Résumé
Une synthèse bibliographique de la théorie de l’écoulement de nappe couplé au transfert de chaleur est suivie par une introduction aux techniques de mesures géothermiques. Ensuite, des profils température-profondeur (géothermes) et le flux de chaleur libéré par des sources sont discutés en vue d’inférer processus en jeu et paramètres hydrodynamiques. Plusieurs études relevées indiquent que des perméabilités minimales k min d’environ 5 × 10−17 à 10−15 m2 sont requises pour observer des transferts de chaleur advectifs et les perturbations des géothermes consécutives. Des perméabilités inférieures à k min tendent à générer des systèmes dominés par la conduction thermique, ce qui interdit l’inversion des champs de température pour la détermination de la géométrie des écoulements souterrains et limite cette inversion aux perméabilités supérieures à k min. Les valeurs k min dépendent de ratios caractéristiques de la forme du domaine d’écoulement, des failles et autres hétérogénéités, de l’anisotropie des paramètres hydrauliques et thermiques, du flux de chaleur, ainsi que de la forme de la surface piézométrique. Cependant, la plage de variation des k min est faible et se situe dans le tiers inférieur de la gamme des perméabilités k des formations géologiques, qui est comprise, elle, entre 10−21 et 10−7 m2. Par suite, une large gamme de perméabilités peut être caractérisée par l’analyse des températures de subsurface ou du flux de chaleur aux sources. En outre, la mesure de température est facile et peu onéreuse et, comme les propriétés thermiques des matériaux varient beaucoup moins que leurs propriétés hydrodynamiques, les mesures de température tendent à fournir des estimations mieux contraintes de l’écoulement des eaux souterraines et de perméabilité. A côté de l’apport hydrogéologique, les transferts de chaleur par advection/conduction peuvent aussi fournir des informations sur les intrusions magmatiques, le métamorphisme, les gisements métallifères, la variabilité climatique et l’énergie géothermique.