Caract©risation g©om©trique et hydrodynamique du .hydrodynamique du bassin s©dimentaire, d’¢ge

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  • UNIVERSITE DE CORSE

    Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio par mthodes gophysiques

    Sondage lectrique et Rsonance Magntique Protonique (Corse)

    tude ralise dans le cadre du projet CPER-U3M, thme du ple BI (( Eaux souterraines )) du programme (( Biodiversit )) et du module du projet de recherche 2002-EAU-ROI

    (( Structure et onctionnement des systmes karstiques ))

    F. Mathieu

    delobelle

  • Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio (Corse)

    Mots cls : Gophysique, Sondage lectrique, Rsonance Magntique Protonique, Hydrogologie, Gomtrie du rservoir, Causse de Bonifacio, Corse.

    En bibliographie, ce rapport sera cit de la faon suivante :

    Mathieu F. (2002) - Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio par mthodes gophysiques. Sondage lectrique et Rsonance Magntique Protonique (Corse). BRGM/RP-51815-FR, 104 p ~ , 19 fig., 4 tabl., 3 ann.

    Q BRGM, 2002. ce document ne peut tre reproduit en totalit ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM

    2 BRGM/RP-51815FR

  • Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio (Corse)

    Synthse

    ans le cadre du CPER-U3M, et plus spcifiquement dans celui des thmes du ple D B1 (( Eaux souterraines )) du programme (( Biodiversit )) et du module a Structure et fonctionnement des systmes karstiques )) du projet de recherche 2002-EAU-ROI, une reconnaissance gophysique, finalit hydrogologie, a t ralise sur le Causse de Bonifacio par lunit ARNMRS du BRGM.

    LObjectif de ce projet de recherche applique est la caractrisation gomtrique et hydrodynamique du bassin sdimentaire, dge Miocne, formant le Causse de Bonifacio. La finalit de cette tude est dapprcier les potentialits en eau souterraine de ce bassin sdimentaire pour une exploitation future visant couvrir les besoins AEP de lextrme sud de la Corse.

    32 sondages lectriques grande ligne (1 O00 < B i 2 O00 m) ont t effectus sur lensemble du Causse pour apprhender la gomtrie du bassin sdimentaire et la morphologie de son substratum granitique.

    13 sondages de Rsonance Magntique Protonique ont t raliss pour essayer dapprcier certains paramtres hydrodynamiques des diffrents aquifres~

    Les rsultats de cette reconnaissance gophysique sont les suivants :

    - la morphologie du substratum granitique est bien bauche ; - la prsence de trois palo-valles, dont une majeure, entaillant le toit du granite, ont

    t mises en vidence. Ces palo-valles sont orientes NNE-SSW ;

    - le remplissage sdimentaire du bassin est constitu de deux units golectriques prsentant un contraste de rsistivit important (> IO). Lunit rsistante correspond la formation de Bonifacio laquelle est intgr le sommet de la formation de la Cala di Labra. Lunit conductrice est reprsente par la partie infrieure de la formation de la Cala di Labra~ Le niveau marneux sparant ces deux units et conditionnant la prsence de deux rservoirs na pu tre caractris par sondages leckiques (paisseur trop faible compte tenu de sa profondeur) ;

    - dans laxe de la principale palo-valle, le remplissage sdimentaire atteint une paisseur de 265 m (158 m pour lunit rsistante et 107 m pour lunit conductrice) ;

    -trois horizons aquifres ont t mis en vidence. Laquifre principal, situ dans la tranche 0-40 m (formation de Bonifacio) possde les caractristiques hydro- dynamiques moyennes suivantes : teneur en eau = 7 %et permabilit = 3 x 10 e-5 d s . Les deux autres aquifres (base de la formation de Bonifacio et formation de la Cala di Labra) ont des caractristiques hydrodynamiques plus dfavorables : teneur en eau = 2 % et permabilit = 3 x 10 e-7 m / s .

    3

  • Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio (Corse)

    Au terme de cette tude gophysique, il apparat quun certain nombre de travaux complmentaires savrent ncessaires pour caractriser plus prcisment ce bassin sdimentaire du Causse de Bonifacio :

    - une reconnaissance par forage, outre linformation gologique et hydrogologie fournie, permettrait dtalonner les sondages lectriques. Cet talonnage fournirait des contraintes (rsistivit et paisseur) pour la modlisation 1D des sondages lectriques et la rinterprtation de tous les sondages lectriques devrait permettre daffiner la gomtrie des diffrentes formations constituant le bassin sdimentaire et la morphologie du substratum. Dans cette optique, deux propositions de sondage de reconnaissance sont donnes. La premire se situe dans laxe de la palo-valle PV1 au niveau du SE 29 et la deuxime dans laxe de PV2 sur le sondage lectrique SE 02 ;

    - une densification des sondages lectriques apporterait un complment dinformation dans certaines zones importantes comme : , la partie amont de la palo-valle PVI entre SE 05 et SE 13 et au del de SE 13,

    . sur la bordure NW du Causse pour confirmer la prsence de la palo-valle PV3 la zone de connexion entre PV1 et PV2, cest--dire entre SE 25, SE 21 et SE 23,

    4

  • Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio (Corse)

    Sommaire

    1. Introduction .... ~. . ~ ~ . ~ ~ . . . . ~ ~ . ~ ~ . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... . . .~. .~. .~. . ... . . .~.. . . .~ . .~ . . . .. ... ...... . 9

    2. Contexte gologique et hydrogologie (daprs N. Dorfliger, J . Ferrandini, . . M. Ferrandini) ............................................................................................................ 1 1

    . . 3. Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    4. Mthodes et moyens ................................................................... ~ .............. ~ . . ~ . . ~ . . ~ . 15

    4.1. Sondage lectrique (SE) ................................................................................. 15

    4~ 1.1, Principes gnraux des mthodes lectriques par courant continu .............. 15 4,1.2. Procdure dacquisition des mesures par sondage lectrique..^ ..... ~ . . ~ . . . .. ... . .. 15 4.1.3. Modlisation et interprtation .......... ~ ~ . ~ ~ . ~ ~ . . . . . 16

    4.2. La Rsonance Magntique Protonique (RMP) ......... ... ... , . .~ . .~ . .~ . . ... , . .~.. , ... . .~.. ... ... ... .. 17

    18 ................................. 18

    20 4.2.4. Interprtation des donn es^^.^^.^ ...................................... ~ ............................ 21 4.2~5. Prsentation des rsultats dun sondage fournis par le systme NUMIS ..._ 23

    4.2.1. Principe de lamthode . ~ ~ . ~ ~ . ~ ~ . ~ ~ . ~ ~ ........ ~ ............... 4.2.2. Lquipement (( NUMIS )) 4.2.3. Le sondage RMP ................................ ~ ...... ~ ....................................

    . , 5. Travaux realises _............. ~ . . ~ ............................................. ~ ~ . ~ ~ . ~ . . ~ ~ . . ~ . ~ ~ .................... ~ . . 27

    5.1. Acquisition des mesures et compilation ................. ~ ~ . ~ ~ . . ~ . ~ ......... ~ ................. ~ ~ . ~ ~ . . ~ . ~ 27

    5.1 . l . Sondages lectriques (SE) ...........__..... ...... .......... 27 5.2.2. Rsonance Magntique Protonique ( R M P ) . ~ ~ ....... ~ ........ ~ ................... ~ ~ . ~ ~ . ~ ~ . . 28

    5.2. Volume des travaux ........ ~.~~ .............. ~ ....................................... ~ . . ~ ........................... 31

    5.3. Personnel et calendrier ...... ... ... ... . .. . .. . .. . .. _.. ... , .. ... ... .. .. ... ._ .. ... ... . . ~ . ~ ~ . ~ . . .. . .. ... ... ... ... ..... 3 1

    , . 5.4. Equipements .... ... ... ... ... ... ... ... ... .., , , , .., , .. ..__. ~ ...... . .~.. ... ... ... ... ... ... ... . , , ., , , .... ~ . . ~ .............. 3 1

    6. Rsultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~~.~ .......................................... 33

    BRGM/RPdlEI5-FR 5

  • Caractrisation gomtrique et hydrodynamique du Causse de Bonifacio (Corse)

    6.1. Sondages lectriques (SE) ........ .... .................................................. 33

    6.1.1. Dtermination du modle golectrique synthtique 6.1.2. Rsultats des modlisations 1D des sondages lectri ..................... 36 6.1.3. Cartographie et coupes golectriques ..........

    6.2. Sondages de Rsonance Magntique Protonique (RMP)

    ...............................

    ...... 45

    .... ............................................... 41

    ................................................. 48

    6~2.1. Secteur BON 03 et BON 04 . 6.2.2. Secteur BON 06, BON 07 et BON O8 ................ 6.2.3. Secteur BON 09, BON 10 et BON 11 6.2.4. Secteur BON 12 et BON 13 .......................... 6.2.5. Synthse des rsultats de la RMP .......

    7. Conclusion et perspectives ....................................................................................... 51

    Liste des figures

    Fig. 1 - Fig. 2 - Fig. 3 - Principe du sondage lectrique. .............. ........................... 16

    Localisation de la zone dtude et des travaux gophysiques

    Carte gologique du Causse de Bonifacio .............................

    Fig. 4 - Principe de mesure RMP .............. .......................

    Fig. 5 - Fig. 6 - Fig~ 7 - Schma en fonction du temps dune squence mission/rception. .............. 20 Fig. 8 - Fig. 9 -

    Schma fonctionnel du dispositif instrumental

    quipement de Rsonance Magntique Protonique (( NUMlS )) sur site. ..... 19

    Rsultats dinversion des donnes thoriques.

    Exemple de rsultats RMP sur deux forages dans la craie. ........................... 24 ................... 26 Fig. 10 - Exemple de feuille de donnes et de