Géochimie isotopique des gaz rares dans les roches sédimentaires et les eaux souterraines de l'est du bassin parisien : contribution aux transferts massiques intrabassinaux

par Sarah Dewonck

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Bernard Marty.

Soutenue en 2000

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Dans le cadre de l'implantation d'un laboratoire souterrain de recherche dans la Meuse visant à définir les possibilités de stockage des déchets radioactifs, l'ANDRA a initie de nombreuses études afin d'acquérir une meilleure connaissance des propriétés naturelles de la zone cible. La géochimie isotopique des gaz rares, les isotopes stables de l'eau et l'activité 14c appliques aux fluides et aux sédiments de l'est du bassin parisien permettent de discuter des transferts massiques intrabassinaux. Dans les roches sédimentaires, la mobilité des éléments traces est extrêmement variable : si Ar est retenu quantitativement, He migre très facilement. Cependant, He restant dans la roche est moins mobile puisqu'il est extrait par paliers de température. Cette différence de cinétique s'explique par des sites de diffusion distincts, caractérises par des coefficients de diffusion et des énergies d'activation propres. Ces sites ont été documentes via la caractérisation des d de l'eau extraite lors de paliers de déshydratation de la roche et en examinant les traces de fission laissées lors de l'irradiation des échantillons. Les eaux souterraines du dogger constituent un mélange d'eaux météoriques et d'eaux des horizons inferieurs. Le trias concentre, en plus, des fluides d'origine mantellique impliquant des transferts convectifs de grande ampleur à l'échelle de la croute. Les temps de résidence associes s'échelonnent entre 2 et 30 000 ans, d'ou des vitesses de l'ordre de 2. 5 m/an. Les eaux du dogger, plus anciennes (1 MA), circuleraient plus lentement (0. 05 m/an). Les transferts d'éléments traces entre le dogger et le trias étant quantitativement limites, les argiles du lias constitueraient une barrière isolante efficace entre ces deux formations. La validité de ces résultats a été éprouvée par comparaison avec une approche numérique. La bonne cohérence entre les deux outils a permis d'apporter des informations complémentaires sur les transferts diffusifs et hydrodynamiques.


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