Organisation structurale, diagenétique et pétrophysique aux différentes échelles d'un bassin intra-montagneux : application au Bassin Houiller Lorrain (BHL)

Multi-scale structural, diagenetic and petrophysical organization of an intra-mountainous basin: Case study of the Lorraine basin

• Auteur / Autrice : Metzger Mombo mouketo
• Direction : Yves Geraud
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 27/11/2025
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Stockages géologiques et Géothermie (Axe GéoSystèmes)
• Jury : Président / Présidente : Céline Schneider
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Geraud, Sophie Leleu, Laurent Beccaletto, Jacques Pironon, Judith Sausse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Leleu, Laurent Beccaletto

Mots clés

Mots clés libres

Bassin Houiller Lorrain

Structure du socle et du bassin

Formation du pli d'Alsting

Pétrographie et propriétés pétrophysiques

Caractérisation des fractures sur carottes

Modèle de circulation de fluides

Lorraine Coal Basin

Structure of the basement and the basin

The Alsting fold formation

Petrography and petrophysical properties

Fracture characterization on core samples

Fluid flow model

Résumé

Le Bassin Houiller Lorrain est un bassin d'âge Carbonifère supérieur dont les couches de charbons ont longtemps été exploitées par galeries souterraines. Ces exploitations furent ponctuées par des accidents mortels liés aux explosions de méthane des couches de charbon. Aujourd'hui, ce méthane pourrait être une ressource stratégique car son exploitation permettrait de réduire l'empreinte carbone de la France en renforçant son mixte énergétique et en réduisant les importations de gaz. Le Projet REGALOR, porté par la Française De L'Énergie (PME Française), l'université de Lorraine et la région Grand-Est a pour objectif la réévaluation de cette ressource. Cette réévaluation est nécessaire car malgré les nombreuses études initiées par l'exploitation charbonnière, il existe encore des contradictions sur l'évolution de la déformation tectonique dans le bassin, un manque de connaissance et de données sur la pétrographie des formations détritiques du Westphalien et du Stéphanien, sur leur histoire diagenétique et leurs propriétés pétrophysiques. Dans ce cadre, des données géophysiques et des données de cinq forages (carottes, diagraphies, et imagerie acoustique) ont été mise à disposition et les résultats de leur interprétation apporte des nouvelles connaissances sur la structuration du bassin et de son socle, sur l'évolution tectono-sédimentaire du pli d'Alsting, sur le classification des grès et conglomérats du Westphalien et du Stéphanien, sur la nature des fluides diagenétiques, leur conditions de circulation et de précipitation dans la matrice et dans les fractures, et enfin sur les propriétés pétrophysiques (conductivité thermique, Vp, densité phase solide, porosité et perméabilité) des grès et des conglomérats.

The Lorraine Coal Basin is an Upper Carboniferous basin whose coal seams have long been mined through underground tunnels. These mining operations were punctuated by fatal accidents linked to coal seams' methane explosions. Today, this methane could be a strategic resource, as its exploitation would reduce France's carbon footprint by strengthening its energy mix and reducing gas imports. The REGALOR project, led by la Française De L'Energie (a French SME), the University of Lorraine and the Grand-Est region, aims to reassess this resource. This reassessment is necessary because, despite the numerous studies initiated by the coal mining industry, there are still contradictions regarding the evolution of tectonic deformation in the basin, as well as a lack of knowledge and data on the petrography of the Westphalian and Stephanian detrital formations, their diagenetic history and their petrophysical properties. In this context, geophysical data and data from five boreholes (cores, logs, and acoustic imaging) have been made available and the results of their interpretation provide new insights into the structure of the basin and of its basement, the tectonic and sedimentary evolution of the Alsting fold, the classification of Westphalian and Stephanian sandstones and conglomerates, the nature of diagenetic fluids, their circulation and precipitation conditions in the matrix and fractures, and finally on the petrophysical properties (thermal conductivity, Vp, bulk density, porosity and permeability) of these sandstones and conglomerates.