Évaluation du potentiel géothermique du cratère d'impact météoritique de Charlevoix (Canada)

L'énergie géothermique s'impose comme une ressource propre et renouvelable, laquelle se distingue par son facteur de capacité supérieur et un approvisionnement constant en énergie, offrant une alternative pour le chauffage urbain et les serres en climats froids. Pour élargir l’accès aux ressources géothermiques, nous proposons d'étudier un nouveau type de gisement associé aux cratères d'impact météoritiques caractérisés par une fracturation intense de la roche. Ainsi, nous avons réalisé une étude du potentiel géothermique du cratère de Charlevoix, au Québec, dans le but de caractériser les propriétés thermohydrauliques des matériaux géologiques afin d'évaluer les mécanismes de transfert de chaleur et d’estimer la température en profondeur à l'aide de simulations numériques.
Les propriétés thermiques et hydrauliques des échantillons de roc prélevés dans et autour du cratère ont été caractérisées en laboratoire à l'aide d'un scanner infrarouge et d'un porosimètre et perméamètre avec écoulement de gaz en régime transitoire pour des échantillons artificiellement fracturés. La perméabilité a été évaluée sur le terrain avec la méthode de Porchet dans deux forages. Les résultats indiquent que les roches anorthositiques sont isolantes en raison de leur faible conductivité thermique (1,7 W/mK). Les éléments radiogéniques présents dans le roc ont été trouvés en très faibles concentrations et ont un faible potentiel de génération de chaleur, inférieur à 1 µW/m3. Enfin, l'évaluation de la perméabilité des roches fracturées a résulté en des valeurs suffisamment élevées (environ 1.0E-14 m2) pour que la convection soit considérée comme un mécanisme potentiel de transfert de chaleur dans le cratère de Charlevoix.
Des modèles numériques d'écoulement des eaux souterraines et de transfert de chaleur ont été développés pour estimer la température en régime permanent jusqu'à 10 km de profondeur dans deux sections transversales du cratère et pour déterminer les paramètres qui ont le plus d'impact sur la distribution de la température en subsurface. Les résultats montrent que la recharge des eaux souterraines profondes et la conductivité thermique du roc sont les paramètres qui ont le plus d'influence sur la distribution de température. Le gradient géothermique trouvé jusqu'à 3 km de profondeur à l'intérieur du cratère est d'environ 22 °C/km, tandis qu'à l'extérieur du cratère, il est d'environ 12 °C/km.