Les problèmes hydrogéologiques et géologiques posés par les sources minérales carbogazeuses du Cézallier (Massif central) sont relatifs aux liaisons entre les flux du CO2 et les circulations hydrothermales en domaine de socle cristallin.
L'étude chimique de ces sources minérales fournit des renseignements importants sur le système profond. Un classement des émergences en quatre groupes basé sur les rapports entre éléments dissous met en évidence une répartition géographique précise, ainsi que des mélanges entre les eaux minérales et les eaux superficielles.
Une évaluation des températures maximales les plus vraisemblables atteintes par les circulations profondes donne environ 200°C. Cette évaluation fournie par les géothermomètres Na-K, Na-Li, Na-K-Ca n'est pas confirmée par le géothermomètre à silice, qui donne une température plus faible autour de 135°C. Il est cependant aisé de montrer que les conditions d'application de ce géothermomètre ne sont pas réunies sur les sources naturelles du Cézallier. Le géothermomètre à oxygène-18 des sulfates, donne des températures sensiblement comparables à celles obtenues avec la silice. En effet, les faibles concentrations en sulfate des eaux minérales rendent le géothermomètre très sensible aux phénomènes de mélange.
Les échantillons prélevés dans les sondages S1 et S2 ont permis de démontrer que les rapports entre éléments dissous sont conservés dans tout le système hydrothermal de Chassole. Par contre, les teneurs absolues, SiO2 en particulier, augmentent très peu avec l'approfondissement et aucune évaluation nouvelle de température n'a pu être apportée par les échantillons des sondages. L'explication proposée est que ces sondages sont implantés sur une zone de fuite latérale du système hydrothermal principal.
Une modélisation géochimique des modifications secondaires intervenues sur le fluide à partir d'un système initial supposé à 195°C, permet de retrouver la composition chimique des sources et des sondages avec un très petit nombre d'événements physiques plausibles : refroidissement, apport secondaire en Ca et Mg et dégazage. A l'issue de cette étude, l'hypothèse d'un système hydrothermal actuel à 200°C n'a pu être strictement étayée par une convergence absolue des interprétations géothermométriques. Il demeure néanmoins l'hypothèse la plus simple et la plus plausible pour rendre compte des compositions chimiques observées.
Mots-clés : Source, Hydrochimie, Mixage, Géothermométrie, Modèle, Système géothermique
Puy-de-Dôme, Cantal, Haute-Loire (Cézallier)
The hydrogeologic and geologic problems raised by the CO2-rich mineral springs from the Cézallier (Massif central) are linked to the CO2 flux and the hydrothermal circulation in a crystalline basement environment. The chemical study of these mineral springs provide important information on the deep system. These Na-HCO3 waters have closely related chemical characteristics, but they are classified into four groups of different location, according to the ratios between dissolved species.
Mixing patterns are displayed between deep mineral fluids and superficial dilute waters.
Maximum fluid temperatures at depth have been evaluated around 200°C. This estimation, which is calculated by the cations geothermometers (Na-K, Na-Li, Na-K-Ca), is not confirmed by the silica geothermometer (quartz), giving a lower temperature around 135°C. However, due to a strong cooling and very low discharge rates, the application conditions of this geothermometer are not met by the natural springs of the Cezallier. The sulfate isotopic geothermometer gives temperatures similar to those obtained with silica. The low sulfate content of the mineral fluids is responsible for the high sensitivity of the sulfate geothermometer toward mixing phenomena, resulting in a rather low calculated temperature (100-120°C).
Water sampling in the boreholes S1 and S2 allowed to demonstrate that the ratios between dissolved species are conserved throughout the hydrothermal system of Chassole. On the other hand, the absolute contents, particularly SiO2, increase very slowly with depth, and no new evaluation of the deep temperatures has been possible with the boreholes samples. The reason proposed is that the drilling site is located on an lateral outflow of the main hydrothermal system.
Starting from an initial system supposedly at 195°C, geochemical modeling of the secondary modifications on the fluid allows to retrieve the chemical composition of the springs and boreholes. Only a small number of physical events are plausible : cooling, Ca and Mg secondary acquisition and degassing. Finally, the hypothesis of an existing hydrothermal system at 200°C could not be strictly confirmed by the total convergence of the geothermometric interpretations. Considering however the observed chemical composition of the deep fluids, this hypothesis still remains the most simple and probable one.
Dernière mise à jour le 26.02.2019