Fluid circulation in crystalline hosted shear zones - application to geothermal systems for energy production

Circulation de fluide dans des zones cisaillées de corps cristallins - application aux systèmes géothermiques pour la production d'énergie Les installations géothermiques situées dans le Fossé Rhénan Supérieur exploitent des saumures chaudes circulant dans des réseaux de fractures, au sein de roches cristallines fracturées, pour la production d'électricité ou de chaleur. Ces fractures sont comprises dans des zones de failles dont la perméabilité contrôle la circulation de fluide et varie en fonction du degré de déformation et de l'altération hydrothermale. Les modifications minéralogiques, géomécaniques et structurales des roches peuvent transformer des drains en barrières. Ainsi, la caractérisation de ces processus est cruciale pour cibler des fractures très perméables et limiter les risques industriels associés au développement d'installations géothermiques. L'étude des structures affleurantes analogues de réservoir fournissent des informations géologiques à grande échelle, complémentaires aux données de diagraphie et d'échantillons de forage. Une zone de cisaillement riche en minéraux argileux avec plusieurs cœurs de failles recoupant un gneiss de la Forêt Noire (Allemagne) a été étudiée en tant qu'analogue de proche surface des zones de failles de réservoirs géothermiques. Cette zone de cisaillement est recoupée par un filon perpendiculaire qui s'amincit vers le cœur de la faille. Ce dernier est comparé à une fracture dans laquelle une saumure géothermale actuelle s'écoulerait dans un réservoir faillé. La combinaison d'analyses structurales, géomécaniques, géochimiques et minéralogiques a permis de mettre en évidence le comportement de drain/barrière de la zone de cisaillement, générant une distribution très hétérogène et divisée de sa perméabilité. Les interactions fluide/roche ont impacté le développement du filon perpendiculaire et ont mis en évidence la manière dont la zone de cisaillement riche en minéraux argileux se comporte sous l'influence d'une saumure à haute pression. Ces résultats, combinés à un modèle numérique fournissent des informations sur l'évolution de la perméabilité dans un réservoir et les conditions pour lesquelles une zone de cisaillement agit comme un drain ou une barrière dans les systèmes géothermiques de socle cristallin.