Characterisation des aquifères côtiers selon un continuum terre-mer – AQUIMER

La mise en évidence récente de grandes quantités d’eaux douces dans des prismes sédimentaires sous-marins côtiers se prolongeant sous la mer invite à revisiter la compréhension de la dynamique des aquifères côtiers et à réfléchir à une intégration de ces volumes d’eau douce dans la gestion de ces aquifères. La connaissance de la partie sous-marine de ces systèmes est rendue difficile par leur position en mer qui limite les acquisitions possibles. Il est donc nécessaire de mettre en place 1) des outils adaptés aux conditions marines pour caractériser la distribution de la salinité des eaux souterraines dans le domaine offshore, et 2) une démarche d’intégration des acquisitions et de modélisation permettant de mieux observer et comprendre ces distributions et leur évolution. Le projet AQUIMER prendra pour cas d’étude un potentiel grand aquifère sous-marin, l’aquifère plio-quaternaire du Roussillon (Sud de la France), relativement bien connu à terre et se prolongeant en mer sur plusieurs dizaines de kilomètres. AQUIMER mettra en place des outils et méthodes pour caractériser cet aquifère complexe en termes de volumes d’eau souterraine, de distribution de la salinité et de dynamique de circulation et de mélange avec l’eau de mer. Pour ce faire, des dispositifs d’acquisitions géophysiques seront déployés, à terre et en mer, à différentes échelles et résolutions, pour imager les variations de résistivité électrique de l’ensemble aquifère jusqu’à une distance de 15 km de la côte. De plus, AQUIMER établira un nouveau workflow pour utiliser au mieux la résistivité comme proxy de la distribution des masses d’eaux souterraines et identifier la position de son interface avec l’eau de mer dans sa partie sous-marine. Un modèle géologique prédictif intègrera l’ensemble des données géologiques disponibles et permettra de définir la distribution des propriétés réservoirs et lithologiques. La calibration des signaux de résistivité électrique des différents faciès et niveaux géologiques par des acquisitions à terre sur des observatoires en forage existant où les données géologiques et hydro-géophysiques sont bien contraintes permettra d’établir un modèle 3D synthétique de résistivité à partir du modèle géologique. Ce travail permettra de contraindre les variations du signal de résistivité liées aux sédiments de manière à mieux individualiser le signal lié à la salinité des eaux porales. Enfin, un modèle hydrogéologique basé sur le modèle géologique et les données paléoclimatiques permettra de simuler l’évolution de l’aquifère sur un temps long (au minimum depuis le dernier âge glaciaire) incluant la mise en place des eaux souterraines dans l’aquifère et l’évolution de l’interface de mélange avec l’eau de mer (dont le piégeage d’eau douce off-shore). Ce modèle sera utilisé pour construire un modèle de résistivité électrique (fluide et matrice) sur lequel sera simulé l’acquisition de données géophysique. L’inversion de ces données sera comparée avec les résistivités mesurées sur le terrain afin de tester l’hypothèse du piégeage d’eau douce off-shore et ainsi de mieux contraindre les dynamiques d’écoulement et de mélange eaux douces - eaux salées dans l’ensemble du système. Ce nouveau workflow aura ainsi le potentiel pour être appliqué à différents aquifères côtiers peu profonds, autour de la Méditerranée et sur divers marges dans le reste du monde.