Un bassin sédimentaire   est une dépression de la croûte terrestre où s’accumulent des sédiments qui, par diagenèse (enfouissement et transformations physico-chimiques et biochimiques), se transforment en roches sédimentaires. Les couches les plus profondes sont ainsi généralement les plus anciennes. Au centre du bassin, les couches sont quasiment horizontales.

Le Bassin parisien s’est formé lentement, par simple flexure de la croûte continentale (cas d’un bassin intracratonique). Il est donc, relativement, peu profond. À l’inverse, les Bassins aquitain et du Sud-est sont les résultats de la formation de montagnes adjacentes. À l’avant de celles-ci, la poussée des plaques tectoniques a créé rapidement (à l’échelle géologique) un flexure profonde qui a permis l’accumulation de sédiments, d’autant plus qu’en arrière la chaîne subissait en même temps une importante érosion. On parle de bassins d’avant-pays. Enfin, le bassin de la Manche (non traité ici) est du type fossé d’effondrement ou graben.

Les bassins sédimentaires sont susceptibles d’accueillir des aquifères salins profonds et des gisements d’hydrocarbures, qui peuvent receler des pièges à CO₂.

Profondeurs des bassins sédimentaires français

Trois grands bassins forment l’essentiel du milieu sédimentaire français métropolitain. La profondeur indiquée est celle de la limite inférieure du Trias  . (© BRGM)

 Le Bassin parisien

Coupe du bassin parisien

Coupe schématique SО-NE illustrant la position des principales couches réservoirs du bassin de Paris (Extrait et modifié de Ph. Maget, 1983)

Pile sédimentaire du bassin parisien

Log lithostratigraphique synthétique de la série sédimentaire du bassin de Paris

Le Bassin de Paris occupe une large moitié nord de la France. Il est limité au nord par les Ardennes, à l’est par les Vosges, au sud par le Massif central et au sud-ouest par le Massif armoricain. Il repose sur un socle hercynien  , et atteint une profondeur de plus de 3 000 m en son centre, près de Château-Thierry.

Plusieurs couches sédimentaires possèdent des propriétés réservoirs favorables (a priori) à un stockage géologique, de la base vers la surface :

• les couches gréso-conglomératiques du Trias   inférieur (Buntsandstein, en Lorraine essentiellement) et supérieur (Keuper  , au centre du bassin, et Rhétien) ;
• les grès   et les calcaires gréseux et oolithique  s du Lias inférieur ;
• les calcaires oolithique  s du Dogger   ;
• les grès   et calcaires oolithique  s de l’Oxfordien (moyen et supérieur) ;
• les sables et grès   du Crétacé inférieur à faciès wealdien ;
• les sables et grès   de l’Albien.

Parmi ces couches, celles du Trias   et du Dogger   sont les plus souvent ciblées pour la recherche de capacités de stockage géologique.

 Le Bassin aquitain

Le Bassin aquitain occupe le quart sud-ouest de la France. Il est délimité au nord par le Massif armoricain (Vendée), à l’est par le Massif central, et au sud par la chaîne des Pyrénées.

Il constitue une entité géologique complexe, pouvant atteindre plus de 10 000 m de profondeur. Par rapport au Bassin de Paris, il possède deux particularités :

• de nombreux réservoirs correspondent à des roches très fracturées, voire karstifiées (façonnées par dissolution des carbonates  ). La porosité   y est très discontinue, et les transmissivités varient très brutalement. En conséquence, prévoir les capacités de stockage est bien plus complexe.
• Les couches réservoirs peuvent se trouver en connexion les unes avec les autres, par des phénomènes de fracturation et de dolomitisation (remplacement de calcite par de la dolomite). Les possibilités de confinement d’un stockage de gaz dans ces couches apparaissent plus difficiles à maîtriser.

Plusieurs couches pourraient présenter un intérêt pour le stockage géologique :

• les couches réservoirs du Trias   supérieur et du Lias inférieur ;
• les couches réservoirs du Lias moyen ;
• les couches réservoirs du Dogger   au Kimméridgien inférieur ;
• les couches réservoirs du Crétacé inférieur ;
• les couches réservoirs du Crétacé supérieur ;
• les couches réservoirs du Paléocène et du Danien ;
• les couches réservoirs de l’Éocène ;

 Le Bassin du Sud-est

Le Bassin du sud-est est limité à l’ouest par le Massif central, à l’est par le Jura et les Alpes. Il s’organise selon un axe nord-sud Saône-Rhône. Il comporte la série sédimentaire la plus épaisse de France, atteignant localement 10 000 m de sédiments.

Sa structure est complexe, fortement compartimentée, fragmentée par les évènements tectoniques liés à la formation des Alpes et des Pyrénées.

La recherche pétrolière y a débuté en 1946. Environ trois cents forages d’explorations y ont été réalisés, dont un tiers seulement atteignant plus de 2 000 m de profondeur. Aucune découverte d’intérêt commercial n’a encore été faite à ce jour.

Les principales couches d’intérêt pour le stockage géologique sont les suivantes :

• les grès   du Trias   inférieur ;
• les calcaires oolithique  s et bioclastiques du Dogger   ;
• les calcaires oolithique  s du Jurassique supérieur ;
• les grès   et sables du Crétacé supérieur ;
• les couches de sel gemme de l’Éocène et de l’Oligocène.