En septembre 2023, Swiss Geo Energy et Ad Terra Consultancy ont mené un projet de cartographie souterraine dans la région d’Eclépens. Utilisant la technologie de réflexion sismique — une méthode qui envoie des ondes sonores profondément dans la terre pour créer des images des couches rocheuses souterraines — l’équipe a étudié 104 km² pour soutenir un projet d’énergie géothermique profonde.
Qu’est-ce que l’énergie géothermique ?
Les centrales geothermiques de grande profondeur exploite la chaleur naturellement stockée dans les formations rocheuses à des milliers de mètres sous terre. Contrairement aux systèmes géothermiques superficiels qui chauffent et refroidissent les bâtaiments, les projets géothermiques profonds peuvent générer de l’électricité en puisant dans des réservoirs souterrains extrêmement chauds.
Imagerie souterraine avancée
Les données sismiques collectées ont été traitées avec sophistication en utilisant deux techniques :
- Migration conventionnelle PreSDM (Prestack Depth Migration) : Une méthode standard pour créer des images souterraines expliquée dans un article précédent publié sur le site web de SGE.
- Migration angulaire ES360 : Une technique avancée qui fournit des vues plus détaillées des propriétés rocheuses aux profondeurs où existent typiquement les réservoirs géothermiques.
La phase d’interprétation sismique est maintenant terminée. Dans le cadre d’une étude spécialisée appelée AVAZ/VVAZ (Amplitude Versus Azimuth/Velocity Versus Azimuth), l’équipe de SGE et d’Ad Terra Consultancy ont analysé comment les ondes sismiques se comportent différemment selon leur direction et leur vitesse. Cette analyse a révélé des propriétés élastiques cruciales des roches souterraines, notamment :
- Impédance P : La résistance des roches aux ondes sismiques. Produit de la vitesse sismique et de la densité.
- Rapport Vp/Vs : La relation entre différents types de vitesses d’ondes sismiques.
Localisation des fractures et zones de faille
Pour localiser les zones où les roches sont fissurées ou fracturées — essentielles pour la circulation des fluides géothermiques — nos équipes ont analysé plusieurs caractéristiques sismiques :
- Similarité : La cohérence d’apparence des couches rocheuses dans différentes zones
- Probabilité de faille amincie : La probabilité de trouver des failles géologiques (fissures dans les formations rocheuses)
- Densité de fractures : Le nombre de fissures existant dans un volume rocheux donné
- Décomposition spectrale : Décomposition des signaux sismiques en différentes composantes de fréquence pour révéler des caractéristiques géologiques cachées.
Ces analyses ont aidé à identifier des cibles préliminaires de forage — des emplacements spécifiques où les puits géothermiques pourraient être les plus réussis.
Une approche globale
Ce travail sismique ne représente qu’une pièce d’un puzzle plus large. Les résultats de l’imagerie souterraine sont combinés et vérifiés entre plusieurs disciplines :
- Études géophysiques – Interprétation et cartographie sismiques, extraction d’attributs. D’un intérêt particulier est la cartographie des objectifs géothermiques profonds (Muschelkalk) sous les massifs coussins de sel dans le Keuper (Trias supérieur).
- Études pétrophysiques – Analyse des propriétés rocheuses comme la porosité et la perméabilité. Par exemple, l’analyse du Muschelkalk montre une faible porosité matricielle ; les objectifs géologiques doivent se concentrer sur la recherche du réservoir fracturé dans les zones d’endommagement des failles.
- Études géomécaniques – Compréhension du comportement des roches sous contrainte et pression, analyse de la cinématique pour augmenter les chances d’atteindre une zone fracturée conductrice en relation avec le rapport de contrainte régional/local.
- Études hydrogéologiques – Cartographie des schémas d’écoulement souterrain, analyse des façons dont un réservoir fracturé peut être rechargé.
- Modélisation géologique – Création de modèles 3D détaillés du sous-sol. Le modèle d’Eclépens inclut diverses données d’autres disciplines incluant le réseau de failles, les limites sismo-lithologiques et les propriétés du réservoir.
Ensemble, ces investigations forment l’une des évaluations souterraines les plus complètes de Suisse pour le développement géothermique.
La sécurité avant tout
Plusieurs tâches critiques restent encore à accomplir avant tout forage. L’analyse sismotectonique évaluera les risques de tremblements de terre, tandis que l’évaluation des risques d’hydrocarbures garantira que le projet évite de rencontrer accidentellement des gisements de pétrole ou de gaz. De plus, des études d’impact environnemental doivent être complétées pour évaluer les effets potentiels sur les écosystèmes locaux, les eaux souterraines et les communautés. Ces mesures de sécurité et environnementales visent à prévenir les incidents qui ont affecté des projets géothermiques suisses précédents et sont maintenant étroitement surveillées par les institutions fédérales et cantonales suisses.
Perspectives d’avenir
L’équipe qui a travailler sur ces données présentera ses résultats lors de trois conférences à venir :
- Convention annuelle SASEG (14-16 juin 2025, Bâle) : “GeoCoGen Eclépens : Explorer les cibles à la lumière des résultats sismiques 3D” (accepté) – www.saseg.ch/agenda – Les points clés de cette presentation seront publiés prochainement sur le LinkedIn d’Ad Terra
- Congrès géothermique européen 2025 (6-10 octobre 2025, Zurich) : “Débloquer le potentiel géothermique grâce à la sismique 3D” (soumis) – europeangeothermalcongress.eu
- Deuxième atelier de traitement de données EAGE (6-8 octobre 2025, Barcelone) : “Amélioration de l’imagerie utilisant des algorithmes basés sur les rayons dépendants de l’angle pour la migration en profondeur 3D avant empilement” (soumis) – eage.eventsair.com/second-eage-data-processing-workshop
Nous remercions également l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) pour son soutien financier dans la phase de prospection.
