Des chercheurs de l’Université Côte d’Azur (laboratoire Géoazur), du Lawrence Berkeley National Laboratory (USA) et de Swisstopo (Suisse) ont publié dans la revue Nature Geoscience une étude montrant comment les fluides peuvent circuler dans les failles peu perméables.
Jusqu’à présent, les failles peu perméables étaient connues pour avoir un rôle de barrière hydraulique. Des mesures sur le terrain de la déformation d’une faille argileuse ont été réalisées lors d’une expérience d’injection de fluide grâce à des capteurs à fibre optique positionnés au cœur de la faille à 340 m de profondeur dans le laboratoire souterrain du Mont Terri en Suisse (https://www.mont-terri.ch/fr/page-d-accueil.html). Ainsi, de faibles déformations ont pu être détectées avant que les fluides ne commencent à circuler. Ces signaux micrométriques indiquent que l’injection de fluide provoque une séquence non observée auparavant de déformations précoces qui vont ensuite guider l’écoulement des fluides sous pression. En confrontant mesures et modèles, cette étude montre que la faille commence par glisser puis ensuite à s’ouvrir bien au-delà du front de pression produit par l’injection. Ces déformations détectées au-devant de la zone sous pression créent des chemins d’écoulement favorisant la circulation des fluides dans la faille. La croissance du front de rupture prépare ainsi le chemin permettant ensuite la circulation des fluides. Cette observation originale met en évidence un comportement nouveau des failles peu perméables qui peuvent ainsi conduire les fluides.
Le glissement et l'ouverture découplés sur les failles peu perméables entraînent une migration retardée de fluide sous-pression,
selon les observations in situ et les modèles d'une expérience de stimulation hydraulique au Mont Terri en Suisse.
Cette étude ouvre une nouvelle vision du comportement hydromécanique des failles peu perméables avec des applications directes pour la transition énergétique associée au stockage souterrain de CO2, à la géothermie et à la stabilité sismique des réservoirs crustaux.
Référence : Fluid migration in low-permeability faults driven by decoupling of fault slip and opening, Frédéric Cappa, Yves Guglielmi, Christophe Nussbaum, Louis De Barros, Jens Birkholzer, Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-022-00993-4, 11 August 2022.
Contacts chercheurs à Géoazur (Université Côte d’Azur, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, IRD) :
Frédéric Cappa, enseignant-chercheur à UCA
frederic.cappa@univ-cotedazur.fr
Louis De Barros, enseignant-chercheur à UCA
louis.debarros@univ-cotedazur.fr
