Résumé

La situation géodynamique de la Basse-Terre de Guadeloupe sur l’arc des Petites Antilles marquée par un volcanisme actif, est favorable au développement de la géothermie haute-enthalpie. Ainsi, en 1986, la centrale géothermique de Bouillante a été mise en production. Le programme GEOTREF (plate-forme pluridisciplinaire d’innovation et de démonstration pour l’exploration et le développement de la GEOThermie haute énergie dans les REservoirs Fracturés), financé par l’ADEME dans le cadre des Investissements d’Avenir, vise à explorer les possibilités de développer la géothermie au Sud de Bouillante, dans le secteur de Vieux-Habitants. Cependant, en raison de la présence de nombreuses coulées volcano-clastiques récentes, peu d’indices de surface de la présence d’un réservoir géothermique y sont visibles. L’île de Terre-de-Haut (archipel des Saintes) est considérée comme un analogue exhumé du système géothermique de Bouillante (Verati et al., 2016) et représente une zone clef pour étudier les paléo-altérations hydrothermales. Afin de déterminer les critères pétrographiques et minéralogiques des paléo-altérations hydrothermales et aussi caractériser les paléo-fluides en termes de composition et de température, cette étude propose de coupler les approches pétrographique, minéralogique, géochimique et géothermométrique menées par diffraction des rayons X, analyses microsondes, thermométrie sur chlorite et étude d’inclusions fluides dans des quartz néoformés. Les minéraux argileux présentent une distribution concentrique à l’échelle de l’île (chlorite au centre, smectite en périphérie, et illite entre les deux). La similitude de cette zonation avec celle observée en profondeur à Bouillante, permet d’interpréter cela comme une section horizontale affichant un gradient de température latéral.

La géothermométrie sur chlorite est basée sur un modèle développé pour les contextes de basse température et basse pression (T<350°C et P < 4 kbar ; Bourdelle et al., 2013). Elle a été appliquée sur les chlorites identifiées à Terre-de-Haut ainsi que sur les chlorites de Bouillante grâce aux analyses chimiques de la littérature (Mas et al., 2006). Les résultats montrent une grande différence des températures estimées entre les chlorites de Terre-de-Haut (environ 120°C) et celles de Bouillante (environ 230°C, en accord avec les températures mesurées dans les forages de Bouillantes ; Mas et al., 2006). La microthermométrie des inclusions fluides sur les quartz a montré deux épisodes de croissances enregistrés dans le cœur du cristal et sa périphérie. Ces quartz ont cristallisé à partir de fluides de basse salinité (<2% NaCl, typique des eaux météoriques) avec une température minimum de piégeage de 250-280°C dans le cœur et de moins de 70°C dans les zones de croissance externes. Ces deux évènements peuvent être interprétés comme un enregistrement du refroidissement des fluides durant l’évolution du système géothermal. Les inclusions fluides d’un second échantillon de quartz, indiquent un épisode de circulation peu profond à CO2 et basse température (< 70°C).

Cette étude montre que la zonation des minéraux argileux à l’affleurement à Terre-de-Haut est similaire à celle observée dans les forages du système actif de Bouillante. Cependant, les températures estimées pour la formation de certains minéraux néoformés (chlorite notamment) indiquent que certains épisodes d’altérations se produisent à des températures plus faibles que la circulation de fluide dans le système géothermique actif de Bouillante, et pourraient représenter des témoins de la fin de vie du système géothermal de Terre-de-Haut.

Les résultats de cette thèse montrent que l’étude des minéraux argileux et les données de géothermométrie sur les minéraux néoformés (chlorite et quartz), permettent par conséquent d’apporter de nouvelles contraintes dans la caractérisation du paléo-système de Terre-de-Haut et son évolution, en particulier sur la fin de vie du système géothermal.

Mots-clefs : Altération hydrothermale, Argiles, Géothermométrie, Paléo-système géothermal haute enthalpie, Guadeloupe, GEOTREF