Alc.
(méq/l)
1,00
1,04
23,9
25,0
1,08
25,0
40,0
1,05
25,0
127
4260
4990
4580
4540
4200
3230
4890
6590
6230
5960
5810
2780
3920
1939
3280
1745
1761
1622
1840
0,063
2,12
2,49
2,28
2,26
2,09
1,61
2,44
3,28
3,10
2,97
2,89
1,39
1,95
0,97
1,64
0,87
0,88
0,81
0,92
1,06
40,1
7,15
7,82
7,70
7,69
7,76
7,58
7,68
8,34
10,74
8,59
8,40
8,37
9,11
8,57
8,48
8,80
8,10
7,91
7,84
8,00
410,0
35,5
Tpuits
(°C)
38,7
25,0
43,0
25,0
39,9
25,0
43,5
1,06
25,0
46,1
1,07
25,0
47,4
25,0
51,0
25,0
49,0
25,0
48,0
48,0
48,0
32,4
32,5
1,00
7,84
1758
0,88
26,8
28,0
31,6
29,0
25,6
7,94
7,58
6,27(29°C)
6,26 (30°C)
6,18 (38°C)
7,90
8,71
2030
2110
14870
14770
7280
5040
1450
1,01
1,05
7,37
7,36
3,65
2,51
0,72
25,6
25,6
26,2
26,2
22,6
20,0
20,0
7,12
6,39
7,65
6,17
6,50
6,68
7,96
7,54
2390
2820
830
7670
2310
4830
1990
2450
1,20
1,40
0,41
3,84
1,15
2,40
1,00
1,22
Remarques
3
Ajout 2 m d'eau
-95
-75
-85
45
0
-63
-25
70
22,15
17,35
Venue d'eau chaude
Venue d'eau chaude
Venue d'eau chaude
Venue d'eau chaude
Forage en perte partielle ; ajout d'eau du
réseau en permanence dans le bac
d'aspiration ; t° sortie goulotte comprise
entre 30 et 33°C en fonction de l'ajout
Echantillon dans carottier
Echantillon dans carottier
Forage en éruption
Suivi géochimique du puits d'exploration géothermique de Californie (plaine du
Lamentin) au cours de sa foration.
BRGM/RP-51671-FR
213
214
03/03/01
04/03/01
07/03/01
08/03/01
09/03/01
10/03/01
11/03/01
15/03/01
15/03/01
19/03/01
20/03/01
21/03/01
22/03/01
22/03/01
01/04/01
06/04/01
07/04/01
Heure
9h30
8h00
14h30
6h15
11h00
18h10
8h15
16h20
17h20
10h00
0h30
0h45
1h00
3h00
8h00
5h00
3h00
Prof.
(m)
Eau
réseau
51,00
88,50
101,00
162,50
196,00
285,00
355,00
399,20
400,40
543,70
567,90
606,55
622,15
627,85
798,00
979,75
1000,00
Tpuits
(°C)
35,5
40,0
38,7
43,0
39,9
46,1
51,0
48,0
48,0
32,4
32,5
pH
Na
K
Ca
Mg
Cl
Br
Li
Cl/Br
SO4
SiO2
(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)
pH
Na
K
Ca
Mg
Cl
Br
Li
Cl/Br
SO4
SiO2
(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)
In
7,15
In
8,96
In
1,06
In
9,6
In
4,40
In
12,21
In
2,14
In
<0,1
In
34,1
In
<0,005
In
Out
Out
Out
Out
Out
Out
Out
7,82
7,58
8,34
8,59
8,37
8,80
8,00
807
695
867
1183
1111
686
367
29,0
23,0
55,0
24,0
30,0
15,0
15,0
65,0
141
186
126
93,0
13,8
16,0
26,0
40,0
35,0
6,5
20,5
7,00
4,60
735
1019
1162
1572
1543
680
291
24,1
150
148
178
163
88,0
40,0
4,88
4,24
5,00
6,80
5,72
2,52
1,14
2,13
3,61
1,31
7,71
7,55
6,40
5,74
0,02
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,06
151
240
232
231
270
270
255
8,71
353
54,0
5,0
2,00
195
1,10
0,54
19,0
0,04
360
7,70
7,68
10,74
8,40
9,11
8,10
7,84
6,26
6,18
7,12
6,39
7,65
6,17
6,50
6,68
7,96
7,54
872
492
1428
1068
610
364
357
2804
1178
507
434
181
1329
400
975
409
628
25,0
23,0
21,0
28,0
14,0
16,0
11,0
121
62,0
63,0
44,0
48,0
71,0
44,0
30,0
10,0
30,0
107
133
72,0
140
14,6
12,4
11,8
388
170
18,0
135
49,0
164
114
223
122
119
43,0
36,0
1,00
24,0
5,50
8,50
11,5
130
58,0
10,5
30,0
8,00
64,0
22,0
35,5
4,80
5,40
1246 149
722
168
1682 196
1590 203
449 82,00
255
37,2
295
36,6
4682 142
1932 64,4
217
1,93
572
25,3
162
4,52
2108 75,6
450
21,4
1405 64,4
243
5,02
557
4,00
Out
Out
Out
Out
5,68
3,20
6,12
5,24
1,80
1,08
1,00
10,8
6,92
1,34
2,40
0,42
7,60
1,64
4,80
0,82
2,02
1,80
0,49
24,3
10,5
5,58
7,06
6,56
61,4
62,8
28,7
38,6
20,3
56,3
27,1
51,8
20,9
32,3
0,02
0,02
0,01
0,04
0,04
0,06
0,08
0,60
0,56
0,10
0,16
0,06
0,64
0,14
0,36
0,10
0,10
219
226
275
304
250
236
295
434
279
162
238
386
277
275
293
297
276
Analyses chimiques sur échantillons de boue de foration sélectionnés, prélevés en entrée (In) et en sortie (Out) du puits de Californie
(plaine du Lamentin).
BRGM/RP-51671-FR
Date
ANNEXE 7
Tableau présentant les résultats des analyses
chimiques et isotopiques effectuées
au cours d’études antérieures sur la venue
d’eau découpée par l’ancien puits LA-101,
l’eau de mer locale et les eaux thermales
de quelques sources de la plaine du Lamentin
et des sources de Didier et d’Absalon
Ces résultats sont comparés à ceux obtenus sur les venues
d’eau des deux nouveaux puits d’exploration géothermique
BRGM/RP-51671-FR
215
Etude
Date
prélèv.
Tpuits
°C
Tlabo
°C
pH
δD
‰
δ18O
‰
Na
mg/l
K
mg/l
Ca
mg/l
Mg
mg/l
Cl
mg/l
Br
SO4 Alc.
mg/l méq/l mg/l
SiO2
mg/l
Li TDScalc.
mg/l
g/l
HABCAR-2 (151,63 m)
HABCAR-3 (211,63 m)
CALIF-1A (399,20 m)
cette étude
cette étude
cette étude
25/01/01
25/01/01
15/03/01
44,0
44,0
48,0
32,9
33,6
26,8
6,29
6,33
6,27
-5,5
-4,7
-5,3
-2,1
-2,0
-1,9
2504
2120
2650
101
77
168
880
676
824
134
100
138
4715
4000
4915
285
240
274
112
78
100
1,18
1,00
1,55
10,6
8,7
10,4
Puits LA-101
Source L1 (Voie ferrée)
Source L1 (Voie ferrée)
Source Hab. Carrère (47)
Source L2 (Hab. Carrère)
Source L4 (Hab. Carrère)
Mer
Source Absalon
Source Absalon
Source Didier
Source Didier
Source Didier
Ouzounian et Fabriol (1985)
Lopoukhine et Mouret
Ouzounian et Fabriol
Iundt
Chéry (1994)
Chéry (1994)
1969
1977
1985
1977
1985
1985
1985
1977
1984
1977
1992
1993
93,0
52,0
52,5
50,0
54,2
43,9
29,0
35,0
35,4
32,0
32,7
32,5
3680
3300
3288
3530
3402
2989
11500
115
98
136
133
132
125
150
131
169
127
110
418
12,6
11,3
14,9
14,4
14,9
882
750
701
750
814
729
421
210
180
90
187
217
146 7800
148 6426 172 14,44
135 6382 167 15,50
155 6940 330 7,20
136 6559 324 13,70
120 6027 330 12,20
1400 21307 2795 2,43
90,4 14,5
22,95
77
15,0
1,9 13,50
116 24,0
4,0 19,00
116 24,2 17,0 24,90
118 25,3
5,4 23,52
120
122
73
72
58
3,0
129
104
124
132
0,85
0,84
1,23
1,26
0,98
0,14
0,08
0,08
0,10
0,05
12,6
11,9
11,9
12,4
12,3
11,1
38,1
2,0
1,3
1,7
2,1
1,9
7,00
6,21
7,10
6,09
6,02
8,19
7,20
6,16
7,40
6,52
7,35
-7,5
-2,8
-7,4
-7,0
5,2
-7,7
-8,1
-8,7
-1,8
-1,7
0,5
-2,8
-3,0
-2,8
-3,9
-3,0
29,94
23,08
22,15
16,5
14,8
18,5
70
Composition chimique et isotopique des différentes venues d'eau rencontrées dans les puits d'Habitation Carrère
et de Californie, comparées à celles de l'eau de mer, du fluide du puits LA-101 et des eaux des sources thermales
de la plaine du Lamentin, d'Absalon et de Didier (ces derniers résultats proviennent de campagnes d'exploration
géothermique précédentes).
217
BRGM/RP-51671-FR
Echantillon
218
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 8
Représentation des données géochimiques
précédentes (ann. 7) sur diagrammes binaires
BRGM/RP-51671-FR
219
220
BRGM/RP-51671-FR
10
droite des eaux
météoriques locales
(Benauges, 1981)
y = 8 x + 16
δ D (mg/l)
5
mer locale
0
puits HC et CALIF
-5
sources thermales
-10
-4
-3
-2
-1
0
1
δ O (per mil)
δ D (per mil)
18
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
mer locale
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
14000
mer locale
Na (mg/l)
12000
10000
8000
6000
4000
puits LA-101
2000
puits HC et CALIF
0
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
Valeurs isotopiques de deutérium en fonction de celles d'oxygène-18, valeurs isotopiques
de deutérium et concentrations en sodium en fonction des concentrations en chlorure
pour les deux venues d'eau rencontrées dans les puits d'Habitation Carrère et de
Californie, comparées à celles de l'eau de mer, du fluide du puits LA-101 et des eaux des
sources thermales de la plaine du Lamentin, d'Absalon et de Didier (campagnes
d'exploration géothermique précédentes : Lopoukhine et Mouret, 1977 ; Iundt, 1984 ;
Fabriol et Ouzounian, 1985).
BRGM/RP-51671-FR
221
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
mer
K (mg/l)
K (mg/l)
sources thermales
puits LA-101
puits HC et CALIF
0
5000
10000
15000
20000
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
mer
25000
0
5000
Cl (mg/l)
1000
Mg (mg/l)
Ca (mg/l)
800
600
mer
400
200
0
0
5000
10000
15000
20000
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
25000
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
35
2500
Alcalinité (méq/l)
3000
SO4 (mg/l)
15000
mer
Cl (mg/l)
mer
2000
1500
1000
500
30
25
20
15
10
mer
5
0
0
0
5000
10000
15000
20000
0
25000
5000
140
120
Li (mg/l)
100
80
60
40
20
mer
0
0
5000
10000
15000
Cl (mg/l)
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
Cl (mg/l)
SiO2 (mg/l)
10000
Na (mg/l)
20000
25000
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
mer
0
5000
10000
15000
20000
25000
Cl (mg/l)
Composition chimique en espèces majeures et en lithium des deux venues d'eau
rencontrées dans les puits d'Habitation Carrère et de Californie, comparée à celles de
l'eau de mer, du fluide du puits LA-101 et des eaux des sources thermales de la plaine
du Lamentin, d'Absalon et de Didier (campagnes d'exploration géothermique
précédentes).
222
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 9
Estimation des températures en profondeur à
partir des géothermomètres chimiques appliqués
sur les données de l’annexe 7
BRGM/RP-51671-FR
223
224
BRGM/RP-51671-FR
Echantillon
TQtz
(°C)
TCalcéd,
TCalcéd,
(1)
(2)
Tsilice
amorphe
(°C)
(°C)
(°C)
Puits LA-101
TNa-K TNa-K TNa-K-Ca TNa-K-Ca TK-Mg TNa-Li TNa-Li
(Mg)
(3)
(4)
(°C)
(°C)
(°C)
(°C)
(°C)
105
139
146
83
95
TNa-Rb
(5)
(6)
(°C)
(°C)
(°C)
Voie Ferrée
L1
149
120
87
27
117
148
154
76
98
16
89
82 (66)
H, Carrère L2
119
92
60
1
112
144
150
83
97
30
102
81 (18)
Absalon
(1977)
140
124
78
19
213
229
56
47
68
138
Didier (1977)
149
122
88
28
207
224
82
48
60
130
(1) : Arnorsson and Gunnlaugsson (1983) ; (2) :Truesdell (1975) ;
(3) : Michard (1979) ; (4) : Fournier (1979);
(5) : Fouillac and Michard (1981) ; (6) : Kharakha et al, (1982).
Températures des fluides en profondeur estimées à partir des relations
géothermométriques appliquées sur les résultats d’analyses d’eau réalisées au cours
d’études antérieures (voir tableau ann. 7).
Nom de la source
Voie Ferrée
(Iundt, 1984)
Voie Ferrée
(Fabriol et Ouzounian, 1985)
Espèce
CO2
% en volume
97,1
% en volume
97,8
H2S
non déterminé
< 0,009
H2
CH4
< 0,001
0,22
< 0,0015
0,22
Ar
0,014
0,010
N2
2,1
2,1
O2
0,25
0,15
He
< 0,001
< 0,002
Géothermomètre à gaz
TCO2-H2-CH4 (Marini, 1987)
T (°C)
< 122
T (°C)
< 122
TH2-Ar (Giggenbach and Goguel, 1989)
< 117
< 117
323
324
TCO2-CH4 (Giggenbach, 1991)
Composition chimique représentative des gaz associés aux sources thermales de la
plaine du Lamentin, obtenue au cours d’études antérieures. Les températures en
profondeur estimées à partir des relations géothermométriques appliquées sur ces
résultats sont également présentées.
BRGM/RP-51671-FR
225
226
BRGM/RP-51671-FR
ANNEXE 10
Carte d’implantation des trois puits d’exploration
géothermique pointe Desgras, Carrère
et Californie et données, sous forme de tableaux
et de figures, obtenues au cours de la campagne
de profils de mesures de températures
et de pression en statique, effectuée
en juillet 2001, sur ces puits
10A - Coupe technique des puits d’exploration géothermique de la plaine du Lamentin
10B - Données de température et de pression en statique
10C - Figures
BRGM/RP-51671-FR
227
228
BRGM/RP-51671-FR
10A - Coupe technique des puits d'exploration géothermique
de la plaine du Lamentin
BRGM/RP-51671-FR
229
230
BRGM/RP-51671-FR
LA-01
BRGM/RP-51671-FR
231
LA-02
232
BRGM/RP-51671-FR
LA-03
BRGM/RP-51671-FR
233
234
BRGM/RP-51671-FR
10B - Données de température
et de pression en statique
BRGM/RP-51671-FR
235
236
BRGM/RP-51671-FR
PROJET GEOTHERMIQUE LAMENTIN
PROFILS TEMPERATURE STATIQUE
Puits: LA-01 (Pointe Desgras)
Sabot tubage 4 ½" à 390,6 m
Open hole HQ (96 mm) à partir de 390,6 m
TDD: 939,55 m
Date : 20/07/2001
0pérateur H. CORREIA
PROFONDEUR
[m]
DUREE
[mn]
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
375
400
500
600
700
10
5
5
6
5
5
5
6
5
5
5
6
5
5
10
6
12
6
6
BRGM/RP-51671-FR
Elément Température:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Zéro
KT V 1756 (0_103°C)
V 4743
3H V 4304
01:01
3,58 mm
TEMPERATURE
DEFLECTION
[mm]
TEMP.
[°C]
8,81
30,13
9,59
32,10
10,47
34,24
11,62
13,17
14,77
16,42
36,91
40,37
43,72
46,99
OBSERVATIONS
237
PROFIL TEMPERATURE STATIQUE
Puits: LA-02 (Carrère)
Top liner: Tubing perforé 2 3/8" et 2 7/8"
TDD: 816,15 m
Date : 19/07/2001
Opérateur H. CORREIA
PROFONDEUR
[m]
TEMPERATURE
DUREE
DEFLECTION
TEMP.
[mn]
[mm]
[°C]
25
10
50
100
150
200
250
300
325
350
375
400
425
450
475
500
525
550
575
600
625
650
675
700
725
750
775
800
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
5
5
5
5
5
5
5
10
5
5
5
5
5
238
Elément
Température:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Zéro
12,57
13,93
14,59
15,89
16,58
17,36
17,71
17,88
17,88
17,76
17,68
17,47
17,02
16,85
16,61
16,42
16,25
16,16
16,16
16,16
16,39
16,52
16,58
39,09
41,97
43,36
45,97
47,30
48,80
49,48
49,80
49,80
49,57
49,42
49,02
48,15
47,82
47,36
46,99
46,67
46,49
46,49
46,49
46,93
47,19
47,30
KT V 1756 Range 0 - 103°C
V 4745
3H V4304 HP
01:01
3,46
OBSERVATIONS
WHP = 0,25 bar-g
Niveau Hydrostatique oscillant 5 cm
par rapport à la bride supérieure
vanne tête de puits 3".
BRGM/RP-51671-FR
PROFIL TEMPERATURE STATIQUE
Elément
Température:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Zéro
Puits: LA-03 (Californie)
Top liner: 2 7/8" à 398,14 m
TDD: 1 000,25 m
Niveau Hydrostatique: En surface
Date 19/07/01
Opérateur:H. CORREIA
PROFONDEUR
[m]
DUREE
[mn]
25
50
100
150
200
250
286
300
350
375
400
425
450
475
500
525
550
575
600
625
650
675
700
725
750
775
800
825
850
875
900
925
950
975
1000
10
5
5
5
10
5
5
10
5
5
5
5
5
5
10
5
5
5
5
5
10
5
5
5
10
BRGM/RP-51671-FR
KT V 1756 Range 0 - 103°C
V 4745
3H V4304 HP
01:01
3,28
TEMPERATURE
DEFLECTION
[mm]
TEMP.
[°C]
11,72
13,72
17,74
24
28,06
32,72
37,14
41,53
49,53
60,58
66,44
72,56
OBSERVATIONS
Non
Non
Non
Non
stabilisée
stabilisée
stabilisée
stabilisée
Obstruction 282 - 286 m . Fin Logging.
Entrée tubage 2 7/8" à 398,14 m
Sabot tubage 2 7/8" à 782 m
239
PROFIL PRESSION STATIQUE
Elément
Pression:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Zéro
Puits: LA-01 (Pointe Desgras)
Open hole HQ (96 mm)
TDD: 939,55 m
Date : 20/07/2001
PROFONDEUR
[m]
0
25
50
75
100
150
200
250
300
350
400
500
240
DUREE
[mn]
10
5
5
5
5
5
5
5
5
10
5
5
KPG 850101 (P. Max. 56 kg/cm²)
V 4743
3H V4304
01:01
3,32
PRESSION
DEFLECTION
[mm]
PRESSION
[kg/cm² g]
OBSERVATIONS
Niveau hydrostatique 61 cm en
dessous bride supérieur vanne tête
de puits
8,68
9,48
17,56
19,55
26,53
29,70
35,47
44,53
39,80
50,00
Début open hole à 390,6 m
BRGM/RP-51671-FR
Elément
Pression:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Zéro
Puits: LA-02 (Carrère)
Top liner: 2 7/8 » à 398,14 m
TDD: 816,15 m
Date 20/07/2001
Opérateur: H. CORREIA
PROFONDEUR
[m]
DUREE
[mn]
0
25
50
75
100
200
300
400
500
600
700
10
5
5
5
5
5
10
5
5
5
10
BRGM/RP-51671-FR
KPG 850101 (P.Max. 56 kg/cm²)
V4743
3H V4304 HP
01:01
3,24
PRESSION
DEFLECTION
[mm]
PRESSION
[kg/cm² g]
OBSERVATIONS
NH 5 cm en dessous de la bride
supérieure de la vanne tête de puits
8,60
17,51
26,26
35,29
44,17
9,39
19,49
29,40
39,60
49,59
241
Elément
Pression:
Enregistreur:
Montre:
Lead screw:
Puits: LA-03 (Californie)
Top liner: 2 7/8" à 398,14 m
TDD: 1 000,25 m
Date 18/07/01
PROFONDEUR
[m]
DUREE
[mn]
10
25
50
100
200
270
300
400
500
600
700
750
800
900
1000
10
5
5
5
5
10
10
5
5
5
5
10
242
KPG 850101(P.Max 56 kg/cm²)
V4743
3H V4304
01:01
PRESSION
DEFLECTION
[mm]
PRESSION
[kg/cm² g]
OBSERVATIONS
0
0,55
2,41
7,02
15,72
22,4
0
0,59
2,6
7,6
17,46
25,03
NH entre 10 et 25 m
NH MESURE DIRECTE 19,52 m
Pas de WHP pas de Gaz
Obstruction à 276 m.
BRGM/RP-51671-FR
10C - Figures
BRGM/RP-51671-FR
243
244
BRGM/RP-51671-FR
LA-03
LA-01
LA-02
Fig. 1 - Localisation des nouveaux puits d’exploration géothermique de la plaine du
Lamentin.
BRGM/RP-51671-FR
245
Projet d’exploration géothermique du Lamentin (Martinique)
PROJET D'EXPLORATION GEOTHERM IQUE DU LAMENTIN (M ARTINIQUE)
FIGURE 2 - PROFIL STATIQUE TEMPERATURE PUITS LA-01
70
TEM PERATURE [°C]
60
50
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1 000
12 00
PROFONDEUR [m ]
T STAT 20/07/01
T EXTRAP HORNER
Fig. 2 - Profil statique température puits LA-01.
PROJET D' EXPLORATION GEOTHERM IQUE DU LAM ENTIN (MARTINIQUE)
FIGURE 3 - PROFIL TEMPERATURE STATIQUE PUITS LA-02
100
90
TEMPERATURE [ °C]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
PROFONDEUR [m ]
T STAT 19/07/01
T EXTRAP HORNER
Fig. 3 - Profil température statique puits LA-02.
246
BRGM/RP-51671-FR
PROJET D'EXPLORATION GEOTHERM IQUE DU LAM ENTIN (MARTINIQUE)
FIGURE 4 - PROFIL TEMPERATURE STATIQUE PUITS LA-03
100
90
TEM PERATURE [°C]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
50 0
600
700
800
9 00
1000
PROFONDEUR [m ]
T STATIQUE 19/07/01
TEMP. EXTRAP. HORNER
Fig. 4 - Profil température statique puits LA-03.
PROJET D'EXPLORATION GEOTHERMIQUE DU LAMENTIN [ MARTINIQUE]
FIGURE 5 - PROFILE DE PRESSION HYDROSTATIQUE PUITS LA-01
100
90
80
70
60
y = 0,1013x - 0,681
R2 = 1
50
40
30
20
10
0
0
100
200
30 0
400
500
600
- 10
PR OF OND EU R [ m]
Fig. 5 - Profil de pression hydrostatique puits LA-01.
BRGM/RP-51671-FR
247
PROJET D'EXPLORATION GEOTHERM IQUE DU LAM ENTIN (M ARTINIQUE)
FIGURE 5 - PROFIL PRESSION HYDROSTATIQUE PUITS LA- 02
100
PRESSION HYDROSTATIQUE [k g/cm ²]
90
80
70
y = 0,1005x - 0,659
R2 = 1
60
50
40
30
20
10
0
- 10
0
100
200
300
400
5 00
600
700
800
PROFONDEUR [m ]
Fig. 6 - Profil pression hydrostatique puits LA-02.
PROJET D'EXPLORATION GEOTHERMIQUE DU LAM ENTIN ( M ARTINIQUE)
FIGURE 7 - PROFIL DE PRESSION HYDROSTATIQUE PUITS LA- 03
50
y = 0 ,0 9 7 7 x - 1 , 7 8 9 6
2
R = 0 ,9 9 7 5
40
30
20
10
0
0
50
100
150
20 0
250
300
3 50
400
450
50 0
PR OFON D EU R [ m]
Fig. 7 - Profil de pression hydrostatique puits LA-03.
248
BRGM/RP-51671-FR
PROJET GEOTHERM IQUE DU LAMENTIN (M ARTINIQUE)
COM PARAISON DES PROFILS DE TEM PERATURE STATIQUE
PUITS LA-01, LA-0 2, LA- 03 ET TEMPERATURES EXTRAPOLEES LA- 101
1 00
90
80
TEMPERATURE [°C]
70
60
50
40
30
20
0
100
200
300
400
5 00
600
700
800
900
1000
PROFONDEUR [m ]
LA -0 1 (POI N TE D ESGR A S)
LA -0 2 (C A R R ER E)
LA - 0 3 ( C ALIFOR N I E)
LA - 1 0 1 ( LEZA R D E)
Fig. 8 - Comparaison des profils de température statique puits LA-01, LA-02, LA-03
et températures extrapolées LA-101.
BRGM/RP-51671-FR
249
250
BRGM/RP-51671-FR
Planche photographique
BRGM/RP-51671-FR
251
252
BRGM/RP-51671-FR
Photos de la source thermale dite de La Lézarde (échantillon LAM5) dans la plaine
du Lamentin.
BRGM/RP-51671-FR
253
BRGM
SERVICE ANALYSE ET CARACTÉRISATION MINÉRALE
Unité Mesure in situ, expérimentation
BP 6009 - 45060 Orléans cedex 2 - France - Tél. : 33 (0)2 38 64 34 34

Travaux scientifiques associés à la réalisation des - Infoterre

Transcription

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