Le bassin Oligo-Miocène de l Hérault : un exemple de rétrocharriage des structures pyrénéennes. Implications hydrogéologiques.

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1 Le bassin Oligo-Miocène de l Hérault : un exemple de rétrocharriage des structures pyrénéennes. Implications hydrogéologiques Rapport final BRGM/RP FR Janvier 2005

2 Le bassin Oligo-Miocène de l Hérault : un exemple de rétrocharriage des structures pyrénéennes. Implications hydrogéologiques Rapport final BRGM/RP FR Janvier 2005 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2004 : PSP04LRO41 Olivier SERRANO et Franck HANOT Avec la collaboration de Paul Le Strat Vérificateur : Nom :Franck Hanot Date : Signature : Approbateur : Nom : Denis Vaslet Date : Signature :

3 Mots clés : Bassin de l Hérault, Oligo-Miocène, Retraitement sismique, Prérift/Synrift, Rétrocharriages, Cartes d isovaleurs, Hydrogéologie En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : O. SERRANO et F. HANOT (2005) : Le bassin Oligo-Miocène de l Hérault : un exemple de rétrocharriage des structures pyrénéennes - Implications hydrogéologiques. Rapport BRGM/RP FR BRGM, 2005, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

4 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Synthèse Cette étude, effectuée à la demande du Conseil Général de l Hérault, se fonde sur le retraitement de profils sismiques enregistrés dans le cadre des recherches pétrolières opérées par TOTAL en 1983 et 1984 sur leur permis Herault. Le retraitement de ces lignes a pour but d améliorer la définition des réflecteurs sismiques superficiels et en particulier le remplissage des bassins oligo-miocènes et les géométries du substratum mésozoïque afin d en comprendre l évolution au cours du temps et de dégager de nouveaux prospects de recherche en eau, à l interface mésocénozoïque. En effet, les difficultés rencontrées pour assurer l alimentation en eau potable à partir des aquifères de surface, en terme de qualité et de quantité, ont conduit à s orienter vers la recherche d aquifères plus profonds. Les zones karstiques et tectonisées sous couverture cénozoïque sont, dans cette optique, des cibles potentielles privilégiées. Ce rapport s articule autour du retraitement et de l interprétation de 7 profils sismiques couvrant, par un maillage relativement lâche, l ensemble du secteur d étude. Le résultat principal est la production d une carte d isoprofondeur de l interface prérift/synrift ainsi que la géométrie des failles principales reconnues interceptant cette surface. Dans l optique d une meilleure contrainte de la cartographie de la base de la série synrift, un retraitement sismique complémentaire prenant en compte l ensemble des lignes récentes disponibles est préconisé. BRGM/RP FR Rapport final 1

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6 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Sommaire 1. Introduction CADRE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL DONNÉES UTILISÉES La sismique réflexion disponible Le retraitement sismique : Forages pétroliers Points fictifs de calages Interprétation des profils sismiques HISTOIRE GEOLOGIQUE DU BASSIN DE L HÉRAULT POINTÉ DES HORIZONS ET DES FAILLES Le synrift du bassin de l Hérault (Oligocène Néogène) Le prérift du bassin de l Hérault (Mésozoïque à Eocène) Modèle d évolution CARTOGRAPHIE DE LA BASE DU REMPLISSAGE SYNRIFT...25 BRGM/RP FR Rapport final 3

7 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 3. Ressources en eau du bassin de l Hérault ESQUISSE HYDROGEOLOGIQUE LES ALLUVIONS DE L HERAULT LE TERTIAIRE ET LE PLIO QUATERNAIRE LE CRETACE ET LE JURASSIQUE Conclusions - Préconisations Bibliographie BRGM/RP FR Rapport final

8 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Liste des illustrations Figure 1: localisation et carte géologique simplifiée du bassin de l Hérault - Découpage des cartes géologiques à 1/ ème...7 Figure 2: Plan de position des profils sismiques et des forages pétroliers...9 Figure 3 : Les trois séquences principales du remplissage synrift du bassin de l Hérault...17 Figure 4 : Section sismique H84D vierge et interprétée...19 Figure 5 : Section sismique H84E vierge et interprétée...20 Figure 6 : Section sismique H84F vierge et interprétée...21 Figure 7 : Section sismique H83F vierge et interprétée...22 Figure 8 : Section sismique H83G vierge et interprétée...23 Figure 9 : Modèle schématique de l évolution du bassin de l Hérault du Crétacé au Néogène...24 Figure 10 : Carte d isohypses de la base de la série synrift (équidistance 100 m). Projection : Lambert II étendu...26 Figure 11 : Hypothèse d un accident décrochant sénestre décalant les deux sousbassins...27 Figure 12 : Plan de position de la sismique post 1970 (bleu) et lignes retraitées en 2004 (rouge)...33 Liste des annexes Annexe 1 : Fiches des forages pétroliers...37 Annexe 2 : Carte Isohypses de la base du synrift...39 Annexe 3 : Carte isohypses de la base du synrift et coupes sismiques interprétées...41 Annexe 4 : Sections sismiques vierges et interprétées...43 BRGM/RP FR Rapport final 5

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10 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 1. Introduction 1.1. CADRE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL La zone d étude couvre la basse vallée de l Hérault, au Nord de Pézenas et à l Est de Clermont-L Hérault. Elle concerne les cartes géologiques au 1/ ème de Lodève (989), Montpellier (990), Pézenas(1015) et Sète (1016). Ce secteur est connu sous le nom de Bassin de l Hérault (Fig. 1). Lodeve Saint-Gely-Du-Fesc LODEVE Clermont-L'Herault MONTPELLIER Le Cres Castelnau-le-Lez Montpellier Saint-Jean-de-Vedas Lattes Perols Villeneuve-les-Maguelonne PEZENAS SETE Pezenas Frontignan Balaruc-les-Bains Meze Sete Figure 1: localisation et carte géologique simplifiée du bassin de l Hérault - Découpage des cartes géologiques à 1/ ème D un point de vue structural, après la tectonique en compression pyrénéenne, dont les effets se font ressentir jusque dans l Oligocène inférieur (bassin de Saint- Martin-de-Londres), une période de distension crée des fossés d effondrement d orientation générale NE-SW. Cette distension débute au Stampien et se termine à la fin de l Aquitanien (Mattauer, 1962). Cette formation de fossés d effondrement est la manifestation locale d un phénomène plus général qui affecte l ensemble du pourtour BRGM/RP FR Rapport final 7

11 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault de la chaîne alpine à cette époque (fossé de la plaine du Rhin, de la Bresse, de Valence et des Limagnes). Ce phénomène est également en relation avec la dérive vers le Sud-Est du bloc Corso-Sarde et l ouverture du bassin nord-baléares (Carey, 1958). Dans ce contexte général, le Bassin de l Hérault se différencie entre la faille des Cévennes, à l Ouest et la faille de Nîmes, à l Est. Il représente la partie la plus externe de la marge du Golfe du Lion. Son remplissage Néogène résulte de la tectonique extensive de la couverture mésozoïque, détachée du socle paléozoïque, au cours de la phase de rifting oligo-aquitanienne et de la dérive du bloc Corso-Sarde. Dans ce cadre structural, le Bassin de l Hérault fait partie de l ensemble des fossés du Languedoc. Tous ces fossés sont alignés suivant la direction cévenole (NE-SW à NNE-SSW). Il s agit de demi-grabens dissymétriques limités par des failles normales à l Ouest qui accommodent le basculement des bassins vers le Nord-Ouest. Le remplissage sédimentaire de ces bassins est lacustre ou fluviatile (argiles, calcaires, lignites et conglomérats) et peut présenter un caractère bréchique à l approche des failles bordières. L histoire néogène des fossés du Languedoc et en particulier celle du Bassin de l Hérault traduit un fort héritage de son évolution antérieure. On distingue classiquement trois grandes phases antérieures à la distension oligocène : (1) l orogenèse hercynienne suivie de la fracturation tardihercynienne ( M.A.), (2) la sédimentation mesozoïque, du Trais au Crétacé ( M.A.) et (3) l orogenèse pyrénéenne à l Eocène qui est la phase de plissement majeure en Languedoc- Provence (Arthaud et Séguret, 1981). L héritage structural va se traduire par la réactivation, au cours de l Oligocène, des accidents mis en place antérieurement, et en particulier des accidents chevauchants liés à la compression pyrénéenne DONNÉES UTILISÉES Les données disponibles sur le secteur d étude sont de trois types (Fig. 2) : - les cartes géologiques permettant un inventaire des formations de surface et des principaux accidents reconnus ; - les forages profonds (forages pétroliers), peu nombreux permettent une reconnaissance de séries recoupées et le calage des profils sismiques ; - les profils sismiques : ils donnent un accès direct aux géométries du soussol. Nous avons utilisé l ensemble de ces données dans cette étude. Les profils sismiques des campagnes Hérault 1983 et 1984 ont fait l objet d un retraitement qui a permis une amélioration considérable de l image sismique et de mieux appréhender l évolution et la mise en place du Bassin de l Hérault. 8 BRGM/RP FR Rapport final

12 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Lodeve VIOLS LE FORT 101 BOSC LOIRAS 1 1 LOIRAS 2 BOSC 2 LODEVE 3 LODEVE 1 Saint-Gely-Du-Fesc CASTRIES 1 LODEVE 2 LODEVE H83-G MONTPELLIER Le Cres H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F Castelnau-le-Lez SAINT BAUZILLE DE LA SYLV 1 MURVIEL 1 Montpellier H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H83-N H83-N H83-N H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E Saint-Jean-de-Vedas Lattes Perols Villeneuve-les-Maguelonne SAINT SATURNIN DE CAUX 1 GABIAN GABIAN GABIAN GABIAN H84-D H84-W POUZOLLES 1 COULOBRES 3 COULOBRES 2 COULOBRES 1 4 SERVIAN 1 LIEURAN 1 PEZENAS CASTELNAU 3 PEZENAS 3 PEZENAS 2 CASTELNAU 4 PEZENAS 1 CASTELNAU 2 Meze LA GARDIOLE 1 SETE Frontignan Balaruc-les-Bains Sete MONTBLANC 1 MONTBLANC 101 Figure 2: Plan de position des profils sismiques et des forages pétroliers La sismique réflexion disponible Principe généraux de l acquisition sismique A partir de la surface, une source (en général des camions vibrateurs, parfois des petites charges d explosif) envoie dans le sous-sol des ondes acoustiques qui : Se propagent de haut en bas à travers les différentes couches ; Se réfléchissent sur certaines couches ; Remontent en surface ou elles sont reçues par un dispositif constitué de capteurs (sismographes) et transmises à un camion laboratoire. BRGM/RP FR Rapport final 9

13 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Historique Le Languedoc montre de longue date un intérêt pétrolier grâce au gisement de Gabian ( tonnes dans le Trias moyen) et aux indices de surface du bassin d Alès (Saint Jean de Maruejols). C est dans cette région qu est foré en 1938 le premier forage rotary profond en France sur la structure du Pic Saint Loup. Pendant la deuxième guerre mondiale, l équipe de Pechelbronn repliée en zone libre va créer en 1941, la SREMI qui deviendra en 1944 l active SNPLM (Société nationale des Pétroles du Languedoc Méditerranéen). L'exploration repose au départ sur la géologie de surface et s appuiera sur la sismique à partir de La SNPLM réalise jusqu en 1954, 40 forages montrant de petites venues d huiles sur Gabian et Saint Jean de Maruejols et des venues de méthane et de CO2 ainsi que des réservoirs compacts dans les parties plus profondes (forages de Vaunage et Lussan). Il convient cependant de noter que de nombreux forages sont arrêtés pour des raisons techniques avant d avoir atteints les objectifs et que la définition de la sismique reste incertaine. A la suite en 1962, l exploration du bassin de Lodève sur le thème n aura pas plus de succès. L exploration redémarre au début des années 80 sur les permis Languedoc opérés par SNEAP et le permis Hérault opéré par TOTAL. Ces acquisitions sismiques modernes de bonne qualité sont un apport majeur qui éclaire les structures profondes du Mésozoique qui sont les objectifs pétroliers. Les résultats peu encourageants des forages exécutés sur ces prospects conduiront à l abandon des permis d exploration. Le BRGM dispose de la base de données topographiques des profils sismiques disponibles sur le territoire français (environ kilomètres). Ces profils enregistrés pour la plupart dans le cadre de l exploration pétrolière permettent après retraitement d obtenir une coupe en continu des niveaux géologiques superficiels (à partir de 50 mètres de profondeur). Elle précise l image structurale (déformations, failles) et contraint le modèle géologique dans les zones complexes. Le statut des données sismique est public au terme d une période de 10 ans à partir de la date d enregistrement mais porte uniquement sur les données brutes (tirs bruts non additionnés enregistrés sur le terrain). Ces données terrain nécessitent d être retraitées pour obtenir une section sismique interprétable. Le BRGM dispose des compétences (personnel et station d interprétation) pour : organiser et superviser les retraitements sismiques ; interpréter les profils sismiques. 10 BRGM/RP FR Rapport final

14 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Le retraitement sismique : La sélection des profils représentatifs des zones complexes et structurées (failles, déformations) ; La quantité de profils récents disponibles est d environ 1000 kilomètres ; Le déstockage des données brutes (enregistrements des tirs, et documents terrain) auprès des opérateurs pétroliers ; Le retraitement suivant une séquence comprenant entre autre la validation des corrections statiques, dynamiques, des mutes, de la déconvolution ; La supervision du retraitement par nos soins. Le traitement a pour but d additionner les tirs unitaires enregistrés sur bandes magnétiques au niveau du camion laboratoire. A prés traitement dans un centre de calcul spécialisé, on obtient une section sismique qui donne une image du sous-sol à la verticale du profil. Le phases principales du traitement sont : La saisie des coordonnées des géophones et points de tir ; La mise en collection points miroirs : un même point miroir théorique est atteint par différents trajets qu il convient de sommer (principe de la couverture multiple) ; La déconvolution dont le but est de «nettoyer» le signal ; Le calcul des corrections statiques. Elles corrigent l effet des variations verticales et latérales de vitesses des terrains de surface et ramènent les temps à un plan horizontal appelé datum plane. On distingue les corrections statiques primaires calculées à partir des mesures de vitesse sur la mission (carottages VT) et les corrections statiques résiduelles calculées à partir de logiciels spécialisés ; Les corrections dynamiques qui corrigent les réflexions générées par les couches géologiques de la courbure liée à l éloignement entre le point d émission et le capteur ; La migration qui replace les réflexions en position vraie. BRGM/RP FR Rapport final 11

15 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Les délivrables comprennent : Les sections papiers dans leur version stacks et migrées ; Les fichiers SEGY des versions stacks et migrées utilisables sur station d interprétation. Les sections sismiques seront calées sur les forages existants, pointées et intégrées dans la cartographie Forages pétroliers Les forages pétroliers disponibles sont peu nombreux et surtout localisés dans la partie Sud-Ouest du secteur d étude. Seuls deux forages étaient situés sur les lignes sismiques retraitées, pénalisant le calage des horizons pointés. Par contre, l ensemble des données disponibles sur la profondeur du niveau cartographié a été utilisé dans la réalisation de la carte d isovaleurs produite. Le manque d information sur les vitesse des séries recoupées en forage constitue également un fort facteur limitant dans la conversion du pointé des horizon sur sismique (le pointé se fait en temps) en profondeur. Nous avons pu nous procurer la courbe T=f(P) pour le seul forage de Lieuran 1. Le calage des autres forages à été réalisé en prenant en première approche les vitesses moyennes déduites de ce forage. Les fiches récapitulatives des forages sont données en annexe Points fictifs de calages En raison de la répartition hétérogène des forages pétroliers disponibles localisés dans la partie Sud-Ouest de la zone d étude, nous avons été contraints d introduire des points de calages fictifs répartis sur l ensemble de la zone. Ces points permettent de contraindre le contour de la carte en isohypses de la base des séries synrift. En effet, en l absence de ces points de contrôle, le logiciel d interpolation génère une grille de vitesse pour les horizons concernés en fonctions des points existants, avec un gradient décroissant de manière linéaire vers les bordures de la zone d interpolation. Ceci ne reflète pas la réalité et la carte en isohypses calculée sous-estime fortement les profondeurs des niveaux cartographiés. Nous avons ajouté 14 points de calages en plus des calages reconnus sur les forages pétroliers. La méthode utilisée est relativement simple. Nous partons de la vitesse de tranche de la pile sédimentaire considérée (ici l Oligo-Miocène), mesurée sur les forages pétroliers. Cette vitesse est de l ordre de 2500 m par seconde. A chaque point fictif géoréférencé correspond une valeur en temps pour le niveau 12 BRGM/RP FR Rapport final

16 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault cartographié. Cette valeur (en temps doubles) est lue directement sur la section sismique interprétée. La multiplication de cette valeur, convertie en temps simples, par la vitesse donne la profondeur du niveau considéré par rapport au datum sismique utilisé (+300m dans le cas de cette étude). Pour connaître la profondeur par rapport au niveau de la mer, il suffit de retrancher les 300m du datum sismique. La profondeur par rapport au niveau du sol est ensuite obtenue par addition de l altitude du point fictif. L exemple suivant illustre ce propos : Point Fictif 1 : x = m Y = m Z altitude = 45 m Temps lu sur section = 1,231 secondes temps doubles Vitesse de tranche = 2500 m/sec Profondeur par rapport au DP300m = (1,231/2)X2500 = 1538,75 m Profondeur ramenée au niveau de la mer = 1538, = 1238,75 m Profondeur par rapport au sol = 1238, = 1283,75 m BRGM/RP FR Rapport final 13

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18 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 2. Interprétation des profils sismiques 2.1. HISTOIRE GEOLOGIQUE DU BASSIN DE L HÉRAULT Le Bassin de l Hérault est caractérisé par un substratum paléozoïque déformé au cours de l orogenèse varisque. La couverture mésozoïque est quant à elle impliquée dans la tectonique compressive engendrée par l orogenèse pyrénéenne (Crétacé supérieur-eocène). Aux séries évaporitiques du Trias succèdent les carbonates et les marnes du Lias puis les carbonates marins du Jurassique moyen et supérieur. La profonde lacune de la majeure partie du Crétacé reflète la surrection et l érosion induite par l émergence de l Isthme Durancien (Baudrimont et Dubois, 1977). La sédimentation reprend au Maastrichtien et se poursuit jusqu à l Eocène supérieur par l individualisation de bassins syntectoniques continentaux, développés dans l avantpays des chevauchements pyrénéens à vergence nord. Ces bassins sont ensuite recouverts en discordance par les premiers sédiments synrifts datés de l Oligocène. C est la base de cet épisode synrift que nous avons corrélée sur les sections sismiques. Nous avons également tenté de différencier le Jurassique et le Crétacé POINTÉ DES HORIZONS ET DES FAILLES Les lignes sismiques retraitées font clairement apparaître le remplissage synrift en discordance et en onlap sur les séries mésozoïques. Ce remplissage contraste fortement avec son substratum. Il est caractérisé par des réflecteurs sismique continus, de forte amplitude alors que l encaissant présente un caractère plus chaotique et de continuité latérale faible. L ensemble prérift/synrift est affecté par de nombreuses failles dont l histoire présente un caractère polyphasé particulièrement important (Figs 4 à 8 et annexes 2) Le synrift du bassin de l Hérault (Oligocène Néogène) Les séries synrift sont caractérisées par un pendage et un épaississement généralisé vers le Nord-Ouest (lignes H84D et H84F), donnant ainsi l image d un bassin dissymétrique en demi-graben. Ce basculement est accommodé par les failles normales principales. La partie inférieure du remplissage sédimentaire est de plus affectée par de nombreuses failles normales mineures d orientation similaires aux failles majeures, mais également antithétiques, individualisant autant de petits sousbassins dissymétriques. Les lignes sismiques font apparaître une variation dans l espace de la forme générale du Bassin de l Hérault. La partie sud de la zone montre une vaste dépression (ligne H84D) avec un remplissage considérable (plus de 1,2 secondes temps doubles), BRGM/RP FR Rapport final 15

19 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault alors qu en se déplaçant vers le nord, les épaisseurs diminuent et le bassin principal est subdivisé en nombreux sous-bassins (ligne H84F). Trois séquences sismiques principales peuvent être identifiées par distinction des relations géométriques entre les différents réflecteurs sismiques. Ces séquences permettent de comprendre la dynamique du Bassin de l Hérault au cours de l Oligo- Miocène. Ces séquences sont particulièrement bien visibles sur la ligne H84F (Fig. 3). La séquence inférieure fait apparaître une géométrie en nombreux demi-grabens basculés vers le Nord-Ouest, contrôlés par de nombreuses failles normales à regard vers le Sud-Est. Le sommet de la séquence montre de nombreuses troncatures sous la limite de la deuxième séquence. Ces troncatures traduisent une période d érosion avant le dépôt des sédiments suivants. La sédimentation au cours de la deuxième séquence présente un caractère plus continu que la première qui se traduit par une diminution du nombre de failles actives. Il en est de même pour la dernière séquence. L ensemble s accompagne d une migration des dépôtcentres vers le Nord-Ouest. Ces variations de géométries des séquences sédimentaires sont directement liées à la dynamique du système au cours de sont épisode synrift. Au début de l Oligocène, le substratum mésozoïque a été morcélé sous l effet de la distension. Il s est ainsi crée de nombreuses petites failles normales individualisant autant de demi-grabens. Au cours du temps, le jeu de ces failles s est amorti et la déformation synsédimentaire a été accommodée par les accidents majeurs qui ont contrôlé la rotation et la subsidence généralisée du bassin. 16 BRGM/RP FR Rapport final

20 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 3 : Les trois séquences principales du remplissage synrift du bassin de l Hérault BRGM/RP FR Rapport final 17

21 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Le prérift du bassin de l Hérault (Mésozoïque à Eocène) L histoire géologique du Languedoc est particulièrement complexe et présente un caractère polyphasé tout à fait remarquable. Comme vu en introduction, le Jurassique, le Crétacé et l Eocène ont été impliqués dans les mouvements compressifs de l orogenèse pyrénéenne. Cette compression a eu pour effet la mise en place de chevauchements vers le Nord, décollés classiquement sur les séries évaporitiques du Trias. Ces chevauchements se sont accompagnés d un plissement intense des séries impliquées et de l érosion des reliefs ainsi crées. Ainsi, il est possible d identifier sur les sections sismiques un certain nombre de failles se propageant en profondeur dans les séries prérift. La géométrie de ces failles est très particulière avec une forme plane en profondeur et un pendage faible vers le Sud-Est. Les relations en profondeur entres ces failles ne sont pas toujours évidentes (raccordement ou non sur un niveau de décollement principal unique). 18 BRGM/RP FR Rapport final

22 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 4 : Section sismique H84D vierge et interprétée BRGM/RP FR Rapport final 19

23 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 5 : Section sismique H84E vierge et interprétée 20 BRGM/RP FR Rapport final

24 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 6 : Section sismique H84F vierge et interprétée BRGM/RP FR Rapport final 21

25 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 7 : Section sismique H83F vierge et interprétée 22 BRGM/RP FR Rapport final

26 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 8 : Section sismique H83G vierge et interprétée Modèle d évolution Le schéma d évolution du bassin au cours du temps oppose donc une tectonique compressive (prérift) et une tectonique extensive (synrift). L épisode compressif, du Crétacé à l Eocène a fortement structuré le bâti jurassique, avec mise en place de plis et chevauchement en direction du Nord. Les failles chevauchantes ont utilisé le niveau de décollement triassique qui a également servi de niveau de découplage entre le socle paléozoïque et sa couverture sédimentaire. La propagation de ces chevauchement vers le Nord a crée une série de plis anticlinaux encore visibles au niveau de la partie Sud-Est de la ligne H84E. L évolution de la zone s est faite ensuite en extension, en relation avec l ouverture du Golfe du Lion. Cet épisode a eu pour effet de réactiver les anciens plans de chevauchements pyrénéens en faille normale (les plans de failles préexistants étant plus facilement réactivés). C est ce rétrocharriage en direction du Sud qui a crée et contrôlé la mise en place et la préservation de l ensemble des fossés de la zone (Fig. 9). Ces phénomènes de rétrocharriages ont été BRGM/RP FR Rapport final 23

27 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault plus importants dans la partie Nord-Ouest que dans la partie Sud-Est du bassin. Ceci explique la localisation des zones les plus subsidentes au Nord-Ouest, mais également la préservation des géométries chevauchantes pyrénéennes au Sud-Est (Fig. 5). Cette évolution fait du bassin de l Hérault un exemple majeur de rétrocharriage de structures compressive. Dans ce contexte, il sera particulièrement intéressant d un point de hydrogéologique de caractériser les carbonates de la série prérift qui ont subit une profonde karstification, mais également une fracturation tectonique majeure, pouvant générer des aquifères profonds de qualité. Figure 9 : Modèle schématique de l évolution du bassin de l Hérault du Crétacé au Néogène 24 BRGM/RP FR Rapport final

28 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 2.3. CARTOGRAPHIE DE LA BASE DU REMPLISSAGE SYNRIFT La base de la sédimentation synrift a été pointée sur les 7 sections sismiques retraitées, en tenant compte des failles qui interceptent cette surface et des décalages induits. La cartographie de l horizon pointé se fait en trois étapes. La première étape est la restitution d une carte d isochrones. Elle correspond à la profondeur en temps, par rapport au datum sismique, issue directement du pointé des sections. Cette carte est difficilement exploitable car elle ne renseigne pas sur la profondeur en mètres de la surface cartographiée. La deuxième phase est la réalisation d une carte de vitesse de tranche. Cette carte est obtenue par intégration des données de forages. Comme nous l avons expliqué auparavant, la répartition des forages pétroliers assurant le calage et la conversion profondeur de la base du synrift ne permet pas l obtention d une carte de vitesse satisfaisante (lissage trop important des gradients de vitesse). Nous avons donc ajouté des points de contrôle fictifs permettant de contraindre au mieux la carte de vitesse. La troisième et dernière étape est la réalisation de la carte d isoprofondeurs proprement dite. Cette carte est obtenue par intégration de la carte en temps et de la grille de vitesse. Le résultat donne une carte, dite d isohypses, qui correspond à la profondeur du niveau cartographié, en mètres par rapport au niveau de la mer (Fig. 10 et annexe 2). La carte a été réalisée avec une équidistance des courbes d isohypses de 100 m. Les valeurs s échelonnent de +100 m à 1200 m par rapport au 0 NGF. Le périmètre cartographique tient compte des données disponibles (extension des données sismiques et des forages disponibles), mais également des zones de non affleurement de l Oligo-Miocène. Ainsi, dans la partie Sud-Est de la carte, le polygone de countouring s arrête au niveau des affleurements de Jurassique et de Crétacé. Les failles principales interceptant la surface cartographiée ont été corrélées d un ligne sismique à l autre. Nous avons identifié 8 failles majeures (F1 à F8) qui présentent une orientation Nord-Est/Sud-Ouest et ont un jeu normal avec effondrement des secteurs Sud-Est. BRGM/RP FR Rapport final 25

29 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault La carte d isohypses confirme la disposition d ensemble dissymétrique du bassin de l Hérault avec un secteur Nord-Ouest présentant des profondeurs beaucoup plus importantes que le secteur Sud-Est. Ce dispositif est accommodé par les deux failles majeures F2 et F3. Dans le détail, le bassin de l Hérault peut être subdivisé en deux sous-bassins contrôlés par la faille F2 pour la partie sud et par la faille F3 pour la partie nord, les profondeurs les plus importantes étant localisées dans le sous-bassin Sud ( m au Sud et 900 m au Nord). Ceci s explique par le jeu très important de la faille bordière F2 (Fig. 4 et annexe 4). Ces deux sous-bassins montrent également des subdivisions par le jeu de failles de moindre importance, dont certaines correspondent à des failles satellites des accidents majeurs (F7 et F8 par exemple). Enfin, à l extrême Nord-Est de la carte apparaît une troisième sous-bassin contrôlé par la faille F5. Figure 10 : Carte d isohypses de la base de la série synrift (équidistance 100 m). Projection : Lambert II étendu 26 BRGM/RP FR Rapport final

30 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault D un point de vue structural, la carte fait apparaître que les accidents F2 et F3 présentent les jeux les plus importants. Ces deux failles sont décalées l une par rapport à l autre. Une alternative à la carte proposée pourrait être d invoquer que les failles F2 et F3 correspondraient en fait à un seul et même accident, décalé par le jeu d un accident décrochant senestre (Fig. 11) d orientation NNW-SSE (Maerten, 1995). Cet accident décrochant pourrait expliquer la différence de style tectonique entre un bassin Nord présentant de nombreux compartiments effondrés et un bassin Sud moins structuré. Cette hypothèse pourra être étayée par des données sismiques complémentaires. Figure 11 : Hypothèse d un accident décrochant sénestre décalant les deux sous-bassins BRGM/RP FR Rapport final 27

31 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 3. Ressources en eau du bassin de l Hérault 3.1. ESQUISSE HYDROGEOLOGIQUE Trois types d aquifères sont représentés sur le secteur géographique faisant l objet du retraitement de profils sismiques : - Les alluvions de l Hérault ; - Le Tertiaire et le Plio-Quaternaire ; - Les terrains d âges crétacé et jurassique LES ALLUVIONS DE L HERAULT C est la ressource principale de cette région. Leur épaisseur ne dépasse pas 10 mètres au Nord de Pézenas mais peut atteindre 40 mètres plus au Sud dans le secteur d Agde. C est un aquifère alluvial à nappe libre de faible extension latéral se développant sur un domaine sans aquifère continu. La productivité des alluvions récentes peut dépasser 100 m3/h en aval de Pézenas et est comprise entre 50 et 100 m3/h en amont. Les alluvions anciennes sont essentiellement alimentées par les précipitations ce qui se traduit par un fort écart basses et hautes eaux LE TERTIAIRE ET LE PLIO QUATERNAIRE L épaisseur du Tertiaire peut dépasser 1000 mètres dans la zone centrale du bassin. C est une formation semi-perméable incluant quelques aquifères locaux ou une couverture semi perméable recouvrant un système aquifère multicouche. Les débits sont en général inférieur à 10 m3/h et peuvent localement atteindre 20 à 40 m3/h dans les molasses, conglomérats ou calcaires. Les niveaux productifs peuvent être les calcaires du Lutétien, la molasse miocène quant elle est suffisamment sableuse et les sables jaunes du Pliocène marin 28 BRGM/RP FR Rapport final

32 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault LE CRETACE ET LE JURASSIQUE Ils correspondent à un aquifère essentiellement carbonaté, donc karstique, discontinu à surface libre et de structure plissée et compartimentée. La karstification peut être liée a la fracturation et la présence de failles. La circulation karstique donne naissance à des sources pérennes dont le débit d étiage peut dépasser 900 m3/h. Les forages sollicitant ces formations sont peu nombreux. Le Jurassique est à priori plus productif que le Crétacé supérieur qui est en partie constitué de faciès marneux. Le Jurassique, rencontré à 700 mètres de profondeur à Pézenas, est fortement artésien ( artésianisme de 40 mètres et débit de 90 m3 /h). Les calcaires fissurés du Rognacien peuvent également être productifs BRGM/RP FR Rapport final 29

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34 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 4. Conclusions - Préconisations Le retraitement sismique effectué en 2004 permet de préciser : La position des failles au toit du Mésozoïque ; La profondeur du toit du Mésozoïque. La validité de la cartographie qui découle de l interprétation sismique dépend de la densité des profils utilisés. Entre les lignes sismiques, elle fait l objet d une interpolation et ne peut donc être considérée comme fiable à 100% qu à l aplomb des profils. Par ailleurs, la profondeur économique des forages de recherche d eau ne devrait pas excéder 500 mètres. En première approche, il convient donc de définir les prospects sur l analyse de trois facteurs : La position d une section sismique ; La position d une faille ; Une profondeur ne dépassant pas 500 m. L intégration de ces trois facteurs permet de proposer une carte de prospects possibles de recherche d eau (Fig. 12). BRGM/RP FR Rapport final 31

35 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Figure 12 : Carte de localisation des possibles prospects de recherche en eau (cercles rouges) à une profondeur inférieure à 500 m Dans l optique d une meilleure contrainte de la corrélation des failles entre elles d une part et de la cartographie d autre part, un retraitement sismique complémentaire peut être envisagé. Ce retraitement permettra de densifier le maillage sismique existant et par voie de conséquence d augmenter le nombre et la probabilité des prospects de recherche en eau dans les aquifères karstiques et fracturés sous couverture tertiaire. Il pourra également permettre d étendre la zone d intérêt vers le Sud-Ouest. Dans cette optique, la figure 13 fait la synthèse des données sismiques post 1970 disponibles pouvant être retraitées dans le cadre d une étude complémentaire. 32 BRGM/RP FR Rapport final

36 H84-F H84-F H84-F 84GL-20 84GL-20 84GL-20 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault H84-G H84-G Lodeve H83-J H83-J H83-J H83-J H83-J H83-J H83-J H83-J H83-J H83-I H83-I H83-I H83-I H83-I H83-I H83-I H83-I H83-I Saint-Gely-Du-F BEDARIEUX LODEVE H84-X H84-F-DYN H84-F-DYN H84-F-DYN H84-F-DYN H84-F-DYN H84-F-DYN H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-G H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H83-GG H84-F-DYN H84-F-DYN H84-F-DYN H83-G MONTPELLIER H82-A H82-A H82-A H82-A H82-A H82-A H82-A H82-A H82-A H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H83-F H84-Y-DYN H84-Y-DYN H84-Y-DYN H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y H84-Y Bedarieux H83-OWLP Mo H83-E H83-E H83-E H83-E H83-E H83-E H83-E H83-E H83-E H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F H84-F LS86M LS86M LS86M LS86M LS86M LS86M LS86M LS86M LS86M LS86H LS86H LS86H LS86H LS86H LS86H LS86H LS86H LS86H ST-CHINIAN LS86O LS86O LS86O LS86N LS86N LS86F LS86F LS86F LS86F LS86F LS86F LS86F LS86F LS86F LS86E LS86E LS86E LS86E LS86E LS86E LS86E LS86E LS86E H83-A 75ELV1A LS86C LS86C LS86C LS86C LS86C LS86C LS86C LS86C LS86C 75ELV1B LS86D LS86D H84-A H84-A H84-A H84-A H84-A H84-A H84-A H84-A H84-A H83-B LS86B LS86A H84-B H84-B H84-B H84-B H84-B H84-B H84-B H84-B H84-B H84-C H84-C H84-C H84-C H84-C H84-C H84-C H84-C H84-C H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN H84-B-DYN LS86R LS86R H83-C H83-C H83-C H83-C H83-C H83-C H83-C H83-C H83-C H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-N H83-D H83-D H83-D H83-D H83-D H83-D H83-D H83-D H83-D H84-D H84-D PEZENAS Pezenas H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-E H84-W H84-W Meze SETE Balaruc-les-Bains Sete 84SW-25 84SW-24 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW-11 84SW GL GL GL GL GL GL GL GL GL SW-22 84SW-10 84SW-10 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 84SW-23 Ville 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-09 84SW-11A 84SW-11A 84SW-11A 84SW-11A 84SW-11A 84SW-11A GL 84GL 84GL 84GL 84GL 84GL GLG GL LS86L 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 75ELV2 LS86K LS86K LS86K LS86K LS86K LS86K LS86K LS86K LS86K LS86J LS86J LS86J LS86J LS86J LS86J LS86J LS86J LS86J 87LS 1WA LS86I LS86I LS86I LS86I LS86I LS86I LS86I LS86I LS86I LS86S BEZIERS LS86G LS86G LS86G LS86G LS86G LS86G LS86G LS86G LS86G Coursan LS86P LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q LS86Q Beziers Serignan 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-01B 84SW-08 84SW-01A 84SW-01A GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 GL-14 Agde AGDE 84SW-01 84SW-02B 84SW-02C 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-03 84SW-02A 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84SW-04 84RM 84G 84G 84GL-12 84SW-02 84SW-07 84SW-0784SW-07A 84SW-07A 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84SW-05 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL-21 84GL G GL GL-10 84GL-17 84GL B GL GL GL GL GL GL GL GL GL B-16A 82-B B B B B B B B B B B B B GL GL GL GL GL GL GL GL GL B B B B-34 84GL-02 84GL B B B B-35 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL-04 84GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL GL B-16 84GL GL GL GL GL Figure 13 : Plan de position de la sismique post 1970 (bleu) et lignes retraitées en 2004 (rouge) BRGM/RP FR Rapport final 33

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38 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault 5. Bibliographie Arthaud F. et Séguret M. (1981) : Les structures pyrénéennes du Languedoc et du Golfe du Lion (Sud de la France). Bull. Soc. géol. France, 1981 (7), XXIII, pp Beaudrimont A.F. et Dubois P. (1977) : Un bassin mésogéen du domaine péri-alpin : le sud-est de la France. Bull. Centres Rech. Explor. Prod. Elf Aquitaine, 1, pp Benedicto Esteban, A. (1996) : Modèles tectono-sédimentaires de bassins en extension et style structural de la marge passive du Golfe du Lion (partie Nord), Sud- Est France. Thèse Univ. Montpellier III, Carey S.W. (1958) : A tectonic approach to continental drift. In : Continental drift, a symposium. Hobart, Geol. Dept. Univ. Tasmania, pp Guennoc, P., Gorini C., Mauffret A. (2000) : Histoire géologique du Golfe du Lion et cartographie du rift oligo-aquitanien et de la surface messinienne. Géol. France, n 3, 2000, pp Maerten L. et Sérrane M. (1995) : Extensional tectonics of the Oligo-Miocene Hérault Basin (S France), Gulf of Lion margin. Bull. Soc. géol. France, 1995, t. 166, n 6, pp Mattauer M. (1962) : Sur l âge oligocène de la brèche dite «bartonienne» des Matelles (Hérault). C.R. Som. Soc. géol., Fr., n 10, pp Carte géologique de la France à 1/ ème : feuille de Lodève Carte géologique de la France à 1/ ème : feuille de Montpellier Carte géologique de la France à 1/ ème : feuille de Sète Carte géologique de la France à 1/ ème : feuille de Pézenas BRGM/RP FR Rapport final 35

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40 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Annexe 1 : Fiches des forages pétroliers BRGM/RP FR Rapport final 37

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68 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Annexe 2 : Carte Isohypses de la base du synrift BRGM/RP FR Rapport final 39

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70 Légende H83-N SSC1 PF1-700 Forage pétrolier Point fictif de calage Ligne Sismique Faille normale (taquets vers le compartiment effondré) Courbe Isohypse (NGF) Equidistance : 100 m N PF2 PF PF F3-800 PF5 F7 F8 PF PF13 SB F4 H84-W -200 F5 H83-G PF8-200 H83-F PF4 PF PF PF SSC1 PF PF11 H84-F P1 CL3 CL2 CL4 CL PZ PF7 C PZ2 PZ1 C4 C2-200 F6 0 H84D H84-E L1 F2-400 S1 F Annexe 2 : Carte en Isohypses de la base du Tertiaire 10 Km

71 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Annexe 3 : Carte isohypses de la base du synrift et coupes sismiques interprétées BRGM/RP FR Rapport final 41

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73 S ec 0.00 NW H83G SE S ec 0.00 NW Vallée de l'hérault H83F SE o n d e s T e 1.00 m p s F3? F2 F4 F5 o n d e s T e 1.00 m p s F3 F7 F2 F4 F5 D ou D ou b l e s Km b l e s Km Légende H83-N SSC1 Forage pétrolier PF1 Point fictif de calage Faille normale (taquets vers le compartiment effondré) PF13 PF2 Courbe Isohypse (NGF) Equidistance : 100 m PF PF Ligne Sismique N F3-800 F8 F7 PF5 PF F4 F5 SB1 H84-W H83-G NW Vallée de l'hérault H84F F1 SE 0.00 S ec o n d e s PF8-200 H83-F F7 F8 F2 F T e m PF4 PF F3 p s PF PF10 0 D ou SSC1 P PF PZ2 CL3 PZ1 C4 CL2 C2 CL4 CL1-200 PF H84D H84-F H84-E PZ PF7 C F6 1 Km 2.00 b l e s L1 F2-400 S1 F1 10 Km Vallée de l'hérault S ec 0.00 NW Vallée de l'hérault H84E SE S ec o n d e s T e m 1.00 F3? F4 F1 F6 o n d e s T e m p s 1.00 F3 F7 F8 F2 F4 F1 F6 F2 D ou p s D 2.00 ou b l e s Oligocène Crétacé Jurassique et Trias b l e s Km Annexe 3 : Carte en Isohypses de la base du Tertiaire et illustration par les coupes sismiques interprétées

74 Le Bassin Oligo-Miocène de l Hérault Annexe 4 : Sections sismiques vierges et interprétées BRGM/RP FR Rapport final 43

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76 Nord-Ouest H83F - Section vierge Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot S ec o n d es T e m p s D ou b le s Vallée de l'hérault Nord-Ouest H83F - Section interprétée Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot F S ec o n d es F F F F T e m p s D ou b le s LEGENDE Miocène Oligocène Crétacé Jurassique et Trias Km

77 Nord-Ouest H84E - Section vierge Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot S ec o n d es T e m p s D ou b le s Vallée de l'hérault Nord-Ouest H84E - Section interprétée Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot S ec o n d es T e m F3 F7 F F2 F F1 F6 p s D ou b le s LEGENDE Miocène Oligocène Crétacé Jurassique et Trias Km

78 Nord-Ouest H84D - Section vierge Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot S ec o n d es T e m p s D ou b le s Vallée de l'hérault Nord-Ouest H84D - Section interprétée Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot S ec o n d es F1 F6 T e m F3? F p s F D ou b le s LEGENDE Miocène Oligocène Crétacé Jurassique et Trias Km

79 Nord-Ouest H83G - Section vierge Sud-Est -H83 N CMP CMP Shot Shot S ec o n d es T e m p s D ou b le s Nord-Ouest Sud-Est H83G - Section interprétée -H83 N CMP CMP Shot Shot S ec o n d es F3? F F4 F T e m p s D ou b le s LEGENDE Oligocène Crétacé Jurassique et Trias Km

80 Nord-Ouest -H83 N H84F - Section vierge CMP CMP Shot Shot -H84 W Sud-Est S ec o n d es T e m p s D ou b le s Vallée de l'hérault Nord-Ouest H84F - Section interprétée Sud-Est -H83 N -H84 W CMP CMP Shot Shot F1 S ec o n d es F3 F7 F8 F F4 T e m p s D ou b le s LEGENDE Miocène Oligocène Crétacé Jurassique et Trias Km