Exploration des systèmes géothermaux amagmatiques - application au système hydrothermal de Chaudes-Aigues (Massif Central)

Exploration of amagmatic geothermal systems - application to the hydrothermal system of Chaudes-Aigues (French Massif Central)

• Auteur / Autrice : Emmy Penhoët
• Direction : Laurent Guillou-frottier, Laurent Arbaret
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'Univers
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans

Mots clés

Mots clés libres

Géothermie

Sources thermales

Hydrodynamique

Modèle 3D

Modélisation numérique

Geothermics

Thermal spring

Hydrodynamics

3D model

Numerical modeling

Résumé

Le système hydrothermal de la région de Chaudes-Aigues (Cantal, Massif Central) se manifeste par l'émergence d'une trentaine de sources chaudes, dont la source du Par qui rejette un fluide hydrothermal à 82°C à raison de 270-300 l/mn. Un autre groupe d'émergences (source du Ban) rejette du fluide à 60-75 °C avec un débit de 30-90 l/mn. L'étude de Vasseur et al. (1997), suggère que des fluides météoriques s'infiltreraient sur les hauteurs du granite de la Margeride, atteindraient des profondeurs de l'ordre de 5 km, où règne une température de 190°C, et remonteraient au travers de fissures verticales. Toutefois, ce modèle n'explique ni la multiplicité des émergences, ni leurs localisations, ni le regroupement des sources. A plus grande échelle, il apparait que d'autres regroupements de sources (ou « clusters ») sont observés avec un espacement de 10 km (cluster de Magnac, cluster de Loubaresse). La composition chimique des eaux étant similaire dans les 3 clusters, il est suggéré d'étudier l'hypothèse d'un réservoir hydrothermal de grande échelle, à haute température, et relié au granite de la Margeride. La combinaison de missions de terrain pour préciser l'architecture structurale de la région, de mesures expérimentales de perméabilité, de mesures géochimiques sur les eaux thermales, et de modèles numériques 3D de circulation de fluides hydrothermaux, devrait améliorer significativement l'exploration géothermique de ces systèmes amagmatiques.

The hydrothermal system of Chaudes-Aigues (Cantal, French Massif Central) consists of about thirty hot springs, among which the « source du Par » (82°C with a flow rate of 270-300 l/mn). Another group of thermal springs (« source du Ban ») have temperatures ranging from 60 to 75 °C, with a flow rate of 30-90 l/mn. Vasseur et al. (1997) suggested that meteoric fluids infiltrate at high altitudes of the Margerite granite down to a depth of 5 km, where temperatures of 190°C are present, and then rise up through vertical fractures. However, this model does not explain the numerous hot springs, neither their locations nor the clusterization of the springs. At a larger scale, it turns out that other springs clusters are observed 10 and 20 km east of Chaudes-Aigues (Magnac cluster and Loubaresse cluster). Because chemical composition of hydrothermal fluids is similar for these three clusers, it is suggested that a large-scale high-temperature hydrothermal reservoir would be present and related to the Margeride granite. Combination of field campaigns to constrain the structural architecture of the area, experimental measurement of permeability, geochemical measurements on thermal springs, and 3D numerical models of fluid circulation, should enhance geothermal exploration of these amagmatic systems.