Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La caractérisation du système de joints est un élément très important lors de la réalisation de levés sur les aquifères fracturés, puisque la porosité secondaire contrôle l'écoulement des eaux souterraines. Il est également important d'analyser les types d'interactions entre les joints. Par exemple, les types de terminaison des joints ainsi que la prédominance de certaines familles de joints représentent des informations qui permettant de comprendre les événements tectoniques responsables de la génération des systèmes de joints dans l'aquifère. En outre, le champ de contrainte actuel est habituellement le paramètre le plus important dans le contrôle de l'ouverture des joints, laquelle joue un rôle majeur dans l'écoulement des eaux souterraines.

L'objectif principal de ce travail est de caractériser un aquifère dans des roches cristallines fracturées avec une lithologie relativement homogène, en définissant un modèle hydrogéologique de la zone d'étude. Ce modèle a été construit à l'aide de levés structuraux à différentes échelles et des analyses de données hydrogéologiques. Cette étude a été réalisée sur le seuil de Kénogami, dans le graben du Saguenay, au Québec. Elle visait à répondre aux questions suivantes: (1) est-ce que le système de joints dans le socle rocheux est structuré, c'est à dire, est-il possible d'identifier des orientations préférentielles de joints et des domaines structuraux? (2) Les systèmes de joints peuventils être définis à différentes échelles, par exemples aux échelles régionale et locale? Si oui, y a-t-il des relations entre les systèmes observés à différentes échelles? (3) Est-il possible d'identifier des corrélations entre le(s) système(s) de joints et les champs de contraintes passés et actuel? (4) Y a-t-il une relation entre les propriétés hydrogéologiques obtenues à partir de forages et le(s) système(s) de joints?

Le levé structural a comporté trois phases principales. Premièrement, une caractérisation à l'échelle régionale du système de joints a été effectuée à partir de l'interprétation de photos aériennes, de l'analyse des linéaments, et d'un levé général de terrain sur des sites sélectionnés. Ce dernier type de levé implique l'étude de la distribution spatiale des principales familles de joints, et l'étude des âges relatifs des familles de joints et des champs de contrainte passés, menée sur des affleurements horizontaux. Deuxièmement, un levé détaillé sur des coupes de routes sélectionnées a été réalisé afin d'identifier et caractériser les familles de joints qui composent la fracturation dans la zone d'étude. Enfin, la réalisation de diagraphies géophysiques dans des forages a fourni des informations sur les joints en profondeur, notamment les familles de joints subhorizontaux. Ces étapes ont permis de répondre à la problématique proposée au début de cette recherche.

Ce projet a permis la caractérisation d'un aquifère dans des roches cristallines fracturées, selon les aspects suivants: les systèmes de joints à différentes échelles, les champs de contraintes passés, les propriétés hydrauliques et les relations possibles entre ces paramètres. La méthodologie adoptée pourra être appliquée à d'autres études sur les aquifères rocheux fracturés.

Enfin, un modèle conceptuel a été développé pour l'aquifère fracturé dans le seuil de Kénogami, en utilisant l'approche du bloc unitaire. Ce modèle peut être extrapolé à l'échelle régionale et il reflète la prédominance des joints subverticaux dans la zone d'étude. Les autres contributions de ce travail comprennent la mise en place de procédures : (1) pour appliquer la correction de Terzaghi sur ordinateur sans utilisation de logiciels spécialisés, et (2) pour l'analyse de l'orientation de la composante horizontale principale des champs de contraintes passés sur les affleurements horizontaux. Aussi, ce travail a mis en valeur l'intérêt de la caractérisation d'un milieu fracturé avec l'approche du bloc unitaire, par une discussion de sa relation avec les propriétés hydrauliques, suivie de leur incorporation dans les modèles numériques.