Resumen de Thermal anomalies and geological structures in the Provence basin: : Implications for hydrothermal circulations at depth

Cynthia Garibaldi, Laurent Guillou-Frottier, Jean-Marc Lardeaux, Damien Bonté, Simon Lopez, Vincent Bouchot, Patrick Ledru

• English

  Deep temperature estimates previously made in France show three main positive thermal anomalies, one of them being centred on the Provence basin (southeast France) between Marseille and Montpellier. This study presents newly corrected temperature data and improved temperature maps in order to (i) validate or to invalidate the thermal anomalies previously identified and (ii) relate deep temperatures with major geological structures of the area.

  Although the thermal gradient varies from place to place, it averages 31.3°C./km in the Provence basin (from 30.6 to 32.5°C/km in average for France according to the chosen database), but some locations show gradients reaching 36°C/km. To characterize thermal anomalous areas, a three-dimensional model of the temperatures was built between the surface and 6 km depth, allowing us to elaborate thermal maps and cross-sections. The identified thermal anomalies are different from those obtained by former works. New other "hot" anomalous areas (Montpellier, Lodève and Drôme areas) and cold anomalous areas (Aix-en-Provence and Cévennes areas) have been highlighted. At depth, thermal cross-sections show 50 km-scale anomalies, which are parallel with the major faults (Cévennes, Nimes, Salon-Cavaillon and Moyenne-Durance faults) whereas more elongated (roughly 100 km) anomalies are associated with perpendicular cross-sections. On these cross-sections each major fault is associated with a thermal anomaly. In addition, a cold area may overlie a warm one, and vice versa. Among different possible explanations, these thermal signatures could correspond to convective fluid circulation within the faults. Simple numerical models of hydrothermal convection within fault zones appear to reproduce similar amplitudes and vertical variations of thermal anomalies as those observed in the Provence basin.

• français

  Les estimations de températures profondes en France précédemment réalisées montrent trois anomalies positives principales, l'une d'entre elles étant centrée sur le bassin provençal (sud-est de la France) entre les villes de Marseille et Montpellier. Cette étude présente des données de température nouvellement corrigées et les cartes thermiques interpolées résultantes, dans le but de (i) valider ou invalider les anomalies thermiques précédemment identifiées et (ii) de relier les températures profondes aux structures géologiques majeures de la zone d'étude.

  Bien que le gradient thermique varie suivant les régions, il est de 31,3 °C en moyenne dans le Bassin provençal (de 30,6 à 32,5 °C/km en moyenne en France, selon la base de données choisie), mais certaines zones montrent des gradients allant jusqu'à 36 °C/km. Dans le but de caractériser les zones anomales, un modèle thermique à trois dimensions a été réalisé entre la surface et 6 km de profondeur, permettant d'effectuer des séries de cartes et de coupes thermiques. Les anomalies thermiques identifiées sont différentes de celles obtenues lors des précédentes études. De nouvelles anomalies thermiques positives ou zones « chaudes » (régions de Montpellier, Lodève et la Drôme) ainsi que des anomalies thermiques négatives ou zones « froides » (régions d'Aix-en-Provence et des Cévennes) ont pu être mises en évidence. En profondeur, les coupes thermiques réalisées montrent des anomalies de l'ordre de 50 km lorsqu'elles sont parallèles aux failles majeures (failles des Cévennes, de Nîmes, de Salon-Cavaillon et de la Moyenne-Durance) et un peu plus allongées (environ 100 kin) lorsqu'elles leur sont perpendiculaires. Ces coupes montrent que chaque faille majeure est associée à un signal thermique en profondeur.

  De plus, une zone froide peut surplomber une zone chaude, et vice-versa au droit d'une même faille. Parmi les différents scénarii possibles, ces signatures thermiques pourraient correspondre à de la circulation convective de fluides dans l'emprise des failles. Des modèles numériques simples de convection hydrothermale dans les zones failltées permettent de reproduire la variation verticale des anomalies avec des amplitudes similaires à celles observées dans le Bassin provençal.