Caracterizarea fizică și abordarea numerică a rolului acvitardelor în sistemele acvifere

Olivier CABARET
BRGM Aquitaine - 24, Avenue Léonard de Vinci - 33600 PESSAC
o.cabaret brgm.fr

Lucrări de cercetare desfășurate în cadrul proiectului OPURES (Optimizarea utilizării resurselor de apă subterană) la Institutul EGID-BORDEAUX 3.

Parteneri:
SUEZ-Lyonnaise des Eaux
SMEGREG
Agenția de Apă Adour-Garonne
Regiunea Aquitaine

Rezumatul articolului:

Introducere

Bazinele sedimentare sunt sediul sistemelor acvifere multistrat în cadrul cărora acvitardele, sunt corpuri de rocă cu permeabilitate redusă, compuse în general din materiale argiloase, unde nu este posibilă colectarea unor cantități apreciabile de apă, dar prin care pot avea loc transferuri semnificative de apă din sau la acviferele adiacente (Castany și Margat, 1977). Cunoscute sub numele de „straturi semipermeabile”, aceste acvatic joacă un rol major în hidrodinamica generală, controlând atât cantitatea, cât și calitatea unei părți a apei care circulă în acvifere. Complexitatea organizării acestor formațiuni acvatice, indiferent dacă sunt structurale, geologice sau hidrodinamice, dar și lipsa de informații referitoare la acestea, conduc în general la incertitudini cu privire la cuantificarea influenței lor asupra transferurilor inter-acvifere. O metodologie reținută este de a caracteriza geologic și hidrodinamic acvitardele pentru a dezvolta un model digital 3D pentru a înțelege rolul formațiunilor semipermeabile în funcționarea hidrodinamică a unui strat multistrat complex.

Bazinul nord-Aquitania este un exemplu aici, deoarece sunt marcate relațiile dintre diferitele acvifere, în special cele ale terțiarului, prin acvitarde. Regiunea Bordeaux (figura 1), care face obiectul unor mari retrageri, în special pentru alimentarea cu apă potabilă, servește astfel ca cadru de studiu. Aranjamentul vertical al straturilor rezervorului este reprezentat schematic la baza sa de multistratul eocenic, în care rezervorul principal este cel al eocenului mediu. Este depășit de puternicul aquitard Oligocen-Eocen pe care se bazează acviferele Oligocen, Miocen și Plio-Cuaternar, care pot fi separate prin straturi subțiri semi-permeabile.

abordarea

Figura 1: A) Amplasarea zonei de studiu (Fundal: extras din harta geologică a Franței la 1: 1.000.000 (Platel și colab., 2004)); B) Reprezentarea schematică a dispunerii verticale a straturilor de rezervor din regiunea Bordeaux

Caracterizare geologică din instrumentul de înregistrare

Dispunerea verticală a straturilor în regiunea Bordeaux este definită în esență numai pe baza observațiilor și datării butașilor aduși în timpul forării. Apoi propunem să folosim instrumentul de jurnalizare pentru a înlocui succesiunea diferitelor rezervoare și pentru a identifica orizonturile semipermeabile în ceea ce privește geologia și geometria.

Logarea este o tehnică de recunoaștere a forajului care definește setul de înregistrări continue ale parametrilor fizici și/sau chimici în funcție de adâncime (Ellis și colab., 2007). Acești parametri, strâns legați de geologie, constituie astfel un ajutor prețios pentru descrierea litologică a formațiunilor traversate de foraj.
S-au folosit diverse bușteni pentru a reexamina structura verticală a zăcămintelor terțiare și pentru a descrie cât mai precis natura și geometria acvariilor (Figura 2):

  • Jurnalele cu raze gamma măsoară radioactivitatea naturală totală a rocilor, care este compusă în principal din trei izotopi 40K, 238U și 232Th care, în bazinele sedimentare, sunt concentrate preferențial în sedimente fine, bogate în elemente de lut corespunzătoare acvitardelor (Keys și MacCary, 1971 );
  • jurnalele rezistivității mici-normale și lungi-normale reflectă capacitatea mediului de a lăsa să treacă un curent electric. Rocile sedimentare prezintă contraste de rezistivitate în funcție de mineralele din care este compusă, porozitatea, conectivitatea porilor sau salinitatea fluidelor care umplu spațiul porilor (Zhdanov și Keller, 1994). Ca regulă generală, argilele au rezistivități scăzute în comparație cu rocile de calcar și gresie (Marescot, 2006);
  • jurnalele de producție se referă la măsurarea debitului sau a debitului în coloana de captare a unei structuri de operare. Acestea fac posibilă identificarea originii intrărilor de apă și evaluarea schimburilor din foraj.

Figura 2: Exemple de răspunsuri obținute prin înregistrarea măsurătorilor, săgețile verzi indică sosirea apei

Identificarea caracteristicilor de exploatare a formațiunilor și luarea în considerare a singularităților în timpul interpretării măsurătorilor geofizice a condus la actualizarea aranjamentului vertical al formațiunilor sedimentare din regiunea Bordeaux și a definit o nouă diagramă hidrogeologică din care sunt evidențiate. (Figura 3):

  • prezența unui nivel argilos la baza învelișului plio-cuaternar,
  • lacune în depozitele zidului Chattian care duc la continuitatea hidraulică a acviferelor miocene și oligocene,
  • prezența unui nivel mai calcaros și nisipos în peretele oligocen-eocen de grosime redusă (~ 10 m) și de extensie limitată (circumscrisă în partea de nord-vest a zonei de studiu),
  • distincția în trei subunități ale rezervorului Eocen.