Les failles - différence entre évidences directes et indirectes

Document R-5 - Les failles - différence entre évidences directes et indirectes -

Remarque préliminaire : ce document, tout comme les cinq autres suivants (R-4, 5, 6, 7 et 8), est écrit pour apporter une réponse à un texte nommé "Debunking Durand", ainsi qu’à sa version en français. Nous voulons ici reprendre et compléter certaines explications techniques et scientifiques, qui sont dénaturées ou erronées dans les documents "Debunking Durand" (réf.1).

« Les failles peuvent être très petites. Certaines fractures de seulement quelques centimètres peuvent être facilement observées sur des comptoirs de cuisine en granite » p.5 (réf.1).

Lors d’une discussion à Québec en décembre dernier, M. Michael Binnion m’avait alors exposé dans les mêmes termes, sa preuve que les failles ne peuvent pas êtres des voies pour la circulation des fluides car « elles sont recimentées » ; il m’avait alors décrit l’exemple qu’il avait chez lui d’une petite faille recimentée dans un dessus de table en pierre. Je lui exposais mes nombreuses observations de failles dans le shale en tunnel et galeries souterraines et lui me parlait de recimentation visible dans des dessus de table en marbre ou en granite, comme c’est repris dans le document « Debunking Durand ». Il est évident que M. Binnion et moi n’avons pas le même point de vue, ni le même type d’expérience sur les failles ; c’est ce que j’ai pu constater en commentant avec lui les problèmes qui risquent de se manifester quand un puits de gaz de schiste recoupe une faille.

On peut simplifier la question en énonçant qu’il y a trois grandes catégories de failles, des cassures avec des déplacements du roc de part et d’autre.

1- Il y a les grandes failles qui s’étendent sur des dizaines, voire des centaines de Km, celles que les géologues ont pu généralement cartographier, soit parce qu’elles étaient directement visibles dans une grande excavation ou sur un affleurement de roc en surface, soit qu’elles ont été inférées par des évidences indirectes, comme des décalages inexpliquées dans le roc identifié en affleurement. Dans le cas des relevés sismiques qui sont effectués avant de choisir les points d’implantation des puits de gaz, l’évidence est indirecte, car ce qui apparaît sur les relevés c’est justement un signal sismique qui montre la discontinuité dans les horizons réflecteurs. Une faille peut néanmoins exister là où n’apparaît aucun décalage; il y a des déplacements de blocs qui sont latéraux de part et d’autre de certaines failles; ils fragmentent le roc, mais qui ramènent les mêmes strates juxtaposées sans décalage apparent.

2- Il y a les toutes petites failles comme celles que M. Binnion a pu observer dans les dessus de table de cuisine en granite ou de salon en marbre. Celles-là sont toujours recimentées évidemment, sinon on ne vous vendrait pas la plaque de pierre cassée en deux… Nous devons faire deux remarques à ce propos : a) les tailleurs de pierre n’ont jamais fabriqué des pièces de ce type dans de la pierre friable comme du shale; b) en tunnel sur le vrai terrain, ces petites failles s’étendent sur quelques dizaines de mètres et dans 99% des cas, elles constituent des voies privilégiées de circulation de fluide, même quand elles sont partiellement recimentées. Ce sont des zones de faiblesse du roc, là où la fracturation hydraulique a toutes les chances d’ouvrir des chemins de circulation de fluide.

3- Entre les grandes et les petites, il y a les failles moyennes qui dans la majorité des cas ne figurent pas sur les cartes. Ces failles s’étendent généralement sur des centaines de mètres. J’ai eu l’opportunité depuis 1968 de pouvoir comparer les cartes géologiques de la grande région de Montréal avec la réalité observable dans les excavations dans le roc en profondeur. Les cartes géologiques constituent la synthèse de toutes les informations qu’on a sur le substratum au moment où on les publie. Elles indiquent les failles connues, soit celles inférées comme décrit précédemment au point 1, soient celles observées sur le terrain dans des travaux antérieurs. Au moment d’un appel d’offre pour la construction de tunnels, le nombre, la localisation des discontinuités majeures comme les failles constituent toujours des éléments importants. La rencontre d’une faille imprévue a fait doubler la durée et le coût des travaux de gros œuvre de tunnels à maintes reprises. Je peux résumer cette expertise dans les formations rocheuses de la plaine du St-Laurent au sujet des failles en quelques mots : les grandes failles sur la carte géologique sont bien plus complexes dans la réalité d’un tunnel, là où on peut les observer en trois dimensions et en grand détail, et le nombre réel de failles, si on tient compte des failles moyennes, est quatre à cinq fois plus élevé que ce que les cartes géologiques laissent supposer aux personnes non averties.

Les grandes failles peuvent dans la réalité se retrouver décomposées  en 3, 4 ou 5 zones qu’on qualifie alors de failles moyennes, car elles ont des extensions moindres. Chacune de ces zones a ses caractéristiques en termes de degré de fracturation, en termes de voie de circulation d’eau, en termes de présence de roches intrusives, en termes de l’importance du décalage dans les strates de part et d’autre, ou par la présence de blocs plissés ou inclinés, etc. Les failles moyennes peuvent prendre le relais les unes des autres, un peu comme un modèle de fracturation en échelon. Même si leur extension individuelle ne serait que de 300m par exemple, elles font partie d’un ensemble à relais qui lui s’étend sur des distances bien plus considérables.

Il n’est pas possible d’avoir cette expertise avec des relevés sismiques fait depuis la surface. Même avec les meilleures cartes géologiques, en génie civil on constate que les discontinuités rencontrées dans les grands travaux d’excavation ne suivent pas les modèles trop simplistes. Cela s’applique également aux puits de gaz de schiste : la société Talisman Energy a indiqué lors de travaux de colmatage de son puits à Leclercville à l’hiver 2011 que la cause géologique était la rencontre d’une faille vers 1100m dans le puits (réf.2).

Dans le document «Debunking Durand », les auteurs s’attachent à nier la question que je soulève à propos des failles, notamment en critiquant le fait que dans la présentation vidéo  Gaz de schiste 101  la faille représentée est plane, alors que dans la réalité elles ont des formes plus complexes. Je suis tout à fait d’accord avec ce commentaire.

Figure 1. En haut : Bloc en trois dimensions pour vulgariser des concepts géologiques; le bloc fait un Km cube sur un bloc de shale de 100m d’épais à l’échelle dans la vidéo. 

En bas : Coupe géologique, montrant la couche d'Utica et sa fracturation par un puits horizontal.

La vidéo réalisée l’an passé avec des moyens très limités, a essentiellement pour but de faire visualiser en trois dimensions la taille réelle d’un puits, verticalement et horizontalement, ainsi que les phénomènes géologiques qui peuvent être recoupés par ces structures souterraines.

La faille de la vidéo (figure 1, bloc du haut) est montrée comme un plan dans la présentation 3D, donc sur une coupe elle apparaîtrait comme une ligne droite. Sur la coupe géologique en dessous le dessin est plus réaliste : la faille montrée n’est pas un plan régulier; elle est décomposée en deux surfaces courbes ou irrégulièrement sinueuses. Avec en plus les intrusifs, les strates de diverses natures, les fractures de toutes tailles, cela correspond à une synthèse de tout ce que j’ai pu observer dans la réalité des grands tunnels dans ces couches géologiques. Mon logiciel ne me permettait pas d’intégrer en animation 3D tous les éléments du dessin en deux dimensions.

Les auteurs de la référence 1 me font divers reproches quant aux choix que j’ai fait pour cette animation, que j’ai élaborée avec minutie pour bien faire voir ce qu’est un puits de gaz de schiste en respectant rigoureusement les dimensions dans la représentation en trois dimensions. Toutes les personnes à qui j’ai montré la vidéo et mes coupes géologiques ont bien compris qu’il s’agissait de dessins à l’échelle, mais simplifiées pour présenter des concepts. Ces auteurs anonymes sont les premiers à ne pas avoir compris cela et les premiers à faire ces reproches; comme ces auteurs viennent de l’industrie, j’en déduis que les vidéos Gaz de schiste 101 et Gaz de schiste 102 (référence 3 et 4) sont bien efficaces et ont atteint leur but de montrer une image bien différente des vidéos promotionnelles de l’industrie. Les exemples que je traite ne sont jamais présentés dans leurs vidéos.

À une distance de quelques dizaines de mètres pour les failles plus importantes, à quelques mètres pour les plus petites, le roc est intact et non perturbé. L’industrie présente l’argument qu’ils ne forent pas de puits près des failles connues parce que cela ne devient pas rentable en raison de la disparition du gaz qui aurait fui par cette zone très perméable et très fracturée. Fort bien, ils admettent ainsi que les failles sont bel et bien des zones de circulation facile pour le gaz et autres fluides. N.B. Pour des exemples bien concrets de ce que cela implique, voir un nouveau texte de décembre 2012.

La baisse éventuelle de profit ne peut en aucune façon être présentée comme garantie de la présence réelle de faille; ce n’est pas un argument scientifique. Présenter un argument de profit comme garantie de ne pas recouper de faille est un peu gros; les commissions d’enquête sur les grandes catastrophes environnementales de l’industrie pétrolière ont justement pointé la recherche du profit à courte vue, ainsi que les manquements aux règles élémentaires pour rogner sur les coûts d’opération, comme LA cause principale de ces catastrophes.

Marc Durand, Doct-ing en géologie appliquée, juillet 2012.

Références :

1- Anonyme 2012. Debunking Durand / Démystification des propos de Monsieur Marc Durand,  ogsaq / afspg, 7 et 8 p.

2- Chatelier, J-Y. 2011 propos rapportés dans le journal La Presse du 27 avril 2011

3- Durand, 2011a . Gaz de schiste 101 – L’Utica Vidéo de 10 minutes.

4- Durand, 2011b . Gaz de schiste 102 – L’Expérimentation