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Vuataz, François

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Vuataz, François
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https://libra.unine.ch/handle/123456789/152

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    Remobilisation of deep Na-Cl waters by a regional flow system in the Alps: Case study of Saint-Gervais-les-Bains (France)
    (2010)
    Sonney, Romain
    ;
    Vuataz, François 
    Le système hydrothermal de Saint-Gervais-les-Bains, France est localisé au niveau du point bas du massif cristallin des Aiguilles Rouges, côté sud-ouest. Le socle n’affleure pas directement sur la zone étudiée, mais est certainement présent au-delà de 300 m de profondeur. Les eaux thermales ascendantes sont pompées dans deux différents aquifères, sous les dépôts quaternaires de la vallée du Bon Nant. Dans l’aquifère du Permien-Trias inférieur traversé par les forages De Mey (27–36 °C), une eau thermale ascendante Na-SO4 riche en Cl issue du socle cristallin (4,8 g/L) est essentiellement diluée par une eau froide Ca-SO4, pauvre en chlorure, circulant dans la couverture autochtone du socle des Aiguilles Rouges. Cette eau thermale saline se serait infiltrée dans les Aiguilles Rouges et circulerait en profondeur jusqu’aux plans de chevauchement, avec le lessivage de saumures résiduelles d’inclusions fluides (rapport molaire Cl/Br inférieur à 655). La dissolution de la halite triasique (Cl/Br > 1000) n’est pas possible à Saint-Gervais-les-Bains, car les eaux froides ont des teneurs faibles en chlorure (< 20 mg/L). Des interactions eau–roche se produisent durant la remontée via des décrochements nord–sud affectant le socle et sa couverture sédimentaire. Pour le forage De Mey Est, la dissolution du gypse se produit avec des échanges cationiques produisant du Na et la dissolution de Mg à basse température, depuis la dolomie triasique se produit également. L’aquifère des écailles du Trias moyen et supérieur, traversé par le forage Lépinay (39 °C), contient des eaux thermales fortement mélangées avec des eaux pauvres en chlorure et la dissolution du gypse se produit également. La zone d’infiltration du pôle thermal est située vers 1700–2100 m d’altitude, altitude équivalente pour le système hydrothermal de Lavey-les-Bains correspondant au massif des Aiguilles Rouges. Pour le pôle Ca-SO4 pauvre en chlorure, la zone d’infiltration est plus basse (1100–1300 m), montrant des circulations depuis le massif du Mont Joly. L’application des géothermomètres indique une température du réservoir probablement supérieure à 65 °C, mais n’excédant pas 100 °C., The hydrothermal system of Saint-Gervais-les-Bains, France is located in a south western low-elevation point of the Aiguilles Rouges crystalline Massif. The crystalline rocks are not directly outcropping in the studied area but certainly exist beyond 300 m depth. Uprising waters are pumped from two different aquifers below the Quaternary deposits of the Bon Nant Valley. In the Lower Trias-Permian aquifer crossed by De Mey boreholes (27–36 °C), the ascending Na-SO4 and high-Cl thermal water from the basement (4.8 g/L) is mostly mixed by a Ca-SO4 and low-Cl cold water circulating in the autochthonous cover of the Aiguilles Rouges Basement. The origin of the saline thermal water probably results from infiltration and circulation in the basement until it reaches deep thrust faults with leaching of residual brines or fluid inclusions at depth (Cl/Br molar ratio lower than 655). The dissolution of Triassic halite (Cl/Br > 1000) is not possible at Saint-Gervais-les-Bains because the Triassic cold waters have a low-Cl concentration (< 20 mg/L). Water–rock interactions occur during the upflow via north–south strike-slip faults in the basement and later on in the autochthonous cover. For the De Mey Est borehole, gypsum dissolution is occurring with cationic exchanges involving Na, as well as low-temperature Mg dissolution from dolomite in the Triassic formations. The aquifer of imbricated structures (Upper-Middle Trias) crossed by the Lépinay well (39 °C) contains thermal waters, which are strongly mixed with a low-Cl water, where gypsum dissolution also occurs. The infiltration area for the thermal end-member is in the range 1700–2100 m, close to the Lavey-les-Bains hydrothermal system corresponding to the Aiguilles Rouges Massif. For the Ca-SO4 and low-Cl end-member, the infiltration area is lower (1100–1300 m) showing circulation from the Mont Joly Massif. The geothermometry method indicates a reservoir temperature of probably up to 65 °C but not exceeding 100 °C.
  • Publication
    Accès libre
    Numerical modelling of Alpine deep flow systems: a management and prediction tool for an exploited geothermal reservoir (Lavey-les-Bains, Switzerland)
    (2009)
    Sonney, Romain
    ;
    Vuataz, François 
    Le site géothermal de Lavey-les-Bains (Suisse) est un système alpin d’écoulement profond dans des terrains cristallins fracturés. Les analyses acquises depuis 1973 sur les eaux souterraines montrent un processus de mélange entre une composante profonde et chaude (68°C et TDS 1.4 g/L) et une eau froide peu profonde. La production sur le nouveau puits profond P600, réalisé en 1997, a amplifié ce processus de mélange dans le puits P201, où une baisse de la température et des TDS a été observée. Des modèles numériques 2D et 3D de chaleur, d’écoulement et de transport de masse ont été développés pour reproduire le système géothermal et pour prédire le potentiel de ressource géothermique exploitable à long terme. La température calculée du réservoir profond induit (100–130°C) est en accord avec les géothermomètres alors que le flux d’eau thermale (5,400–9,000 m3/jour) est probablement sous-estimé. Plusieurs scénarios de production de fluide permettent de reproduire les phases de baisse et de stabilisation des températures dans le champ géothermal depuis 1997. Sur P201, le rapport de mélange calculé avant et pendant l’exploitation de P600 est comparable aux valeurs observées; la température modélisée sur P201 tend vers une stabilisation à 56 C après 10–15 ans de production sur P600. La proposition d’un nouveau puits est susceptible de réduire la production thermale des puits existants., The geothermal site of Lavey-les-Bains, Switzerland is an Alpine deep flow system in fractured crystalline rocks. Groundwater analyses since 1973 reveal a mixing process between a deep warm component (68°C and TDS 1.4 g/L) and cold shallow water. The production rate of the new deep well P600, installed in 1997, has amplified this mixing process in well P201, for which a decline in temperature and TDS has been observed. Numerical hydrogeological two-dimensional and three-dimensional models of heat, flow and mass transport have been developed to reproduce the geothermal system and to forecast the long-term exploitation potential of the geothermal resource. The computed temperature of the deep inferred reservoir (100–130°C) is in agreement with the geothermometers, whereas the simulated thermal water flux (5,400–9,000 m3/day) is probably underestimated. Different fluid production scenarios can reproduce the decline and stabilization phases of temperatures in the geothermal field since 1997. For P201, the mixing ratio calculated before and during the exploitation of P600 is comparable with observed data; the modelled temperature tends towards stabilization in P201 at 56°C after 10–15 years of production at P600. Another proposed new well is likely to reduce the thermal output of the existing wells.