MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE ET DE LA RECHERCHE

DIRECTION GÉNÉRALE DE L'ÉNERGIE ET DES MATIÈRES PREMIÈRES

DIRECTION DU GAZ, DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU CHARBON

3-5, rue Barbet de Jouy - 75700 PARIS

INVENTAIRE DES RESSOURCES NATIONALES DE CHARBON Recherches de lignites dans les de Gascogne GISEMENT DE MÉZOSSUD Première évaluation des ressources

par

J. DUBREUILH, G. KARNAY et G. LE POCHAT

avec la collaboration de C. MAZURIER

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES Service géologique régional AQUITAINE Avenue Docteur Albert-Schweitzer - 33600 PESSAC - Tél. (56) 80.69.00

Rapport du B.R.G.M. 83 SGN 669 AQI .„,:,,•,--

Réalisation : Département Applications Graphiques - RESUME -

Les travaux 1983 effectués dans les Landes de Gascogne pour le compte du Ministère de la Recherche et de 1•Industrie, dans le cadre de l'Inventaire des ressources en charbon, ont porté essentiellement sur le développement des indices de lignite mis en évidence dans le Sud de la zone de Mézos.

La bande centrale du gisement de Mézos-Sud renferme plus de 30 millions de tonnes de lignite dont 24 millions de tonnes ont un taux de recouvrement inférieur à 7. L'épaisseur de la couverture variant de 30 à 55 m avec une puissance de lignite pouvant atteindre 12 mètres.

Il s'agit d'un lignite pauvre mais de qualité supérieure à celui exploité à Arjuzanx (pouvoir calorifique plus élevé de 20 %). La teneur en soufre sur sec est inférieure à 3 %.

Il convient maintenant de définir la méthode et le coût d'exploi- tation de ce lignite en étudiant en particulier les problèmes hydrogéotech- niques liés à la couverture de formations aquifères.

Il semble que le gisement reconnu appartienne à un vaste bassin lignitifère qu'il conviendrait de prospecter. INTRODUCTION

Les travaux entrepris en 1981-1982 dans le cadre de l'Inventaire des ressources nationales en charbon (convention 81/222004) dans les Landes de Gascogne ont abouti à la découverte d'indices de lignitçs significatifs dans le secteur de Mézos qui s'individualisent en deux ensembles distincts : Mézos Sud et Mêzos Nord.

Les travaux réalisés en 1983 avaient pour but d'effectuer une première évaluation des ressources de la bande centrale du gisement de Mézos-Sud (Décision du Ministère de l'Industrie du 19 janvier 1983). LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 - Carte en isopaches des lignites

Annexe 2 - Coupes transversales schématiques de la bande centrale du gisement de lignite de Mézos-Sud

Annexe 3 - Rapport entre l'épaisseur de la découverture et l'épaisseur des lignites

Annexe 4 - Isovaleurs du rapport découverture sur lignites avec figuration de l'épaisseur de la couche

Annexe 5 - Coupes géologiques avec diagraphies

Annexe 6 - Analyses physico-chimiques des lignites de Mézos. - 2 -

1 - RAPPEL DES RESULTATS ACQUIS EN 1982 (rapport BRGM 83 SGN 67 AQI)

Lors de la prospection extensive réalisée en 1982, deux séries d'indices avaient été mis en évidence dans un contexte totalement différent des gisements d'Arjuzanx actuellement exploités :

- une série à proximité de — une série dans le secteur de Mézos

Dans le secteur de Mézos, des indices de lignite de bonne qualité ont été reconnus par 16 forages, avec des épaisseurs variant de 3 à 12 m, répartis suivant plusieurs bandes sub-parallèles. Les indices méridionaux définis sous le vocable de "Mézos-Sud" présentaient le taux de recouvrement le plus favorable.

Les indices de la région de Mimizan n'ont fait l'objet d'aucune prospection complémentaire en raison de leur mauvaise qualité (pourcentage de cendres très élevé).

2 - OBJECTIF DE LA PROSPECTION REALISEE EN 1983

Les résultats de la prospection 1982 ont conduit à porter les efforts sur la cible de Mézos-Sud (décision du Comité de l'Inventaire du 19 janvier 1983) où le rapport découverte sur couche utile était le plus favorable.

Le but des travaux effectués en 1983 était :

- de cerner la géométrie du gisement de Mézos-Sud - d'effectuer une première évaluation des ressources - de tester la qualité du lignite. - 3 -

3 - MOYENS MIS EN OEUVRE

Les travaux de reconnaissance ont été exécutés au moyen de forages destructifs contrôlés systématiquement par un enregistrement gamma-ray (radioactivité naturelle des terrains) à l'intérieur des tiges de forage.

L'entreprise -CLAUSS, domiciliée à Sabres (Landes), retenue après appel d'offres, a réalisé l'ensemble de la campagne.

Le matériel employé est une sondeuse de type Mahews montée sur camion 6/6, ainsi qu'une citerme de 5000 litres sur remorque tractée indépendante.

La foration est effectuée à l'outil à lames (James-tool) de 4" 1/4 de diamètre, en destructif, en présence d'un gel de polymères de type "Foragum".

Une dizaine de sondages carottés destinés au prélèvement des lignites ont été exécutés par la S.A.R.G. (Services Auxiliaires de Recon- naissances Géotechniques) dont le siège social est à Poitiers.

Pour répondre aux exigences des analyses, ces carottes ont été conditionnées hermétiquement dans des tubes P.V.C. immédiatement à leur sortie du carottier.

4 - LA PROSPECTION 4.1 - Méthode d'approche

Compte tenu des indices reconnus en 1982, l'implantation des sondages a été effectuée en tenant compte des contraintes d'accessibilité 2 en essayant de respecter une densité homogène d'environ 10 forages au km .

Ce maillage initial a été rapidement abandonné pour des implan- tations optimisant les résultats des forages précédents. - 4 -

En effet, chaque foration a permis de préciser avec l'aide de diagraphies la géométrie de l'horizon porteur des lignites et donc des zones favorables à leur accumulation.

Sur 83 sondages effectués, 58 ont atteint du lignite, soit 70 (50 % de positif au début de la campagne).

4.2 - Résultat des sondages

Cinquante-huit sondages destructifs et huit sondages carottés ont recoupé le lignite sur une puissance variant de 0,50 m à 12 mètres, en une seule couche, sauf les forages D.120, D.lll et D.114 qui sont caractérisés par deux couches de lignite séparées par les "Sables de Ménaout" (sables, graviers,.argiles).

Cette formation apparaît sur la moitié Sud du gisement de Mézos-Sud.

La campagne 1983 nous a montré également une zone négative recoupant transversalement le gisement : il s'agit probablement d'un chenal d'érosion postérieur au dépôt du lignite. - 5 -

I Ep. lignite]Ep. recouvrement] Rapport N° Sondage : s en m ] en m ]Recouvrement/puissanee" t t 1 D.103 : 4,50 : 51,50 : 11,4 : • D.104 : 5,00 45 : 9 . 1 D.108 7,50 44 : 5,8 : . D.109 7,50 41,50 : 5,5 : D.110 10,00 36,50 : 3,6 : j D.lll 7,50 34,25 : 4,5 : • D.114 7,50 32,75 : 4,3 s D.116 10,00 28,75 : 2,8 : s O.119 2,50 30,50 : t D.120 3,50 + 3,50 27,25 + 37,5 : 4,9 i : D.122 3,75 31,25 : 8,3 s . D.126 11,25 32,75 : 2,9 : : D.127 3,25 32,00 : 9,8. s • D.130 0,50 39,50 : : D.131 3,00 37,00 : 12,3 :' : D.132 12,00 38,25 : 3,2 : : D.134 2,50 41 : 16,4 : t D.135 3,50 45,50 : 13 : : D.136 10,00 45,50 : 4,5 s : D.140 : 6,50 45,25 : 6,9 : ; 0.141 6,25 46,25 : 7,4 : : D.143 : 7,00 ¡ 46 : 6,5 : • O.144 ; 6,25 52 : 8,3 : • D.145 : 6,50 : 46,50 .. : 7,1 : : D.147 5,50 47,25 : 8,6 : : 0.148 : 5,50 52,75 : 9,6 : : D.149 ! 6,00 : 48,50 : 8,1 : • D. 151 10,75 29,75 : 2,7 : s D.152 : 2,50 : 52,75 : 21 : : D.153 : 8,75 : 48,75 : 5,5 : : D.154 : 2,00 : 49,75 : 24,8 : • D.155 ¡ 0,50 ¡ 53,00 : _ • t D.156 : 4,00 : 41,00 . : 10,2 : D.158 : 1,00 ¡ 42,00 : : 0.161 : 0,50 . : 58,00 : ; i 0.162 : 2,50 ; 57,50 23 : : D.163 : 0,30 : 63,00 : :D.164 (crépine): 8,50 : 51,00 : 6 : :D.165 (crépine): 4,50 : 34,50 : 7,6 : iD .166 (crépine): 6,00 ! 41,50 : 6,9 : : D.167 : 4,75 : 52 : 10,9 : t D.168 : 6,75 : 45,75 : 6,7 : * D.169 : 8,50 : 47 : 5,5 : • D.173 s 11,25 : 32,25 : 2,8 : : D.175 i 1,00 : 25,50 : 25,5 : s D.176 : 5,00 s 36,50 : 7,3 : : D.177 : 6,50 : 36,50 : 5,6 : i D.178 : 9,50 : 45,50 : 4,8 t t D.180 : 7,25 : 53 : 7,3 : : D.181 : 8,00 : 56 : 7 J t D.182 : 0,20 : 66 : - • t C.101 : 8,70 : 29,30 : 3,3 : i C.102 : 7,50 : 37 s 4,9 : : C. 103 8,40 : 34 : 4 : t C. 104 9,00 ! 38,80 : 4,3 : ; C.105 8,30 ! 44,70 : 5,4 : } C.107 11,50 29,10 : 2,5 : X C 108 7.90 31.75 s 4 : C.109 : 4,05 : 48,60 : 12 :

! P 1 s 6,50 : . 33,25 : 5,1 ! i (crépine) : s s - 6 -

5 - LE GISEMENT DE MEZOS SUD 5.1 - Géométrie du gisement

Cette campagne de forages a permis d'établir une approche de la géométrie du gisement de Mézos-Sud, figurée sur une série de coupes transversales (annexe 2).

Le corps de lignite sur lequel ont porté les travaux 1983 se dispose suivant une bande d'orientation N.NW-S.SE (dite bande centrale de Mézos Sud ou bande de Ménaout) s'allongeant sur 7 km avec une largeur moyenne de 500 m. Les indices trouvés de part et d'autre de cette zone semblent appartenir à des bandes latérales qui n'ont pas donné lieu à des travaux durant la campagne 1983.

La couverture du lignite est de lithologie relativement constante. On distingue de haut en bas :

- des sables beige à jaunâtres fins moyens, propres, aquifèves (sables supérieurs),

- des argiles gris-vert micacées plus ou moins silteuses passant à des sables argileux (Formation d'Onesse),

- des sables fins à grossiers plus ou moins argileux aqui-fères ne sont représentés que sur la partie Est du gisement (sablé de Ménaout).

Le mur du gisement est constitué par des sables et des graviers aquifèves (Graviers de base).

La forme du corps de lignite apparaît comme relativement constante. Le gisement est situé dans une zone en creux, gouttière dissymétrique au toit des Graviers de base, dont le flanc ouest est plus redressé. .

Au Sud, le gisement se rétrécit fortement en liaison semble-t-il avec l'apparition des Sables de Ménaout.

Dans la partie Nord, un chenal d'érosion constitue la seule discontinuité longitudinale du gisement de Mézos ; au Nord du chenal, le gisement reprend son allure caractéristique. - 7

5.2 - Cubature du gisement

Nous disposons actuellement de 110 points d'information sur Mézos-Sud :

- 18 sondages (dont 4 doublés par carottage) de la campagne 1982 - 83 sondages destructifs de la campagne 1983 - 9 sondages carottés de la campagne 1983

A partir de ces données, seule la bande centrale où l'on possède un maillage suffisant peut être cubée.

La carte en isopaches des lignites (annexe 1) montre l'extension et la puissance du corps ligniteux. Elle matérialise la dissymétrie de ce corps avec les courbes isopaches très resserrées sur le bord ouest du gisement et s'étalant largement à l'Est.

Deux zones d'indivisualisent de part et d'autre du chenal d'érosion : 2 une zone septentrionale de 1,850 km de superficie et une zone méridionale 2 évaluée à ce jour à 4,480 km mais qui n'est pas fermée au Sud.

Les volumes estimés sont respectivement de 7,4.10 m pour la zone Nord et 26,4.10 m pour la zone Sud, soit au total : 33^8.10 m de

lignite actuellement reconnus3 dans cette évaluation, il n'a pas été tenu compte des épaisseurs inférieures à 2 mètres.

Les volumes reconnus par tranche d'épaisseur sont les suivants :

Tranche d'épaisseur en m Volume correspondant % du volume total défini en 106 m3

e 5? 10 7 20,7 % 10 > e > 8 8,4 24,8 % 8 ^ e > 6 8,6 25,5 % 6 > e > 4 6,2 18,3 % 4 > e ^ 2 3,6 10,7 %

Le rapport entre l'épaisseur de la découverture et l'épaisseur du lignite (annexe 3) a été calculé afin de définir les zones les plus favo- rables ; seules ont été prises en compte pour ce cubage les zones où ce rapport est inférieur à 7. - 8 -

II apparaît que le toit du lignite est pratiquement plat, les variations d'épaisseur de la couverture (de 30 à 56 m) sont essentiellement dues à la topographie.

Les répartitions du volume de lignite (en 10 m ) suivant les tranches d'épaisseurs et les valeurs du rapport (R) se répartissent ainsi :

Total par tranche % par tranche • Nv R • R <3 3

! e ^10 ; 4,2 2,5 0,4 7,1 29 ,8 % :

: 10>e>8 : 2 3,4 . 2,9 8,3 35,6 % :

: 8>e>6 : 0,2 2,2 4,6 : 7 . 29,8 % :

: 6>e->4 : - 1 X. : 4,2 % :

: 4>e5,2 : 0,1 : 0,1 : 0,6 % :

:Total par : tranche de 6,4 . 9,1 : 9 : 23,5 :R 106 m3 " % par . 27,4 %: 34,4 % : 38,2 % : 100 % : [tranche de R

II apparaît sur ce tableau que le rapport R varie beaucoup plus en fonction de l'épaisseur du lignite qu'en fonction de la découverture.

95 % du volume du gisement est constitué par des zones où l'épaisseur est supérieure à 6 m.

Le volume de lignite situé sous un rapport de découverture fí ^ inférieur à 7 s'élève à 23,5.10 m . - 9 -

La combinaison de la carte en isopaches et de la carte des rapports de la découverture sur l'épaisseur du lignite a permis un décou- page en zones élémentaires caractérisées par une épaisseur moyenne de lignite et par une tranche de rapport R (annexe 4).

Les éléments de cubature du gisement se sont appuyés sur cette carte.

5.3 - Caractéristiques physico-chimiques du lignite

Les sondages carottés ont permis de prélever du matériel pour les analyses physico-chimiques.

Les carottes ont été conditionnées hermétiquement dans des tubes PVC pour éviter le ressuyage des échantillons,de façon à obtenir une valeur fiable de la teneur en eau.

Les analyses réalisées par la SOCOR à Douai (Société de Contrôle et de Réception des Combustibles) ont porté sur des prélèvements répartis sur toute l'épaisseur du gisement de façon à avoir un échantillonnage représentatif.

Il a été effectué 19 prélèvements sur le gisement de Mézos-Sud et 6 à titre de comparaison sur le gisement d'Arjuzanx.

Les échantillons de lignite ont fait l'objet d'analyses chimiques et thermiques ; le comportement mécanique des cendres en fonction de la température a été déterminé à l'aide de la courbe de fusibilité dans les conditions suivantes :

AFNOR M 03-012 - MONTRE employée _ , . j > i, -n-n JC-O —-— Tronc de pyramide a bases paralleles de 6 a 2 mm de côté - Hauteur 12 mm

, .. _„,, „__ Réalisée par injection d'air dans le tube réfrac- - Atmosphere OXYDANTE . -,.,_ , . - . , , taire - Debit linéaire de 40nn0 mm/mn

Réalisée par injection dans le tube réfractaire Atmosphère REDUCTRICE d'un mélange 50 % hydrogène et 50 % dioxyde de carbone Débit linéaire de 400 mm/mn SOUFRE HYDRO- PCS/SEC PCI/SEC PCS/BRUT ATMOSPHERE OXYDANTE HUMIDITE CENDRES M.V. M.V. CHLORE AZOTE CARBONE TOTAL GENE en en en ECHANT. PROFONDEUR Point de Point de Point de % %/SEC %/SEC %/PUR %/SEC %/SEC %/SEC %/SEC %/SEC CALORIES CALORIES CALORIES déformation fusibilité fluidité en°C en°C en°C C.102 A 37,85-39,29 53,5 12,8 49,1 56,3 2,46 0,06 0,46 59,3 4,31 5 639 5 406 975 1 185 1 200 B 40,55-41,00 61,7 7,6 49,8 53,9 2,77 0,05 0,43 61,3 4,20 5 683 5 456 965 1 325 1 340 C 42,48-43,48 57,5 9,2 47,8 52,6 2,95 0,06 0,62 61,8 3,98 5 698 5 483 935 1 320 1 335

C.103 A 34,35-34,85 57,7 13,5 46,8 54,1 3,86 0,07 0,35 58,4 4,18 5 536 5 310 2 342 1 085 1 205 1 270 B 36,92-37,31 61,5 11,6 48,4 54,8 2,85 0,04 0,36 60,4 4,08 5 553 5 333 2 138 1 025 1 200 1 230 1 295 1 330 r-l C 39,33-39,83 61,6 9,2 49,1 54,1 2,98 ' 0,03 0,37 61,1 4,12 5 654 5 432 2 171 1 035 D 41,56-42,06 62,3 10,9 46,5 52,2 4,30 0,06 0,50 60,6 3,86 5 525 5 317 2 083 1 035 1 265 1 275

C C.104 A 40,40-40,90 63,7 11,1 50,3 56,6 2,76 0,03 0,33 58,9 4,37 5 464 5 228 1 984 1 070 1 195 1 205 M 01 B 43,76-44,26 75,8 19,7 43,9 54,7 2,75 0,04 0,42 54,5 3,70 5 006 4 806 1 211 1 045 1 215 1 450 u C 45,67-46,17 48,7 8,1 50,8 55,3 2,78 0,07 0,52 62 4,33 5 889 5 655 3 021 1 005 1 275 1 375 O

a C.105 A 46,31-46,81 57,5 22,6 45 58,1 2,82 0,05 0,34 53,4 4,13 5 109 4 886 2 171 1 050 1 450 1 450 w 1 230 1 320 •0 B 50,86-51,36 63 8 49,2 53,5 2,88 0,06 0,41 61,6 4,33 5 670 5 436 2 098 995 X a m m C.108 A 33,01-33,51 56,3 8 51,6 56,1 2,15 0,41 61,6 4,55 5 787 5 541 2 529 975 1 195 1 240 B 36,98-37,48 59,8 9,7 48,7 53,9 3,02 0,41 60,1 4,37 5 646 5 410 2 270 990 1 205 1 215 38,88-39,38 58,5 10,8 46,6 52,2 3,02 0,53 59,4 3,95 5 428 5 215 2 253 990 1 260 1 300

C.109 A 51,60-52,10 60,9 7,7 49,5 53,6 2,69 0,42 62,1 4,26 5 852 5 622 2 346 1 140 1 245 1 275 C.22* 42,7 9,1 49,7 3,02 5 708 3 271 ara a m C.1.8* .35,6 9,3 49,5 2,78 5 658 3 644. ' • > ' C.20* 39,7 10,0 50,0 2,46 5 765 3 476

C.110 A 1,6.0- 2,10 59,5 19,1 47,2 58,3 2,57 0,49 54,4 4,43 5 275 . 5 036 2 136 1 035 1 210 1 320 X z o> CT) 22,4 43,4 3,51 0,61 53 3,67 4 994 4 796 2 012 1 080 1 395 1 450 < 03 C.lll A 1,10- 1,60 59,7 55,9 HW B 2,80- 3,30 50,7 46,9 31,7 59,7 1,73 0,44 35,2 2,84 3 310 3 157 1 655 1 005 1 325 1 395 >1

S C.112 A 21,50-22,00 53,4 21 46,5 58,9 2,38 0,03 0,46 54,3 4,44 5 238 4 998 1 060 1 265 1 345 N "s- C.113 A 36,87-37,87 54,9 13,9 47,3 54,9 2,09 0,02 0,51 57,2 4,09 5 399 5 178 1 005 1 235 1 280 r C.113 B 38,85-39,85 61,7 15,9 46,6 55,4 1,65 0,04 0,57 56,7 4,03 5 297 5 079 950 1 225 1 245

< Analyses 1982 - 10 -

POINTS CARACTERISTIQUES

- Point de DEFORMATION : Température lue lorsque le sommet de la pyramide ou une arête s'émousse, à défaut lorsque la hauteur commence à diminuer

- Point de_FUSIBILITE : Température lue lorsque le sommet de la pyramide prend une forme correspondant à un affaissement à mi-hauteur

- Point de FLUIDITE : Température lue lorsque les cendres s'écoulent en une couche d'épaisseur égale au sixième de la hauteur primitive.

ANALYSES CHIMIQUES

L'humidité moyenne des 16 échantillons prélevés puis conditionnés en caissons étanches est de l'ordre de 60 %, résultat assez comparable à ceux obtenus sur Beylongue-Sud et Arjuzanx tache B.

Le pourcentage moyen de cendres sur sec s'élève à environ 11 % avec cependant quelques points singuliers avoisinant 20 %.

Comparé à Beylongue-Sud et Arjuzanx tache B, cette valeur est nettement inférieure.

Pour les autres éléments (matières volatiles, soufre, chlore, azote, carbone, hydrogène) les résultats obtenus sont du même ordre de grandeur.

ANALYSES THERMIQUES

Sur l'ensemble des échantillons, le pouvoir calorifique supérieur moyen (PCS sur sec) est de 5 600 calories par gramme, résultat nettement supérieur à ceux obtenus sur Beylongue-Sud et Arjuzanx tache B. Pour mémoire, les analyses effectuées par EDF sur Arjuzanx (moyennes annuelles 1979-80-81) donnent un pouvoir calorifique (PCS sur sec) de 5 060 cal/g. - 11 -

FUSIBILITE DES CENDRES

Les cendres résultant de la combustion des lignites ont été analysées du point de vue de leur comportement mécanique.

Trois points caractéristiques de la courbe de fusibilité (point de déformation, de fusibilité et de fluidité) donnent une idée de la tenue des cendres en fonction de l'élévation de la température.

Dans le cadre de ces premières analyses, des résultats assez disparates ont été enregistrés au sein d'un même panneau de lignite (ex C.102, C.104). Le plus souvent, le palier est de l'ordre de 200°C à 300° C, exceptionnellement supérieur (ex. C.105).

Des analyses complémentaires sont à envisager afin d'appréhender avec plus de précision ce paramètre qui tient une place très importante dans le cas de l'utilisation des lignites comme combustible en chaudière.

Deux sondages (C.101 et C.107) font actuellement l'objet d'analyses sédimentologiques et plus particulièrement le C.107 où l'ensemble morts- terrains et lignite a été carotté. - 12 -

CONCLUSIONS

Les travaux 1983 ont essentiellement porté sur la bande centrale du gisement de Mézos-Sud.

Ils ont permis de montrer qu'elle renfermait plus de 30 millions de tonnes de lignites dont 24 millions de tonnes exploitables dans de bonnes conditions (taux de recouvrement inférieur à 7).

Une étude de faisabilité a été programmée en 1984 pour définir la méthode et le coût d'extraction du lignite.

La présence d'aquifères dans la couverture et au mur des lignites demande en effet de mieux cerner le contexte hydrogéologique pour apprécier les débits d'exhaure nécessaires pour exploiter les lignites hors d'eau.

Parallèlement, un précubage du gisement de Mézos-Nord sera effectué.

Il serait nécessaire afin d'évaluer les ressources du bassin lignitifère de Mézos, de :

- regarder l'extension méridionale de la bande centrale de Mézos- Sud,

- définir les bandes latérales du gisement,

- chercher l'extension septentrionale en direction de (où des indices sont connus) de la cible de Mézos-Nord.