BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

ETABLISSANTS ROUSSELOT A ISLE SUR SORGUE (84)

£> POTENTIALITES GEOTHERMIQUES-

CONTEXTE GEOLOGIQUE

par

G. VUROZÛV

Service géologique régional PROVENCE — CORSE

Domaine de Luminy - route Léon-Lachamp, 13009 MarseilleTél.: (91) 41.26.04 et 41.24.46

79 SGN 592 PAC MARSEILLE le 24 SEPTEMBRE 1979

- 3 -

ETABLISSEMENTS ROUSSELOT A ISLE SUR SORGUE (84)

POTENTIALITES GEOTHERMIQUESCONTEXTE GEOLOGIQUE

par

G. VUROZOy

79 SGN 592 PAC . MARSEILLE, le 24 SEPTEMBRE 1979

R E S U M E

Dans les perspectives" d'une éventuelle recherche d'eauchaude par forage, les Etablissements ROUSSELOT à ISLE-SUR-SORGUE ontdemandé au Bureau de Recherches Géologiques et Minières SGR ProvenceAlpes Côte d'Azur, de rédiger une synthèse géologique du secteur désignéet d'établir une coupe géologique et technique prévisionnelle d'un forage.

Après exposé du contente géologique régional,.on éta-blit la coupe prévisionnelle du forage, celui-ci, sous une couverturetertiaire de 2OO à 250 m. d'épaisseur, traversera le Crétacé inférieurcalcaire puis calcaro-marneux avant de pénétrer, dans les calcaires duJurassique supérieur (580 m d'épaisseur) qui constituent l'objectif.La coupe technique est déduite de ces données.

Ce rapport contient 14 pages et 4 annexes

II a été réalisé avec la collaboration de :

B. DELLERY géologue

J. ABDILLA Dessin

Ch. PAUC Secrétariat.

:et en prélude à une étude technico-économique de l'usage de l'eau chaude

géothermale.

- 5 -

TABLE VES MATIERES

Rtàumé. page. 31. - OBJET VE L'ETUDE . ?1. - SITUATION ET CAPRE VE L'ETUVE 73. - EXAMEW VES CONVITIONS REGIONALES VE

GISEMENT VES TERRAINS SUSCEPTIBLES VECONSTITUER L'OBJECTIF VE LA RECHERCHE S

4. - EXAMEW VES TERRAINS VE COUVERTURE MASQUANTLOCALEMENT LES RESERVOIRS ET VEVUCTION VESCONDITIONS VE RENCONTRE VE CES RESERVOIRSPAR UN FORAGE. 9

5. - LA SERIE CARBONATEE SOUS LA COUVERTURETERTIAIRE A ISLE SUR SORGUE 11

6. - VONNEES HWROLOGIQUES ET GEOTHERMIQUES SURLA SERIE CARBONATEE 12

'?. - ESTIMATION VU COUT V UN FORAGE ' 14S. - CONCLUSION . 7 5

„ . LISTE VES ANNEXES

Annexe 7. - Pote.nt¿aLU:e.¿> g<toth.2Jtm¿que¿ CadJie.Annexe 2 . - Pote.ntÁ,aLútí¿ ge.othoAm.qa.eA Coupe, da ioKage.

U dg

de. PERNES 1.Annexe. 3. - Co ape. ¿tAuctunaie.

Annexe 4. - VEVIS E¿tLmatL& d'an

- 7 -

7. - OBJET VE L'ETUVE

Dans la perspective d'une recherche d'eau chaude par forage,

les Etablissements ROUSSELOT à Isle-sur-Sorgue ont demandé au B R G M

une synthèse géologique du secteur et une coupe géologique et techni-

que prévisionnelle d'un sondage profond réalisé dans les limites de

l'emprise de l'usine. Les besoins thermiques (quantité, niveau de la

température) de l'usine ne sont pas examinés ici ; il apparait toute-

fois que l'énergie géothermale se prêterait assez bien aux méthodes

pratiquées par l'Usine ROUSSELOT.

L'étude qui suit fait la synthèse des données géologiques

existantes et en particulier de celles fournies par les travaux de

recherches pétrolières effectuées dans le secteur.

2. - SITUATION ET CAPRE VE L'ETUVE

L'Isle sur Sorgue est située à 2,5 km à l'Ouest de la Fon-

taine de Vaucluse, sur la rivière issue de la grande source vauclu-

sienns. La plaine des Sorgues correspond à une vaste couloir alluvial

orienté Nord-Sud, entre des reliefs peu accentués correspondant à des

dépôts d'âge tertiaire. Au delà vers l'Est, au-dessus de la Fontaine

de Vaucluse, s'élèvent brutalement à l'altitude 700- les Monts de Vau-

cluse.

La plaine des Sorgues n'est que la partie méridionale des

Plaines du Comtat qui correspondent à des dépôts alluvionnaires du

Bhône et de ses affluents, lors de leurs divagations au cours du Qua-

ternaire dans cette région topographiquement déprimée.

Ces dépôts alluvionnaires masquent, sur de très vastes é-

tendues (des Alpilles à Orange, de Nîmes à la Durance) les terrains

plus anciens ; ceux-ci comprennent les terrains récents (d'âge ter-

tiaire) d'une part, les terrains plus anciens (d'âge Crétacé et

- 8 -

Jurassique) d'autre part, qui constituent le substratum des premiers.

Ce substratum ante-tertiaire n'affleure qu'en pointements isolés. Pour

fournir des données sur la structure profonde dans le secteur consi-

déré (ISLE SUR SORGUE) on est donc contraint à l'étude structurale d'un

cadre beaucoup plus vaste.

3. - EXAMEM VES C0NV1T10NS REGIONALES VE G1SEMEMT VES TERRAINSSUSCEPTIBLES VE CONSTITUER L'OBJECTIF VE LA RECHERCHE

Dans les Plaines du Comtat les alluvions, en général peu

épaisses, reposent le plus souvent sur des terrains récents, â do-

minante argileuse, d'âge miocène ou pliocène. Quelques affleurements

très localisés de terrains plus anciens existent cependant dans la

plaine (buttes de Thouzon, de Caumont, de Cavaillon, d'âge crétacé

inférieur) .

En effet, le couloir rodanien ne s'est individualisé qu'à

la fin du tertiaire, au Miocène ; il correspondait alors à un golfe

d'une mer s'étendant au Sud de terres émergées constituées par des

terrains d'âge secondaire essentiellement calcaires avec une couver-

ture localisée de sédiments d'âge tertiaire (éocène et oligocène) où

les marnes alternent avec les calcaires. Les mouvements qui avaient

affecté cet ensemble datent du milieu du tertiaire (phase pyrénéo

provençale post-Eocène); ils étaient intervenus en deux phases (plis

simples, puis écaillages et chevauchements). Les directions sont E-W

(Alpilles, Lubéron, Ventoux).

A la fin du Tertiaire (Oligocène) se produisent des phé-

nomènes de distension et la formation de fossés d'effondrement. Les

directions sont SW - NE à l'Ouest du Rhône. Les effets surtout sen-

sibles dans cette région (rejets de 8OÖ m au Sud de la faille de

Nîmes), se poursuivent dans la vallée du Rhône (effondrement entre

la Montagnette et les Alpilles). A l'Est du fleuve, les grands acci-

dents en bordure d'effondrement sont dirigés N - S. (faille de Fon-

- 9 -

taine de Vaucluse). Mais entre la Montagnette et les Monts de Vau-

cluse, la couverture tertiaire et quaternaire masque presque complè-

tement la structure du substratum ante tertiaire rendant difficile

l'appréhension de la structure profonde dans le secteur de l'Isle

sur Sorgue. Les résultats des travaux (prospection géophysique-

sismique) exécutés dans le cadre de recherche pétrolière apportent

. don-nées-. &ur . cette. structure ; celles-ci seront examinées -plus loin.

En AZ&umz, dan¿> Hz ¿zctzuA dz V' l&lz-iuA.-SoAguz ¿ouAaltu.v¿on¿> dz ficUbZz zpcúAAzuA. zxÁÁtznt dz& £ZAA.CU.VU> d'âgz tz/vt¿cUAza^lzüÄxmt à pfioxinUXz Àmmzdlojtz [maA&l^ dz ?zhnz&) qui mcu>qazntunz ¿tAuctuAz pAo^ondz quz mzmz Z'zxamzn d'un tAZi, vaótz cadAz nJz-gíonai pznmzt di^-icJJizmznt dz

4. - EXAMEN VES TERRAINS VE COUVERTURE MASQUANT LOCALEME^f^ LESRESERVOIRS ET VEVUCT10N VES CONVÏTIONS VE RENCONTRE VECES RESERVOIRS PAR UN FORAGE.

Le Miocène (marnes et argiles grises, marnes sableuses)

affleure immédiatement au Nord de l'Isle sur Sorgue.

L'épaisseur totale de la série miocène peut dépasser 600 m .

mais les corrélations avec les affleurements de bordure montrent que

les marnes sableuses affleurant à l'Isle sur Sorgue n'appartiennent

pas au sommet de la série, se situant vers la base de la moitié su-

périeure .

Dans le massif de Pernes, à l'Est de Velleron,le Miocène

recouvre l'Oligocène (argiles et calcaires à lentille de gypse).

L'épaisseur de la série varie de 80 à 200 m ; au sud de

ce massif les plongements sont dirigés vers la plaine des Sorgues.

••- l o -

A Isle sur Sorgue,comme dans le massif de Pernes/l'Oligo-

cène est vraisemblablement fcrangressif directement sur le substratum

crétacé calcaire ; ce dernier affleure :

. A la butte_de_Thouzon : 2 km au NW d'Isle sur Sorgue.

D'après les pendages il s'agit d'un mouvement anticlinal

de direction WNW - ESE.

. A la_butte_de_Caumont : 3 km au SW d'Isle sur Sorgue.

Des accidents sensiblement N-S-affectent cette butte,'de

part et d'autre desquels les pendages sont dirigés NW à NE.

Un accident N - S ou SSW - NNE passe vraisemblablement

à l'Est de ces deux affleurements car, au NE de l'Isle sur Sorgue,

au Nord de Fontaine de Vaucluse (bordure occidentale des Monts de

Vaucluse), les affleurements crétacés dessinent un bombement anti-

clinal de direction SW - NE qui constitue le substratum du massif

oligocène de Pernes, avec un plongement d'axe en direction du SW.

Le forage pétrolier de Pernes (941.4.65) a touché le sub-

stratum calcaire crétacé sous l'Oligocène à la cote absolue - 8.

Les résultats de la prospection géophysique (sismique)

réalisée avant l'exécution de l'ouvrage ont montré un plongement de

la structure anticlinale ante tertiaire sous la plaine des Sorgues.

On doit donc s'attendre â rencontrer ce substratum crétacé, sous la

couverture tertiaire, vers la cote absolue - 200 à Isle sur Sorgue.

C'est ce qu1 indiquent les courbes bathyraétriques de ce substratum,

établies d'après les résultats de la prospection géophysique. (1)

(1) Au forage de Pernes, le substratum était attendu vers la cote- 150 et il a été rencontré à la cote - 8. Cependant l'inter-prétation des données brutes de prospection est moins complexesous la plaine des Sorgues que sous le massif de Pernes (couver-ture de plus faible épaisseur et lithologiquement moins hété-rogènes car comportant surtout du Miocène argilo-sableux).

- 11 -

En fil&umo., à VlbSLz-hun.-Soh.Quz -óouó la. couvzhXuh.z tzhtiaAxz

dz 200 à 250 m on doit ¿'attzndUiz à h.znconth.zh. ¿z pholongzmznt

vzu Iz Sud d'unz ¿th.uctunz antLcZLnatz a^zctant Iz iub¿th.atum cA.zta.cz

zt ayant un plongzmznt d'axz duilgz vzhA Iz Sud. Un accldznt dz dlnzc-

tlon WE-5W doit bzpojizh. czttz ¿tnuciunz dz czltz dlnlgzz Udl-SE vlàiblz

5. la. buttz dz Thouzon.

5. - LA SERIE CARBONATEE SOUS LA COUl/ERTURE TERTIAIRE A ISLE S/SORGUE

Lz¿ tzhAaln cAztaczi ¿ont QAbzntizllzmznt dz¿ cxsJLc.aLh.zi>

puù> dz¿> mannzb, Izuh. zpaÁA&zuh. pzut zth.z con&idzhablz > 1 500 m

l'objzctl{> z&t Iz luhaAbiquz qui z&t unz zpaÂAie. {iohjr.a,tLon

La série carbonatée a été traversée sur une grande épaisseur,

de 130 à 3 074 m soit 2 944 m , par le forage pétrolier Pernes l.Le Cré-

tacé inférieur est calcaire sur toute la partie supérieure (Barrémien-

Hautèrivien soit 1 695 m ) . • La base (Valanginien est marneuse (415 m ) .

Sous cette couverture marneuse le Jurassique supérieur

(Berriasien - Portlandien-Malm supérieur soit 834 m) est calcaire

sur 535 m , la base étant constituée de calcaires intercalées de marnes.

Le forage a été arrêté sur les marnes noires du Jurassique

moyen. C'est le début d'une série très épaisse. (1 OOO à 2 OOO m) à

dominante marneuse ("Terres Noires").

Un forage à l'Isle sur Sorgue traverserait, sous 200 m. en-

viron de couverture tertiaire, la même série crétacée-jurassique.

Si on ne disposait pas des résultats de la prospection géophysique

ayant précédé l'implantation du forage de Pernes, il serait diffi-

cile de dire sur quel niveau de cette série le Tertiaire est trans-

gressif en ce point. En effet, à Thouzon c'est le Valanginf.en (base

de la série crétacée) qui affleure mais à Caumont et Cavaillon c'est

le sommet (Barrémien).

(1) Kimmeridgien

- 12 -

Cependant la carte du toit de substratum tertiaire dessinée

d'après les résultats de la prospection géophysique montre un plonge-

ment régulier vers le Sud de la structure affectant ce substratum.

Il est donc très vraisemblable que le substratum serait touché au

même niveau qu'à Pernes (voir coupe Annexe 3 ) .

En tá6umí, on doit ¿'cuùtzndnz à I&le. ¿u/i So Ague, à

une. &é.nÂ.e. ¿ficutLgiapkiquz tKQA vo¿¿¿ne. de. celle. tiívWLe. pan. le.

dz VeJweA le¿ Fontaines.

6. - VOUNEES HYDROLOGIQUES ET GEOTHERMIQUES SUR LA SERIE CARBONATEE

Exme.n doj> quaJU£é.& pi&>umé.eA de. l'objzcti^ de. la

Les calcaires du Crétacé inférieur sont aquifêres par

fissures (Barrémien essentiellement). Au forage pétrolier de

Pernes I des pertes totales d'injection ont été observées (à

448 et 442). Au vu de cette indication un sondage de recherche .

d'eau a été exécuté à proximité (941.5.71) et descendu jusqu'à

560 m . Des venues d'eau ont été effectivement rencontrées (jail-

lissantes au niveau du sol, cote I2l,5) mais la qualité chimique de

l'§3.u (3g/l de résidu sec) amène à penser qu'il y a mélange avec

des eaux ayant circulé dans l'Oligocène gypseux (1,7 gr/1 de sul-

fates) .

D'autres forages ayant atteint les calcaires barrémiens

dans la région n'ont rencontré qu'une faible fissuration et ob-

tenu des débits très faibles.

De toutes façons ce niveau ne constitue pas un objectif

du fait de la trop basse température des eaux.

(1) 2 1/s sec à 25°

- 13 -

Jurassique_supérieur

Des pertes totales ont été observées à Pernes 1 vers 2.390

et 2.580 (débit d'injection de .1 m /h). Les calcaires du Jurassique

supérieur constituent donc un objectif possible, le seul existant.

Des. températures ont été mesurées lors de l'enregistrement

des diagraphies. Les résultats sont les suivants :

5I°C à 1.484 m.

61°° à 2.002 m.0

83° à 2.832 m .

87°° à 3.098 m .

Ces valeurs peuvent être légèrement sous estimées du fait de

la "contamination" pour la boue de forage, importante lorsque celui-ci

est effectué en pertes d'injection

En HJi&umz, dz& vznuzi, d'zau. à unz tzmpzicutu/iz dz Vondsizdz 60oC pzuvznt donc î£h.z a££znduz¿ pou/i unz pha^ondzun. dz Vondfizdz 2 000 m, zllz pzut pcu>¿>zn. à S0-900<1 poun. unz p>w fandzun. dz 3 000 m.

?. - ESTIMATION VU COUT V UN FORAGE

L'intérêt d'un tel forage passe par une étude éco-

nomique aussi nous avons estimé le coût de l'exécution d'un ouvrage de

3 OOO m avec toutes les opérations annexes (diagraphies tests))y compris

la surveillance et le pilotage.

II nécessitera cependant, au préalable, une consul-

tation auprès d'entreprises qualifiées.

Le devis est fourni en annexe. Il a été établi

sur la base de prix 1979. * .

- 14 -

Ce devis n'est toutefois valable que pour le forage de cap-

tage. Il faut également envisager un ouvrage de rejet de caractéris-

tiques identiques. Ce dernier permettant de maintenir les possibilités

aquifëres de la nappe et de s'affranchir de la redevance, due à

l'Agence de Bassin,quant le rejet est fait en rivière, en particulier

si les eaux sont d'une composition chimique incompatible avec le rejet

dans la Sorgue.

ïl - CONCLUSION

L'étude des données géologiques permet de définir les

terrains qui seraient recoupés par un forage exécuté à l'Isle sur

Sorgue.

Jusqu'à 200 m serait traversée une série d'âge tertiaire

comprenant surtout du Miocène (argiles sableuses et molasses à la

' base) mais probablement, également de l'Oligocène (calcaires blancs

j et marnes vertes, calcaires à lentilles de gypse, sables verts, cal-

¡ caires argilo sableux) .

i

! Au-dessus serait rencontré le Crétacé calcaire, vers le

! sommet du Barrémien si l'on se fonde sur les données de la prospec-

tion géophysique ayant précédé la réalisation du forage pétrolier de

; Pernes et sensiblement vérifiées par ce dernier.

! Atteint à une profondeur supérieure à 2 000 m (dona sous

[ un Crétacé inférieur calcaire et calcaro-marneux complet) les tem-

pératures des circulations d'eau éventuellement rencontrées dépas-

seraient 60° ¿60° à 8O°).

Les probabilités de rencontrer un réseau de fissures suf-

fisamment développées restent méconnues. Cependant le forage pétro-

lier de Pernes 1, 5 km au Nord d'Isle sur Sorgue, a eu des pertes

totales d'injection dans ces niveaux, ce qui indique une intense

fracturation du réservoir.

Etablissements Rousselot à I'Isle sur Sorgue

POTENTIALITES GEOTHERMIQUES

C A D R E S T R U C T U R A L

Echelle 1/250.000

SERVICE GEOLOGIQUE REGIONAL

PROVENCE-ALPES-COTE D'AZUR

Annexe n° 1

Dessiné le Septembre I979

79 SGN 592 PAC

MODIFICATIONS

i l iü l i i

Légende

Q u a tern a i re

200~-

C o u v e r t u r e tertiaire ( E o c è n e .Ol igocène , M i o c è n e , Pl iocène )Alternances ca lca i res-marnes , m a r n e s

C r é t a c é supér ieur ( G a r g a s i e n à M a e s t n c h t i e n )

M a r n e s , marno -ca lca i res ,g rèsCrétacé inférieur ( Valanginien à Bedou l ien )

Calcai res , m a m o - c a l caires a la base

Berriasien et J u r a s s i q u e S u p é r i e u r _ Calcai res , d o l o m i e s , m a r n o - c a l c a i r e s

Trias s u p é r i e u r M a r n e s et argiles

Faille visible ou m a s q u é e

C h e v a u c h e m e n t et son sens

Faille décelée par prospect ion g é o p h y s i q u e

P e n d a g e des c o u c h e s

A x e d e p l i s s e m e n t

Alt i tudes négat ives du toit d u s u b s t r a t u m calcaire sous les alluvions et lacouver ture tertiaire d e la Plaine des Sorgues ( P r o s p e c t i o n géophys ique s ismiquepétrolière )

vo

Nord

1000 -

2000-

3000-

Etablissements Rousselot à I'Isle sur Sorgue

POTENTIALITES G E O T H E R M I Q U E S .

COUPE STRUCTURALE

Coupe structurale prévisionnelle avant forage pétrolier de Pernes_ Correctionsdes épaisseurs selon résultais du forage (d'après documents C.E.R 1965-1966) .

FORAGE DE PERNES LE BOSQUET

Ikm Est de l'isle sur SorgueSud

-1000

-2000

-3000

mg Couverture tertiaire .Miocene,Oligocène-Marnes sableuses.Molasse Calcaires lacustres.Gypse.Argile .

n 1 * Barrémien . Calcaires blancs

r«3 Hautenvien.Calcaires gris où beiges,arg'ileux

ri2 Valanginien. Marnes.gris noir et calcaires argileux

Js Jurassique supérieur. Calcaires gris-beige â passées argileuses

Jm Jurassique moyen . Marnes grises ou noires

3

IZ

IZIimiIXim

I

BRGM SGR PROVENCEALPES COTE D'AZUR

ANNEXE 4.

BD/CP PR 79.81

ETABLISSEMENTS ROUSSELOT A ISLE SUR SORGUE

POTENTIALITES GEOTHERMIQUES

CONTEXTE GEOLOGIQUE

(84)

ESTIMATION PREVISIONNELLE DESCONDITIONS DE REALISATION D'UN

FORAGE DE CAPTAGE

Exécution par une compagnie de forage (après appel d'offres) et comprenantle forage, le tubage et la mise en production ainsi que l'exécution néces-saires des diagraphies.

avant tubage

Gamma RayDiamétreurLatérologBGT

après tubageCBLVDLog corrosion

dans le réservoir

MicrologMicrolatërologDiamétreurCNLGamma RayPCT 7.200.000 Fcs

Frais de surveillance avec cabine géologiquesur place type SAMEGA (3 mois)

Frais d'ingënieurie BRGM 7,5 % du marché

165.000 Fcs

552.000 Fcs

H . T . 7.917.000 Fcs

79 SGN 592 PAC