Catalogue stratigraphique Enjeux

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L’utilité opérationnelle du catalogue permet d’avoir une meilleure visualisation et une compréhension stratigraphique plus aisée des unités géologiques du bassin de Genève. Il assure une homogénéité des informations collectées et rassemblées (données de forages faible à grande profondeur, études d’affleurement, analyses diagraphiques et géophysiques, études hydrogéologiques et géotechniques, etc.) dans les bases de données du Canton. Il garantit une nomenclature des unités géologiques applicable à l’échelle du bassin genevois permettant la corrélation des données et ainsi la construction des modèles géologiques 2D ou 3D. Il contribue également à une meilleure estimation des ressources géothermiques et à une appréhension des risques techniques et géologiques encourus lors de travaux de forages.

La structure et le contenu du catalogue sont le fruit de nombreuses discussions et échanges. Cet outil doit être évolutif et lié à la base de données du canton de Genève pour permettre une mise à jour régulière et valoriser les données récoltées au cours du programme GEothermie2020 et des autres projet géologiques, hydrogéologiques et géotechniques liés au bassin de Genève (exemple : possible extension des anneaux du CERN).

Les données intégrées à ce catalogue stratigraphique proviennent de différentes sources : travaux de diplômes/master et thèses de doctorats de l’Université de Genève, notices explicatives des cartes géologiques suisses et françaises, publications scientifiques, rapports de bureaux d’études réalisés sur le territoire, données et rapports des anciens forages profonds effectués dans les années 1980 à 1990 sur le bassin genevois (France et Suisse).

La série stratigraphique complète est abordée et décrite, partant du socle jusqu’au Quaternaire.

Cependant, la quantité de données disponibles peut largement varier d’une unité géologique à l’autre. Le niveau de détail des descriptions de chaque unité est directement proportionnel à la quantité et à la qualité des données à disposition. Certains horizons ont pu être décrits sur différents affleurements des reliefs environnants (Jura, Salève, Vuache), ainsi que par des forages réalisés dans le bassin de Genève. Tandis que d’autres n’apparaissent que ponctuellement sur le territoire et constituent un socle de données beaucoup moins important.

Néanmoins, les programmes exploratoires pour la géothermie de faible à grande profondeur (acquisitions géophysiques, forages de contrôle, acquisitions de diagraphie) en cours sur le territoire vont venir enrichir le socle de données actuel. Ce catalogue stratigraphique doit donc vivre à travers le temps et évoluer de manière continue suivant l’avancée dans la connaissance de la stratigraphie régionale et de ses caractéristiques.

La codification stratigraphique utilisée dans ce catalogue se base sur :

• La classification des sols genevois (GADZ, 1997) pour le Quaternaire ;

• La coupe synthétique de la Molasse (Charollais et al., 2007) pour le Tertiaire ;

• Les coupes de Donzeau et al. (1997); Charollais et al. (2013); Strasser et al. (2016) et Pictet et al. (2016) pour le Jurassique supérieur et le Crétacé ;

• Les thèses de Piuz (2004) et Clerc (2005) pour le Jurassique moyen ;

• La coupe synthétique de St-Julien (Donzeau et al., 1997) pour le Jurassique inférieur ;

• Le forage de Humilly 2 pour le Trias et le Permo-Carbonifère (Rusillon, 2018).

Bien que des corrélations avec la nomenclature nationale (HARMOS, swisstopo) aient été proposées à titre informatif, la nomenclature régionale a été préférée dans la présentation de ce catalogue afin d’assurer la pérennité des documents existants.

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La terminologie « Unité géologique » a été choisie dans la détermination de chacune des couches géologiques décrites car elles ne peuvent pas toutes être considérées comme des formations. En effet, la définition d’une formation est très précise et il faut qu’une unité géologique ait été décrite dans une localité type et validée par un groupe d’experts pour mériter la qualification de formation. Un gros travail a déjà été effectué sur les unités géologiques de la fin du Jurassique au Crétacé inférieur (Pictet et al. 2016; Strasser et al. 2016). Seules ces unités décrites dans ces publications peuvent être appelées formations.

Le catalogue stratigraphique est donc structuré par unité géologique, du plus récent au plus ancien. Chaque unité est discutée, dans le détail, sur la base d’une caractérisation en 18 onglets spécifiques listés ci-dessous et brièvement décrits :

• Contexte géologique général : Introduction et situation géographique et stratigraphique générales permettant de comprendre l’environnement de dépôt global auquel appartient l’unité géologique décrite.

• Références d’affleurements : Présentation et localisation des sections types d’origine et de toutes les sections pertinentes dans la région.

• Stratigraphie : Appellation suivant la nomenclature révisée dans le cadre de l’étude stratigraphique et sédimentologique présentée dans le chapitre 8 ainsi que les corrélations avec Harmos et l’ancienne nomenclature.

• Distribution régionale : Limite paléogéographique et compréhension des variations latérales. Détaille également les limites supérieures et inférieures de l'unité.

• Lithologie et pétrographie : Comprend une description des lithologies, faciès et microfaciès sommaire de chaque unité.

• Critère de reconnaissance sur échantillon : Fournit une référence utile pour les géologues concernant les caractéristiques types et critères de reconnaissance de l’unité (cuttings ou carottes) avant et pendant le forage ou à l’affleurement.

• Age & Distribution biostratigraphique (datation) : Les estimations d’âge sont exprimées suivant la période et l’étage en se référant à la charte stratigraphique internationale 2016 (Ogg et al. 2016). L’âge de certaines unités est définie à l’aide de la biostratigraphie, les critères types et les « zones ammonites » seront indiqués dans ce cas.

• Stratigraphie séquentielle : Description des mégaséquences à l’échelle plus globale - 2^nd ordre (Basée principalement sur Meyer 2000a et Rusillon 2018).

• Modèle de dépôts : Discute les environnements des dépôts de chaque unité, interprétation tirée de la littérature et attribuée dans le cadre de l’étude sédimentologie (chapitre 8).

• Diagénèse : Apporte une interprétation diagénétique de l’unité.

• Géochimie : Présente les caractéristiques géochimiques de type isotopes du Carbone-Oxygène-Strontium.

• Structurale : Décrit les caractéristiques structurales de l’unité de type fracturation.

• Pétrophysique : Discute des caractéristiques pétrophysiques de l’unité de type porosité-perméabilité-densité.

• Signature logs : Présente les résultats de diagraphies existantes principales types pour cette unité, associés à un log de forage : GR-RES-Sonic-Densité-Porosité.

• Sismofaciès : Description de la signature sismique de l’unité - faciès sismique (hydrocarbures, eau,…), de gaz, de karst, etc.

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La qualité et la richesse des informations renseignées correspondent au niveau des connaissances actuelles. Des mises à jour régulières devront être prévues pour assurer le suivi des explorations.

Méthode

Les données acquises au cours de notre projet et dans le cadre du programme GEothermie2020, ont permis de rassembler un socle de connaissances vaste et solide pour assurer la mise en place de ce catalogue stratigraphique. A ce jour, l’ensemble des données est organisé dans une arborescence de type de classique (Figure 100, à gauche). Néanmoins, l’objectif à plus long terme sera de connecter cette structure à la future base de données du canton de Genève afin de faciliter la mise à jour du document. Cette arborescence est organisée par dossier représentant, tout d’abord, les grandes périodes géologiques (Quaternaire, Tertiaire, Crétacé, Jurassique supérieur, Jurassique moyen, Jurassique inférieur, Trias, Permo-Carbonifère et le socle) dans lesquelles sont distribuées les 71 unités géologiques définies pour le bassin genevois (chapitre 8, Brentini et Rusillon, 2018). Un modèle type de contenu de chaque unité est composé des affleurements, de la biostratigraphie, des carottes, des cuttings, de l’hydrogéologie, des lames minces (cathodoluminescence, faciès, micropaléontologie, scan), des propriétés pétrophysiques (log, porosité, perméabilité), de la sédimentologie et de la sismique (Chablais 2016). Chaque dossier peut être constitué de rapports, d’articles, de photos, de données brutes, etc. Des planches types ont également été préparées pour imager chaque unité géologique.

Afin d’assurer le suivi dans l’élaboration du projet, un tableau Excel a été créé reprenant chaque unité et chaque thématique à aborder (Figure 100, à droite).

Figure 100: Arborescence actuelle pour organiser les données et tableau de suivi pour la mise en place du catalogue stratigraphique du canton de Genève.

La mise en place d’un produit de valorisation comme celui-ci est d’une telle ampleur qu’il n’a pas été possible de le réaliser en entier dans le cadre de ce projet. Le travail a été entrepris pour les unités géologiques du Crétacé et du Jurassique supérieur. Le GESDEC devra donc en assurer l’achèvement à la suite de cette recherche.

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Planches

Chaque unité géologique est décrite et illustrée par une série de planches résumant les caractéristiques listées ci-dessous (Figure 101). Le type de renseignement fourni pourra prendre la forme d’un simple texte, de coordonnées, de photos, de tableaux de données ou encore de log composite. Quand la donnée sortira du cadre de notre projet, l’auteur et la source seront correctement renseignés pour respecter la propriété intellectuelle de chacun.

L’objectif est ici de créer un concentré d’information riche et visuelle pour toute personne s’intéressant à la géologie régionale. Bien que les documents produits jusqu’à ce jour sous forme de notices explicatives rassemblent déjà un socle substantiel de connaissances, les illustrations et le contexte opérationnel tendent souvent à manquer. A ce jour, les planches des unités du Quaternaire, Tertiaire, Crétacé et Jurassique supérieur pourront être réalisées avec les données à disposition. Toutefois, et en dépit des campagnes de terrain conduites pour compléter la connaissance, les planches du Jurassique moyen, Jurassique inférieur, Trias, Permo-carbonifère et du socle demeureront restreintes.

Figure 101: Exemple de planche descriptive et illustrative pour chaque unité

Enfin la soixantaine de talons des lames minces réalisées dans le cadre de cette recherche ont été polis pour accompagner les opérateurs de forage in situ. Ils leur permettront de visualiser et de comparer les faciès et la lithologie de chaque unité géologie avec les échantillons récoltés lors des opérations. La Figure 102, ci-dessous, illustre un exemple pour la série sédimentaire du Crétacé inférieur associé au scan de la lame mince.

Disponible courant 2018, le catalogue stratigraphique sera donc un produit phare pour accompagner l’exploration du territoire genevois.

182 Figure 102: Talon de lames minces polies et vue des lames minces correspondantes

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9.2 Démonstration

Dans cette dernière partie, nous allons maintenant démontrer, à travers deux exemples concrets, les avantages qu’aurait le canton de Genève à mettre en place l’ensemble des outils et produits discutés dans le cadre de notre projet de recherche.