Minéralogie, porosité et diffusion des solutés dans l'argilite du Callovo-Oxfordien de Bure (Meuse, Haute-Marne, France) de l'échelle centimétrique à micrométrique

par Jean-Charles Robinet

Thèse de doctorat en Terre solide et enveloppe superficielle

Sous la direction de Paul Sardini.


  • Résumé

    A l’échelle mésoscopique (~cm-µm), la diffusion des solutés ioniques dans l’argilite du Callovo-Oxfordien de Bure (Meuse/Haute Marne, France) dépend de l’organisation spatiale de la porosité et des minéraux (principalement argiles, carbonates et quartz). L'obtention de cartes minérales 2-D (microscopie électronique) ou 3-D (microtomographie de rayons X) est rendu possible par le développement de techniques de segmentation spécifiques. Les cartes de porosité obtenues par la méthode 3H-PMMA sont clairement corrélées à la minéralogie. Elles démontrent que les porosités locales (~µm) et globales (~cm) dépendent principalement de la teneur en minéraux argileux, les quartz et les carbonates pouvant être considérés comme non poreux. La diffusion des solutés a été modélisée à partir de la distribution spatiale 3-D réelle des minéraux et de la porosité. Cette approche a permis de quantifier le rôle des minéraux non poreux sur la géométrie des chemins de diffusion dans l’argilite. Le facteur de géométrie des chemins de diffusion a été corrélé à la teneur et la morphologie des minéraux non poreux. Les résultats obtenus ont mis en évidence une anisotropie de diffusion due à l’orientation préférentielle des grains de quartz et de carbonates dans le plan de sédimentation. A partir de méthodes de cartographies élémentaires, la distribution spatiale de l’ion Cu2+ et des minéraux a été acquise à l’échelle mésoscopique après une expérience de diffusion. Les résultats expérimentaux confirment les liens existant entre diffusion et minéralogie.

  • Titre traduit

    Mineralogy, porosity and solute diffusion in Callovo-Oxfordian argilite of Bure (Meuse, Haute-Marne, France) from centimeter to micrometer scales


  • Résumé

    In Bure Callovo-Oxfordian argillite (Meuse/Haute Marne, France), the spatial organisation of porosity and minerals (mainly quartz, carbonates, and clays) controls the solute diffusion at mescoscopic scale (~cm-µm). New developments in the field of image analysis were devoted to extract mineral maps from 2-D (scanning electron microscopy) and 3-D (X-ray microtomography) imaging techniques. The porosity maps provided by the 3H-PMMA method demonstrate that porosity and mineral distributions are clearly correlated. The local (~µm) and global (~cm) porosity depend mainly on clay mineral content, carbonates and quartz being unporous. Solute diffusion was modelled from actual 3-D mineral and porosity spatial distribution. Using this numerical approach, diffusion pathways were quantified according to the mineral distribution. The geometry factor was correlated to the fraction and the morphology of unporous mineral. A diffusion anisotropy due to the preferential orientation of carbonates and quartz was also underlined by this approach. In an experimental way, Cu2+ diffusion and mineral was visualised and quantify at mescoscopic scale from elemental mapping methods. These techniques provide various relationships between Copper distribution and mineralogy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (247 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 164 réf. (p.235-247)

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