How can an integrated multi-method geophysical approach optimise the groundwater management in the Chalk aquifer? Case study of the Seine fault system (France, Normandy)

Comment une approche géophysique multiméthode intégrée peut-elle optimiser la gestion des eaux souterraines dans l’aquifère de la craie ? Etude de cas du système de failles de la Seine (France, Normandie)

¹ BRGM, F-45060 Orléans, France
² BRGM, F-59810 Lesquin, France
³ BRGM, F-76130 Mont Saint-Aignan, France

^* Corresponding author: a.portal@brgm.fr

Abstract

The Cretaceous chalk aquifer is a strategic water resource in the north of France, especially in Normandy where it faces increasing pressure in terms of its quality and availability. The effective and sustainable manage of this resource relies on a deep understanding of its complex geological and hydrogeological nature. However, modelling this hydrosystem has its limitations due to the spatial and qualitative heterogeneity of the data available. The integration of geophysical data using various methods and scales has improved the geological knowledge by identifying the different chalk formation and highlighting the geometry of the Seine fault system near Rouen. Geophysical analysis has revealed highly complex fault geometries in this area and clarified their impact on the chalk formations. Additionally, it has provided detailed information about the vertical heterogeneity of the chalk, both geologically and hydrogeologically. This new knowledge feeds into the existing 3-D regional geological model, especially in areas with limited data. Supporting hydrogeological modelling, this updated model has already enabled to drill new boreholes. In the future, it will contribute to a better understanding and management of groundwater resources in this region.

Résumé

L’aquifère de la craie du Crétacé constitue une ressource en eau stratégique du grand nord de la France, et notamment en Normandie, où des pressions croissantes pèsent fortement sur sa qualité et sur sa disponibilité. Aujourd’hui, la gestion efficace et durable de cette ressource requiert une compréhension approfondie de sa nature géologique et hydrogéologique complexe. Mais la modélisation de cet hydrosystème présente des limites à cause de l’hétérogénéité spatiale et qualitative des nombreuses données disponibles. L’intégration de données géophysiques utilisant des méthodes variées et opérant à différentes échelles a permis d’améliorer significativement les modèles géologiques et structuraux de la zone du système faillé de la Seine près de Rouen. La géophysique a révélé des géométries de failles très complexes dans ces zones et préciser leur impact sur la géométrie des formations crayeuses. Elle a permis d'observer avec un niveau de détail inédit l'hétérogénéité verticale de la craie, tant d'un point de vue géologique qu'hydrogéologique. Ces connaissances nouvelles alimentent aujourd’hui un modèle géologique 3-D régional, notamment dans les secteurs pauvres en données. Support de la modélisation hydrogéologique, ce modèle mis à jour a déjà permis l'implantation de nouveau forage. A l’avenir, il contribuera à une meilleure compréhension et gestion de la ressource en eau souterraine dans cette région.