Modélisation et inversion jointe de données électromagnétiques terrestres, aéroportées et marines pour la caractérisation de réservoirs géothermiques haute-température en contexte littoral et volcanique insulaire

Joint inversion of land, airborne and nearshore electromagnetic data for the characterization of high-temperature geothermal reservoirs in coastal areas of volcanic islands

• Auteur / Autrice : Simon Védrine
• Direction : Pascal Tarits
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 19/06/2023
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géo-Océan (Plouzané, Finistère) - Bureau de recherches géologiques et minières (France). Service géologique national
• Jury : Président / Présidente : Pilar Queralt Capdevila
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Tarits, Pilar Queralt Capdevila, Jean-François Girard, Ludovic Métivier, Vincent Bouchot, Guy Marquis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Girard, Ludovic Métivier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Littoraux

Modélisation électromagnétique

Réservoirs souterrains

Géothermie

Mots clés libres

Géothermie

Île

Volcanique

Inversion

MT

CSEM

Geothermal

Island

Volcanic

Inverse problem

MT

CSEM

Résumé

Cette thèse présente des avancées dans la caractérisation de réservoirs géothermiques à haute température en zone littorale volcanique insulaire par méthodes électromagnétiques (EM). Nous avons combiné les méthodes Magnéto-tellurique (MT) et Électromagnétique à Source Contrôlée (CSEM) sur terre et en mer pour améliorer la caractérisation du réservoir. D'abord, nous examinons les limites de la méthode CSEM dans le contexte côtier, puis nous présentons une nouvelle campagne d'acquisition MT et CSEM à terre et en mer dans la région de Bouillante en Guadeloupe, qui constitue le jeu de données de la thèse. Nous discutons ensuite des nouveaux développements réalisés dans le code de modélisation et d'inversion 3D disponible afin de tenir compte de l’interface terre/mer et des variations de topographie et bathymétrie. Nous montrons l'intérêt de l'inversion jointe MT et CSEM à l'aide de données synthétiques. En dernier lieu, nous inversons séparément les données de terrain MT et CSEM de Bouillante. Les modèles 3D de résistivité électrique obtenus présentent une très bonne continuité terre/mer et affinent le modèle conceptuel d'exploration géothermique de la région, posant les bases de futures campagnes d'exploration multi-méthodes et multi-échelles EM sur d'autres îles des Caraïbes ou ailleurs.

This thesis presents advances in the characterization of high-temperature geothermal reservoirs in coastal volcanic island areas using electromagnetic (EM) methods. We have combined Magnetotelluric (MT) and Controlled Source Electromagnetic (CSEM) methods on land and nearshore to improve reservoir characterization. First, we examine the limitations of the CSEM method in the coastal context, then present a new onshore and offshore MT and CSEM acquisition campaign in the Bouillante region of Guadeloupe, which comprises the dataset of the thesis. We then discuss new developments in the available 3D modeling and inversion code to account for the land/sea interface and variations in topography and bathymetry. We demonstrate the benefits of joint MT and CSEM inversion using synthetic data. Finally, we separately invert MT and CSEM field data from Bouillante. The 3D electrical resistivity models obtained exhibit excellent land/sea continuity and refine the conceptual model for geothermal exploration in the region, laying the foundations for future multi-method, multi-scale EM exploration campaigns on other Caribbean islands or in different locations.