Laboratoire de Bure - Définition

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Géologie

Cartographie du secteur de Bure

La carte géologique du secteur de Bure a été établie en plusieurs étapes, mettant en œuvre différentes techniques de reconnaissance.

La reconnaissance préliminaire (1994) réalisée par cartographie de terrain s’est appuyée sur des données issues de forages et de sismique pétroliers pré existants. À sa suite, de nouveaux forages ont permis de caractériser les couches en profondeur et de compléter un modèle 3D.

Une seconde phase de cartographie a été menée à partir de 2000 selon plusieurs approches. La morphologie du terrain a été établie par analyse topographique (photographie aérienne, modèle numérique de terrain), complétée par une recherche d’indices directs de failles sur le terrain, une analyse microtectonique systématique et une étude lithostratigraphique fine. Parallèlement, les cartes en isohypses ont été réalisées. Ces études ont permis de rassembler les indices relatifs à des anomalies structurales possibles.

En 2002 et 2003, l’ensemble des données cartographiques de surface (notamment les caractéristiques des failles) a été confronté aux données sismiques, ce qui a permis de consolider le modèle structural du secteur de Bure.

A partir de 2007, une campagne de caractérisation de l'ensemble de la zone de transposition est conduite par reconnaissance sismique 2D et par des opérations de cartographie. 6 plate-formes accueillent 14 forages et notamment un forage profond de près de 2 000 m en 2008. L'Andra a pour objectif la sélection d'une zone de 30 km2 en 2009 avant d'aboutir à l'emprise d'un site de stockage de 250 ha fin 2013.

Contexte géologique

Coupe géologique N0-SE au niveau du laboratoire

Le site de Meuse/Haute-Marne est implanté dans l’Est du bassin parisien formé d’une alternance de couches sédimentaires calcaires, marneuses et argileuses d’une épaisseur de plusieurs centaines de mètres et au pendage faible (de l’ordre de 1 à 1,5 degré vers le nord-ouest). Les infrastructures de surface du laboratoire sont construites sur des terrains calcaires du Barrois datant du Jurassique tandis que les puits traversent différentes couches calcaires, marneuses et argileuses pour déboucher sur les galeries souterraines horizontales creusées dans une couche d’argilites datant du Callovo-Oxfordien d’une épaisseur de plus de cent mètres.

Géologie structurale

La région est constituée du synclinal peu marqué de Savonnières inscrit entre deux systèmes de failles : le fossé de Gondrecourt à l’est et les fossés de la Marne et de Joinville à l’ouest. Malgré cela, le laboratoire se trouve relativement éloigné de toute faille connue ce qui offre une relative stabilité géologique au secteur.

Série sédimentaire

La coupe géologique sur le site du laboratoire fait apparaître un encadrement de la formation d’argilites du Callovo-Oxfordien par deux formations calcaires. En sous-jacent, le Dogger carbonaté repose sur des marnes et argiles liasiques. Au-dessus s’étend une couche d’Oxfordien calcaire d’environ 300 mètres d’épaisseur, couverte d’une formation du Kimméridgien marneux d’environ cent mètres d’épaisseur. La couche à l’affleurement du site est constituée de calcaires du Barrois.

Argilites du Callovo-Oxfordien

La partie souterraine du laboratoire qui constitue les zones d’expérimentation est intégralement incluse dans une couche d’argilite (mélange d’argile et de quartz) située à 500 mètres sous la surface. Cette couche d’argilite de plus de cent mètres d’épaisseur s’est mise en place il y a 150 millions d’années au cours du Callovo-Oxfordien et a peu évolué depuis, les investigations menées par l’Andra en 2005 n’ont pas mis en évidence de faille dans la formation.

Outre la stabilité tectonique de la région, l’implantation de la partie souterraine du laboratoire dans cette couche géologique a été motivée par les caractéristiques de ces argilites : relativement homogènes, elles ont une résistance à la compression simple de 21 MPa en moyenne, soit proche de celle d’un béton de construction courant. Le module de déformation plastique est compris entre 3 000 et 5 000 MPa tandis que la conductivité thermique varie de 1,3 à 2,7 W⋅m-1⋅K-1 selon la direction et la profondeur (même ordre de grandeur que le verre ou le béton). La perméabilité du milieu est comprise entre 5×10-14 m⋅s-1 et 5×10-13 m⋅s-1 avec une taille des pores très faible, le milieu est réducteur. De plus, cette couche d’argilite est encadrée par deux couches de calcaire assez épaisses : calcaire du Bathonien dans la couche sous-jacente et calcaires et calcarénites de l’Oxfordien dans la couche sus-jacente.

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