La géologie du NW du Morvan, dans l’Yonne, continue de livrer ses secrets. L’interface entre le socle et la couverture sédimentaire concentre de nombreux indices permettant de mieux comprendre les processus physico-chimiques, les paléo-circulations, les minéralisations ou encore les déformations, contribuant ainsi à reconstituer l’histoire géologique de la région. En effet, cette interface socle-couverture regorge de ressources exceptionnelles !

Après avoir concentré nos recherches sur les minéralisations de fluorine et de barytine (thèses de Morgane GIGOUX et Louise Lenoir à Pierre-Perthuis), nous nous sommes intéressés au site archéologique des Fontaines Salées à St-Père-sous-Vézelay, afin de mieux comprendre l’origine du dégazage d’hélium et d’azote. L’un des résultats majeurs a été l’identification, grâce à la tomographie électrique, d’une zone de l’aquifère située à 20 m de profondeur, à l’interface socle-couverture, riche en bulles de gaz.

À la verticale de cette zone, l’analyse des gaz émis par le sol et des puits à bulles révèle une composition dominée par l’azote, avec une teneur exceptionnelle en hélium (jusqu’à 6 %). Cet hélium est enrichi en isotope ⁴He radiogénique, indiquant qu’il est produit probablement dans le granite, par la désintégration α d’éléments radioactifs (U, Th) contenus dans les minéraux tels que les zircons ou les apatites.

Un modèle géochimique est proposé pour expliquer cette signature reposant sur l’exsolution d’azote dissous qui aurait lieu lors de paléo-recharges d’eaux météoriques. En s’infiltrant à plusieurs kilomètres de profondeur dans les granites, ces eaux se mélangeraient à des eaux enrichies en hélium radiogénique. Elles remonteraient ensuite vers l’interface socle-couverture, qui constituerait un bon réservoir, puis jusqu’à la surface, via des structures faillées, dans les zones où la couverture argileuse n’est pas trop épaisse.

Bravo à Emmanuel Léger d’avoir mené cette étude et coordonné toute l’équipe

Lien https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GC012021