Comment les propriétés des aquifères évoluent elles au cours du temps? Les propriétés des aquifères, qu’elles soient hydrogéologiques (perméabilité et coefficient de stockage) ou mécaniques (modules élastiques ou poroélastiques) sont généralement considérées constantes aux échelles de temps humaines. Toutefois, des évènements naturels extrêmes (séismes, pluies intenses), ou anthropiques (pompage ou injection importante de fluide) peuvent modifier ces propriétés. Le défi de cette thèse consiste à la fois à quantifier les propriétés des aquifères fracturés de Martinique et leur évolution, ainsi qu’à chercher à comprendre les processus sous-jacents qui expliquent ces changements.

Si l’approche hydrogéologique implique le croisement de techniques et d’observations variées (pompages d’essais, étude sismique, observation géologique), le fil rouge de cette thèse consiste en l’utilisation de la technique d’analyse des signaux de marées observées dans les forages. À partir d’une analyse des séries piézométriques disponibles depuis 2007 en Martinique grâce au réseau mis en place par le BRGM, ainsi que le développement de modèles hydrogéologiques adaptées aux caractéristiques et à la géométrie des aquifères étudiés, les propriétés de différents aquifères ont pu être inversées. J’ai étudié successivement différents sites, livrant à chaque fois une compréhension plus profonde.

En premier lieu, en étudiant le forage de Fond Lahaye, j’ai déterminé la diffusivité de l’aquitard recouvrant l’aquifère capté. Sa variation transitoire sous l’effet de séismes, d’évènements pluvieux intenses ainsi que des pompages dans l’aquifère a été mise en évidence. Dans le cas des séismes, j’ai établi que les contraintes dynamiques plutôt que statiques étaient responsables de ces changements.

Dans un deuxième temps, sur le site du Galion, c’est cette fois la perméabilité ainsi que le module élastique de cisaillement que j’ai pu déterminer indépendamment grâce à l’analyse de marée. En recoupant les chroniques obtenues avec des simulations sismologiques, j’ai pu mettre en lumière l’importance des contraintes de cisaillement dans la variation de la perméabilité. Enfin dans le dernier chapitre la sensibilité de la perméabilité et des modules élastiques aux séismes est étudiée. Malgré la complexité des phénomènes ainsi que la spécificité géologique de chaque site, il ressort une corrélation de la sensibilité des propriétés avec l’endommagement des aquifères fracturés étudiés.

La soutenance se déroulera en anglais.

Lieu
ENS
salle Claude Froidevaux – E314
24, rue Lhomond 75005 PARIS

• Jean-Raynald DE DREUZY – ENS Rennes – Rapporteur
• Jesús CARRERA – UPC-CSIC – Rapporteur
• Mai-Linh DOAN – ISTerre – Examinatrice
• Alexandre SCHUBNEL – ENS-PSL – Examinateur
• Jérôme, FORTIN – ENS-PSL – Directeur de thèse
• Sophie, VIOLETTE – ENS-PSL & SU – Co-Directrice de thèse
• Benoît, VITTECOQ – BRGM – Invité