COLLOQUE INTERNATIONAL SUR LE STOCKAGE DEFINITIF EN FORMATION GEOLOGIQUE DU COMBUSTIBLE IRRADIE ET DES DECHETS DE HAUTE ACTIVITE ET EMETTEURS ALPHA

Anvers, Belgique, 19-23 octobre 1992

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IAEA-SM-326/63P

TESTS DE SISMIQUE REFLEXION EN PREVISION
D'UNE CAMPAGNE DE RECONNAISSANCE DE
HAUTE DEFINITION DANS LE NORD-EST DE LA BELGIQUE

 

(REFLECTION SEISMIC TESTS FOR A HIGH-RESOLUTION SURVEY IN NE BELGIUM)

 

Auteurs :         Ph. Lalieux; P. Manfroy (ONDRAF/NIRAS, Belgique)
M. Dusar (Service Géologique de Belgique, Belgique)
E. Gillot (Compagnie Générale de Géophysique, France)

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L'argile de Boom (Oligocène, Tertiaire), présente dans le nord-est de la Belgique sous le site nucléaire de Mol/Dessel à une profondeur comprise entre 200 et 300 m et épaisse de 80 à 100 m, constitue pour ce pays la formation géologique de référence pour l'enfouissement des déchets radioactifs conditionnés de moyenne et haute activités.

Afin de définir les caractéristiques géométriques et afin d'évaluer l'homogénéité de cette couche et des formations encaissantes, l'ONDRAF a décidé de recourir à la sismique réflexion de haute résolution (2D).

Plusieurs contraintes particulières - et parfois antagonistes - rendaient le choix des paramètres sismiques délicat:

· Faible profondeur de l'objectif;
· Présence éventuelle d'accidents tectoniques de faible rejet ;
· Nécessité d'une image sismique claire entre 100 et environ 1000 m de profondeur, afin de pouvoir suivre les accidents tectoniques depuis les terrains paléozoïques indurés profonds jusqu'aux terrains meubles tertiaires;
· Faiblesse des contrastes lithologiques dans les terrains tertiaires (succession de sables et d'argiles avec zones de transition);
· Nécessité de prévoir une acquisition en zone à forte urbanisation.

Afin d'optimiser les paramètres sismiques, il a été décidé de procéder à des tests préalables sur la zone nucléaire de Mol/Dessel. Ces tests ont été réalisés en octobre '91 par la Compagnie Générale de Géophysique (FR).

Le profil réalisé est court (1,6 km) et orienté WSW-ENE normalement à la direction régionale des failles connues. Après divers essais de sources (dynamite et vibrateur) et de récepteurs (géophone.10 et 30 Hz, hydrophone, triphone), les dispositifs d'acquisition choisis, couvrant tous le même profil, étaient les suivants:

· Ondes P : dispositif centré, 120 traces de 10 m, géophones de 30 Hz, couverture 60, 2 s d'enregistrement, pas d'échantillonnage de 2 ms, 2 x 100 g de dynamite à 3 m de profondeur ou 1 vibrateur, sweep logarithmique de 15 à 140 Hz, niveau de force de 40 à 60 %.
· Ondes P converties Sv : tirs transposés, 30 traces de 10 m, triphones de 10Hz, couverture 60, 4 s d'enregistrement, pas d'échantillonnage de 2 ms, 1 vibrateur, sweep linéaire de 10 à 100 Hz, niveau de force de 40 à 60 %.

Pour les ondes P, les principaux enseignements de ces tests sont :

· C'est la dynamite qui conduit à la plus haute définition (résolution verticale de quelques mètres au niveau de l'argile de Boom);
· Le revêtement en plaques de béton de la route le long du profil provoque des problèmes de couplage avec le vibrateur dans les hautes fréquences;
· L'utilisation de géophones 30 Hz permet une amélioration de la réponse en hautes fréquences; par contre, les signaux obtenus avec des hydrophones sont très bruités;
· On observe au sein de l'argile de Boom une série de réflexions nettes dont la corrélation avec des unités litho logiques connues n'a pas encore été démontrée;
· Les traitements de déconvolution et d'inversion stratigraphiques ont été rendus difficiles par l'absence de données soniques et de densité mais on a montré leur utilité notamment pour l'analyse des hétérogénéités lithologiques;
· La grande qualité du profil dynamite a permis une interprétation tectonique et stratigraphique fine. Aucun accident ne recoupe l'argile de Boom sur le profil. Les failles observées dans le Paléozoïque s'atténuent dans le Crétacé et la base du Tertiaire où elles se transforment en flexures. Il existe une très bonne continuité latérale des structures dans l'argile de Boom;
· La haute résolution et la qualité constante des réflexions permettent d'établir une stratigraphie séquentielle (transgression - régression) et de reconnaître l'évolution dynamique du bassin sédimentaire (tilting, onlap, épaississement);
· Il subsiste des problèmes de calage dans les argiles du Tertiaire inférieur;
· Comme on peut le voir ,il sera indispensable, lors des campagnes de reconnaissance proprement dites, de prévoir au moins un sondage jusqu'au Crétacé (600 m de profondeur) avec l'ensemble des diagraphies électriques, nucléaires et sismiques nécessaires à une corrélation entre les réflexions et la lithologie.

Pour ce qui est des ondes converties, on observe de très nombreuses réflexions dans la zone de transition qui surplombe l'argile de Boom ainsi qu'une diminution rapide de l'information avec la profondeur. Une interprétation fine du profil est impossible en l'absence de données de puits. Ni l'analyse des rapports entre les vitesses des ondes P et Sv ni l'étude des an isotropies ne semblent donner de résultats aisément interprétables. On observe en effet une faible anisotropie au sein de l'argile de Boom dont les directions ne correspondent pas aux directions tectoniques régionales.

La réalisation de ces tests a rencontré tous les objectifs qui leur étaient assignés et a montré la très grande utilité de mesures préalables pour optimiser les paramètres des campagnes ultérieures.

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