Structural and petrophysical characterisation of granite : intended for radioactive waste stocking

par Martin Stanek

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'environnement

Sous la direction de Yves Géraud et de Ondrej Lexa.

Le président du jury était Karel Schulmann.

Le jury était composé de F. Hrouda, Zdeněk Venera.

Les rapporteurs étaient David Dolejš, Jiří Žák, Christian David.

  • Titre traduit

    Caractérisation structurale et pétrophysique de granite candidat au stockage de déchets nucléaires


  • Résumé

    Des analyses structurales et pétrophysiques ont été menées dans le Massif de Melechov afin d’étudier les structures contrôlant la porosité, la perméabilité et la conductivité thermique de la roche. La structure du massif a été déterminée sur la base d’un jeu étendu de données incluant des mesures d’ASM et des mesures de terrain des structures ductiles et cassantes. Le système de fractures du massif a été décrit par quatre ensembles de fractures. Les données pétrophysiques mesurées ont servi pour caractériser l’effet de la fracturation et de l’altération sur la géométrie de l’espace poreux et en conséquence sur la perméabilité, la conductivité thermique et les propriétés élastiques du granite. Des propriétés pétrophysiques distinctes ont été identifiées pour du granite intact, du granite sain fracturé ainsi que pour du granite fracturé et altéré contenant des oxydes de fer, de la chlorite et des minéraux argileux. Une étude microstructurale détaillée, combinée à des mesures multi-directionnelles de vitesse des ondes P (VP) à pressions de confinement croissantes a été menée sur un échantillon du granite Lipnice aux schlieren. Les résultats indiquent que l’anisotropie des VP à basses pressions de confinement est contrôlée par des fissures inter-granulaires reliant les clivages sous-parallèles aux schlieren des micas et des feldspaths ainsi que par des fissures intra- ou trans-granulaires dans du quartz sous-parallèles aux fractures d’exfoliation. Une importante fermeture de la porosité de fissures à partir d’une profondeur de 500 m a été interprétée en termes d’élasticité des fissures manifestée par une augmentation rapide des VP avec la pression de confinement croissante.


  • Résumé

    Structural and petrophysical analysis have been conducted within the Melechov massif with focus on structures controlling the porosity, permeability and thermal conductivity of the rock. The structure of the massif has been constrained based on extensive dataset including AMS and field structural measurements of ductile and brittle structures. The fracture system of the massif has been described by four sets of fractures. The measured petrophysical data have been used to characterize the effect of fracturing and alteration on pore space geometry and in turn on permeability, thermal conductivity and elastic properties of the studied granite. Distinct petrophysical properties have been identified for pristine granite, for fractured fresh granite as well as for fractured granite altered by Fe-oxide, chlorite and clay minerals. A detailed microstructural study combined with multidirectional P-wave velocity measurements at high confining pressure and with AMS analysis has been conducted on a schlieren bearing sample of Lipnice granite. The granite VP anisotropy at low confining pressure was controlled by intergranular cracks interconnecting schlieren-subparallel cleavage cracks in micas and feldspars and by exfoliation fracture-subparallel intra- or trans-granular cracks in cleavage-free quartz. Major closing of the crack porosity linked to the schlieren granite below depth of 500 m has been interpreted in terms of crack compliance reflected by rapid increase in VP with confining pressure.


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