3D seismic for design and derisking of dual geothermal boreholes in sedimentary sequences and new prospects in the Paris Basin (Adapted methodology using petroleum industry techniques)

International audienceThe use of existing geological and structural maps, previous 2D seismic profiles, boreholes and correlation models between these data is sufficient to understand basin structure and thermal systems on a regional scale. However, this is not sufficient on a scale of a geothermal site to be sure of the hydraulic connectivity (or of the presence of a permeability barrier) between two boreholes 1.5 or 2 km apart.To ensure that there is enough hydraulic connectivity, it i s necessary to understand the controls on the network of fractures which affects the aquifer (fracture permeability) and the physical properties of the rock, namely the porosity and clay content in order to obtain a matrix permeability.The latest generation of broadband (six octaves) 3D seismic reflection will provide the following information: the similarity attribute will give an accurate structural map of the fault network at the seismic resolution and, in many cases, at a higher resolution than seismic; seismic velocity anisotropy analysis techniques will make it possible to visualize a 3D volume of information on the fracture network [Michel et al. (2013) Application of Azimuthal Seismic Inversion for Shale Gas Reservoir – Proceedings of the 11th SEGJ International Symposium, Yokohama]; acoustic impedance inversion or petrophysical inversion techniques will predict the porosity throughout the whole volume of the aquifer from a porosity log recorded in a pilot-hole. It allows a real 3D mapping of predicted porosity inside the aquifer much more reliably than from modelling alone.These seismic techniques were initially developed for petroleum exploration and development. They have rapidly progressed throughout the last decade, both in acquisition, processing and interpretation with new methodologies and high-performance softwares. They are efficient for modelling reservoirs to be produced.And, consequently, they can be used for geothermal applications as data to design dual deviated drillings with horizontal drains in carbonate and clastic reservoirs – not only for new projects, but also to revisit old ones to improve their performance or develop another reservoir.Broadband 3D seismic will secure the exploration of Triassic sandstones which stay an interesting prospect for deep geothermal projects.New prospects are proposed in the Paris Basin: Regional faults overlap the substratum. Inside faulted zones, hydrothermal circulations arriving by convection at the top of granitic basement could be geothermal objectives, as in the Alsace Upper Rhine Graben.A production pilot site is suggested to test superimposed aquifers and a regional fault and, at the same time, two different architectures of boreholes doublets: horizontal drains for aquifers and deviated wells for crossing a regional fault.The first site that will use this approach could be instrumented and used as an experiment with a small addition of measurements and sensors, thus becoming a showcase for geothermal energy in France. The objective of this experiment would be to determine the transit time, the heating time of the re-injected water and the circulation speed to define the optimal direction, spacing and length of drains, and also, to realize the thermal modelling of the site for different options

Anomalies sismiques dans la craie et déformations superposées dans les formations tertiaires du sud-est du bassin de Paris.

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Trois collines d’Artois, trois hauts lieux de la Grande Guerre

International audienceTrès proches d’Arras, trois collines séparées de quelques kilomètres ont marqué la Grande Guerre. Leur structure géologique très différente a influencé les combats. La colline de Notre Dame de Lorette est le siège de combats meurtriers durant les 3 batailles d’Artois (Octobre 1914, 9 Mai au 19 Juin 1915 ,25 Septembre -8 Octobre 1915) Le plateau est un charnier. La boue de notre Dame de Lorette fut souvent mentionnée en particulier sur le versant nord de la colline. Cela s’explique par la présence de la faille de Marqueffles qui coupe longitudinalement la colline et préserve au nord un compartiment bas d’argiles sableuses landéniennes (Thanétien, Yprésien). Ces mêmes terrains tertiaires existent également plus au Sud-Ouest dans la région de Mont Saint Eloi sous forme de buttes témoins recouvrant la craie. Les deux tours de l’abbaye de style classique, bâtie sur un de ces promontoires dominent la plaine. Considérées à juste raison comme point d’observation par les allemands, elles furent pilonnées mais résistèrent. Elles sont en effet construites en grès tertiaire très résistant tiré de carrières proches. L’échec relatif des batailles d’Artois en 1915 verra l’effort se porter sur la guerre des mines surtout à partir de 1916. La craie est le terrain idéal pour le creusement des galeries et cette dernière épaisse charpente toute les collines d’Artois. C’est à la fois une roche facile à creuser et dont la tenue en galerie est satisfaisante. La seule restriction est la présence d’eau (nappe phréatique), la craie doit être dénoyée ce qui est le cas sous les collines et les flancs de plateau. Reprendre l’éperon ou crête de Vimy est l’objectif premier. Le moyen d’y parvenir et de détruire l’ennemi par le dessous. La ligne Souchez – Neuville Saint Vaast (vallée des zouaves) sera le point de départ, au pied et à l’ouest de l’éperon, d’une dizaine de tunnels creusés par les britanniques et aboutissant sous les lignes allemandes. Cette préparation et cette guerre des mines conditionneront le succès de l’offensive canadienne de Pâques 1917

Chalk dolomitization beneath localized subsiding Tertiary depressions in a marginal marine setting in the Paris Basin (France).

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Caractérisation géométrique 3-D de la couverture sédimentaire méso-cénozoïque et du substratum varisque dans le Nord de la France (apports des données de sondages et des données géophysiques)

En bordure septentrionale du Bassin de Paris, le Nord de la France occupe une position clé pour la compréhension des relations structurales entre le substratum paléozoïque déformé et les dépôts mésocénozoïques de la couverture sédimentaire. En profondeur, le caractère extrêmement hétérogène du substratum est marqué par la superposition du front de chevauchement varisque à vergence Nord, matérialisé par la Faille du Midi, et du front calédonien, à vergence sud, reconnu dans le massif du Brabant plus au Nord. L'utilisation combinée d'un modèle géologique 3-D, réalisé à partir des données de sondage, et des données sismiques et gravimétriques montre que les fronts varisque et calédonien interagissent et influencent la géométrie des dépôts de couverture en individualisant des domaines structuraux bien précis. En Artois-Boulonnais, la réactivation d'accidents calédoniens profonds durant l'orogenèse varisque semble contrôler la géométrie du front chevauchant induisant, en particulier, une augmentation du pendage de la Faille du Midi. Ce redressement des chevauchements profonds apparaît comme un facteur majeur dans la genése des failles affectant la couverture en Artois et dans la localisation de l'inversion tectonique au niveau de ces failles. Ce n'est pas le cas latéralement, dans le bassin houiller et l'Avesnois où aucune structure similaire n'est observée. Il est possible que, dans cette zone, ce système soit transféré vers le Nord, décalant ainsi l'inversion tectonique. L'activation, la réactivation et l'évolution latérale des structures profondes sont donc des facteurs déterminants dans l'individualisation des différents domaines structuraux de la couverture sédimentaire.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Stratigraphie et sédimentologie comparées du Crétacé supérieur du Bassin de Paris et du Bassin Nord-Aquitain (4-7 octobre 2008)

International audienceLes bassins de Paris et d'Aquitaine sont aujourd'hui deux bassins bien individualisés du fait des importantes déformations intracontinentales liées aux compressions alpines et pyrénéennes intervenues au cours du Tertiaire. Cependant, ils partagent une grande partie de leur histoire mésozoïque. L'objectif de cette étude est de comparer les enregistrements sédimentaires du Crétacé supérieur dans ces deux bassins, pour mettre en évidence leurs points communs et leurs particularités. Le Crétacé supérieur débute après l'ouverture du Golfe de Gascogne, qui a une implication importante dans l'histoire commune de ces deux bassins. Au cours du Crétacé inférieur, leurs communications ont cessé temporairement pour reprendre au Cénomanien. De plus, l'influence du rifting a fait que ces deux bassins ont enregistré une histoire tectonique différente, relativement calme dans le bassin de Paris, plus complexe dans le bassin d'Aquitaine

Apport d’une sismique en ondes S pour la recherche hydrogéologique dans un aquifère alluvial

Dans le cadre de l’implantation de nouveaux forages en contexte de plaine alluvial dans le Bassin de Paris, une nouvelle méthode géophysique a été mise en œuvre afin d’imager proprement les alluvions et d’en préciser les séquences ainsi que leur géométrie et les épaisseurs. Cette méthodologie repose sur une acquisition et le traitement de lignes sismiques ultra haute résolution en ondes S, dont les vitesses très lentes permettent une haute définition de l’imagerie dans les premiers mètres. Un traitement sismique minutieux a permis de restituer des résultats très concluants. Ce type d’opération, permet d’offrir à des prix très compétitifs des résultats bien plus fiables que les méthodes électriques. La réussite de ce type de mise en œuvre reste cependant conditionnée aux choix des paramètres d’acquisition et surtout à un traitement sismique minutieux

Geometry and kinematics of the Boulonnais fold-andthrust belt (N France): implications for the dynamics of the Northern Variscan thrust front

International audienceRecent structural data obtained within the Boulonnais thrust belt along the Northern Variscan thrust front provide a new insight into the deformation history of the Variscan belt. The zone under study recorded the latest increments of inversion of the Rheno-hercynian basin in Late Westphalian—Early Stephanian times (ca 305 Ma). Thrusting within the southern margin of the “Old Red Sandstones Continent” propagated primarily in sequence up to the Brabant massif which acts as a significant buttress. This buttress effect, which we suggest to be due to the southward activation of deep-seated inherited Caledonian thrusts, resulted in the out-of-sequence dislocation of the thrust front. The associated localized thrust stack induced a sharp flexure of the underthrust block moulding the border of the molassic coal-bearing foreland basin. During this process, strain markers at the thrust front document an evolution of thrusting from a dominantly NNE to NE direction whereas more internal parts of the belt undergo dextral transcurrent deformations (e.g. the Bray fault zone). Such a partition of the deformation argues for a general transpressional setting of the SE England-Boulonnais orogenic belt acting as a relay zone between more frontal parts of the Variscan orogen (Ardenno-Rhenish and SW England segments). This mechanism highlights the segmented nature of the Variscan thrust front and points out the importance of the Devonian basin pre-structuration in the present-day arcuate shape of the Variscan belt. Late Variscan reactivation of the thrust network occured within a transtensional setting associated to a dominant NNW-SSE directed extension. This event induced the formation of local intramontane basins and contributed to the thinning and thermal restoration of the thickened external Variscan crust in Upper Stephanian—Middle Permian times.Des données structurales récentes acquises le long du front chevauchant varisque du Boulonnais (N France) permettent d'obtenir une nouvelle image de l'histoire de la déformation du domaine nord-varisque. Le secteur étudié retrace les derniers incréments de l'inversion tectonique du bassin rhéno-hercynien, durant la fin du Westphalien et le début du Stéphanien (aux alentours de 305 Ma BP). Il est montré que, dans un premier temps, l'écaillage de la marge sud du « Continent des Vieux Grès Rouges » intervient en séquence conforme jusqu'au massif du Brabant qui agit comme une zone de butoir majeure. Cet effet butoir, que nous interprétons comme le résultat de l'activation vers le sud de chevauchements profonds hérités des déformations calédoniennes, induit la dislocation hors-séquence du front de chevauchement. L'accumulation résultante d'écailles chevauchantes implique une flexuration importante du bloc crustal chevauché localisée sur l'extrémité nord du bassin d'avant-pays molassique à remplissage houiller. Au cours de cet épisode, les marqueurs de la déformation indiquent que le front de chaîne subit une déformation chevauchante avec une évolution de la direction de transport depuis

Sedimentology and sequence stratigraphy of the chalk (Upper cretaceous) of the Paris Basin

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