Couplage de la modélisation géologique 3D et de la modélisation hydro-thermique : apport à la compréhension du système géothermique du Lamentin (Martinique)

Coupling of the 3D geologic modelling and the hydro-thermal modelling : contribution in the understanding of the geothermal system of Lamentin (Martinique)

• Auteur / Autrice : Yannis Labeau
• Direction : Juliette Emilie Smith-Ravin, Charles-Christophe Jean-Louis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/12/2018
• Etablissement(s) : Antilles
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bureau de recherches géologiques et minières (France). Service géologique national - Archéologie Industrielle- Histoire- Patrimoine - Géographie- Développement- Environnement de la Caraïbe / AIHP-GEODE
• Jury : Président / Présidente : Philippe Ackerer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Juliette Emilie Smith-Ravin, Charles-Christophe Jean-Louis, Philippe Ackerer, Patricia Patrier, Hélène Pascaline, Didier Clément Bernard, Benoit Vittecoq, Alain Gadalia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Ackerer, Patricia Patrier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Techniques géothermiques

Mots clés libres

Géothermie

Couplage de modélisations

Risque

Géologique

Lamentin

Martinique

Geothermic

Coupling of models

Geological failure

Lamentin

Martinique

Résumé

La géothermie est devenue aujourd’hui l’une des solutions pour produire de l’énergie tout en limitant significativement les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Cette énergie de base renouvelable qui exploite la chaleur souterraine présente de nombreuses utilisations comme la production de chaleur, de froid et/ou d’électricité. Cependant la facilité d’accès à cette ressource n’est pas la même partout et seuls quelques sites privilégiés sont recensés dans le monde. Le réservoir géothermique doit en effet être perméable et facilement accessible.Les îles des Petites Antilles s’inscrivent dans un contexte géologique de subduction favorable à l’existence de réservoirs géothermiques. Toutefois, l’insularité et le caractère volcanique complexifient l’exploration qui nécessite des échelles spatiales plus fines. À ces difficultés s’ajoutent la proximité de la mer qui perturbe notamment les méthodes électromagnétiques, la végétation dense favorisée par le climat tropical et la forte urbanisation.Face à ces nombreux obstacles, il est indispensable d'appliquer des méthodologies adaptées qui aboutissent à l'élaboration de modèles conceptuels les plus complets et surtout les plus fiables possibles. La modélisation numérique peut y apporter une grande fiabilité et réduire ainsi le risque géologique.Une méthodologie de couplage de modèles numériques est présentée et appliquée au prospect géothermique du Lamentin en Martinique, mais vise à être adaptée aux autres îles des Petites Antilles, voire à d’autres zones insulaires et volcaniques. Le logiciel Geomodeller et la plateforme ComPASS sont les deux outils numériques qui ont été employés pour générer un modèle géologique 3D et pour y réaliser des simulations hydro-thermiques. La construction du modèle 3D apportera des éléments de compréhension et de réflexions sur la structure et le fonctionnement du système géothermique du Lamentin. La comparaison des géothermes obtenus par simulation hydro-thermique avec ceux mesurés dans les forages d’exploration profonde permettront d’éprouver certaines hypothèses sur la localisation et l’intensité de la source de chaleur responsable de l’activité hydrothermale du Lamentin.

Geothermal energy has become one of the recognized processes to supply energy and to stop significantly the emission of greenhouse effect gases in the atmosphere. This classical renewable energy consists to extract thermal energy into the Earth and to produce heat, cooling and/or electricity. But particularly for the last case, only a few places in the world can exploit it. Indeed, the geothermal reservoir must be permeable and easily accessible.The subduction setting of the Lesser Antilles is favorable to the presence of geothermal reservoirs but its insularity and its volcanic nature have a negative impact on the exploration phases. The influence of the sea on electromagnetic methods, dense bush and the strong urban development add other obstacles. Thus, the risk of failure increases. Consequently, the localization and the characterization of the geothermal reservoir must be more precise. Facing these many constraints, it is essential to apply adapted methodologies and to build the best conceptual model as possible.The coupling of numerical models is presented and applied to the low enthalpy geothermal system of Lamentin, in Martinique. This approach could be developed for other countries with the same geodynamical context. The Geomodeller software and the ComPASS Code are the two numerical tools which have been employed to generate a 3D geological model then to simulate the hydrothermal aspect.The building of the 3D model gives elements of knowledge and thinking about the geothermal system of Lamentin and the hydrothermal simulations suggest some hypothesis on the localization and the intensity of the heat source.