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Dem’Eaux Thau, qu’es aco ?

La gestion concertée des ressources en eau constitue un enjeu sociétal et économique majeur, notamment en Languedoc-Roussillon. Il est donc essentiel de caractériser les réservoirs géologiques complexes où se concentrent les sources d’approvisionnement en eau. C’est l’objectif du projet de R&D collaboratif DEM’EAUX issu de la réflexion menée par le cluster Terinov dans le cadre de la stratégie 3S (Smart Specialization Strategy) en Région.
Ce projet met en œuvre deux démonstrateurs pour caractériser deux réservoirs complexes que sont le réservoir karstique profond de Thau (Dem’Eaux Thau) et le réservoir multicouche sédimentaire du Roussillon (Dem’Eaux Roussillon).
Ces démonstrateurs sont le résultat d’une filière complète, unique en son genre, d’exploration (dans laquelle Géoscience Montpellier joue un rôle majeur), d’exploitation et de gestion des réservoirs du sol/sous-sol.

Dem’Eaux Thau

Le démonstrateur est centré sur l’étang de Thau et plus particulièrement sur la presqu’île de Balaruc, à l’ouest de Montpellier (cf. photo ci-dessous : vue générale du site).
Les quatre partenaires opérationnels du projet sont Géosciences Montpellier, le BRGM, Hydrosciences Montpellier et l’entreprise Synapse. On note également la participation d’entreprises régionales membres du cluster Terinov (Cenote, Antea, imagEau, Fugro-Geoter, Kloé…). La complexité du montage financier a donné lieu à quelques retards dans la mise en place et le démarrage du projet prévu pour durer quatre années. Le budget, voisin de 3 millions d’euros, provient de l’agence de l’eau Rhône-Méditerranée-Corse, l’Europe via la région (fonds FEDER), les partenaires opérationnels et, pour une moindre part, la ville de Balaruc-les-Bains et le syndicat mixte Balaruc-Thau.
Les enjeux scientifiques de ce site sont multiples. Comment se structure un réservoir carbonaté complexe issu de déformations superposées (subsidence Jurassique, uplift Albien, compression pyrénéenne, rifting du Golfe du Lion) alternant avec des périodes d’exondation et donc d’altération continentale (karst des bauxites et du Paléocène, crise de salinité Messinienne) ? Quelle incidence a la karstification de failles émergentes sur les mécanismes de sa réactivation ?
Par ailleurs, d’un point de vue hydrologique, les eaux thermales profondes, les eaux salées marines et les eaux saumâtres de l’étang ainsi que les résurgences karstiques alimentées par la pluviométrie sur les massifs calcaires voisins, convergent dans le sous-sol de la presqu’île de Balaruc. Des processus hydrogéologiques y sont observés mais sont encore mal compris. Quelle est l’origine des "inversacs" de la source de la Vise lorsque cette source sous-marine dans l’étang de Thau s’inverse pour absorber l’eau saumâtre de l’étang (et incidemment, impacter les eaux thermales) ? Quelles sont les interactions entre les karsts hydrothermaux (dissolution des carbonates par remontées d’eaux chaudes et acides) et les karsts gravifiques (dissolution par les eaux météoriques) ? Quelles sont les connections et paramètres contrôlant les interactions complexes entre les différents réservoirs profonds ou superficiels ?
De telles questions scientifiques sont déterminantes pour ce petit territoire où se concentrent les sources d’approvisionnement en eau potable de plus de 125 000 habitants, la plus grande station thermale de France (Balaruc-les-Bains), les activités conchylicoles de l’étang de Thau, la viticulture sur le bassin versant, l’accueil touristiques sur la côte et les zones portuaires et industrielles entre Sète et Frontignan. Autant de besoins et d’usages différents, nécessitant une gestion intelligente de la ressource en eau fragilisée dans sa qualité et sa quantité.

La méthode

Elle est structurée en trois volets d’acquisition et plusieurs étapes. Il faut d’abord i) caractériser la structure par l’élaboration d’un modèle géologique 3D sur lequel pourra s’appuyer la modélisation des écoulements sous-terrain, ii) caractériser et tracer géochimiquement les interactions des différentes sources, iii) contraindre et modéliser l’hydrogéologie du système. Dans une deuxième étape, l’intégration de ces résultats aboutit à un modèle conceptuel de structure et de fonctionnement de l’hydrosystème. Celui-ci sera testé par un forage profond (>1000m, foré fin 2019) qui sera équipé d’outils de mesure et de suivi des différents réservoirs superposés, constituant une remarquable plateforme expérimentale. A terme, l’accrétion et le traitement des données fournies en continu aboutiront à la conception d’un outil de gestion optimisé de la ressource en eau, satisfaisant les demandes différentes des nombreux utilisateurs du territoire. Le démonstrateur se veut une vitrine de l’état de l’art dans la gestion de la ressource en eau en pays littoral karstique, c’est à dire exportable dans de nombreuses régions du monde méditerranéen ou insulaire.
Deux équipes du laboratoire Géosciences Montpellier sont fortement impliquées dans le projet. L’équipe G2R coordonne le volet géologie et l’équipe TMP intervient dans la phase de forage profond. Romain Hemelsdaël, en contrat post-doctoral dans l’équipe G2R, a pour mission de construire un modèle géologique 3D de la zone du démonstrateur centré sur la presqu’île de Balaruc et ce, sur une zone d’une dizaine de kilomètres de rayon. Pour se faire, il compile des données anciennes telles que profils de sismique réflexion industriels à terre (vers Villeveyrac) et en mer, acquis dans les années 80 et 90, ainsi que les forages inventoriés dans la Banque du Sous-Sol (BSS) de qualité très hétérogène. De nouvelles acquisitions sont également programmées. En décembre dernier, un forage jusqu’au Jurassique supérieur à 112 mètres de profondeur, a révélé la série Mio-Pliocène au nord de Sète. Un autre forage de 285 mètres achevé fin janvier, a échantillonné le Pliocène et le Jurassique supérieur de la presqu’île de Balaruc.

En fin d’année 2017, les géophysiciens du BRGM ont mené une campagne de gravimétrie afin de compléter la couverture existante de faible résolution spatiale ; plus de 250 nouveaux points permettront d’obtenir une carte gravimétrique d’une plus grande résolution donnant une image des structures profondes. La carte préliminaire (ci-contre), encore en cours de traitement et d’interprétation, montre une structure orientée NE au nord de l’étang : peut-être un canyon creusé lors de l’assèchement Messinien de la Méditerranée ?

Une méthode novatrice de prospection électromagnétique (CSEM) a été mise en œuvre par les géophysiciens du BRGM afin d’obtenir une image de la distribution des résistivités et du magnétisme des formations géologiques. Un courant électrique est injecté dans le sol à Loupian et Frontignan et capté dans 91 stations distribuées sur toute la zone (à terre et sur l’étang, grâce à des barques !). Les résultats sont encore en cours de traitement.

Enfin deux profils de sismique réflexion ont été acquis par la Compagnie Générale de Géophysique (CGG) à travers la zone du démonstrateur (voir leur position sur la carte ci-dessus). Les tracés en zone très urbanisée ont posé de nombreux problèmes logistiques. Le passage des deux camions vibreurs n’est pas passé inaperçu ! De plus, le tronçon prévu à travers la baie séparant Balaruc et Bouzigues a été annulé au dernier moment, pour protéger les nurseries d’huitres devenues trop fragiles pendant l’épizootie qui a affecté les élevages juste avant Noël ! Espérons que les traitements numériques en cours amélioreront la qualité des données brutes.

Ces nouvelles acquisitions vont être interprétées par le groupe de travail constitué par des membres du BRGM et de GM. Une première session de travail est programmée mi-avril à Orléans. Les résultats seront ensuite intégrés au modèle géologique en construction. La mise en œuvre de méthodologies habituellement utilisées dans l’exploration des hydrocarbures pour des problématiques de ressource en eau est novatrice. Pourtant, ce sont, dans les deux cas, des questions de fluides dans des réservoirs géologiques ! Les résultats de Dem’Eaux Thau doivent démontrer la pertinence et l’intérêt d’une telle approche.