Formation des réseaux karstiques : Rôle des hétérogénéités structurales, hydrodynamiques et minérales.

par Marie Leger

Projet de thèse en Sciences de l'Eau

Sous la direction de Linda Luquot, Delphine Roubinet et de Olivier Rodriguez.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec GM - Géosciences Montpellier (laboratoire) depuis le 05-11-2018 .


  • Résumé

    La compréhension de la formation des chemins préférentiels d'écoulement dans les milieux hétérogènes liés à des processus couplés de transport-réaction est fondamentale pour une appréhension de la complexité des écoulements souterrains. La caractérisation des processus de karstogénèse et en particulier, leur initiation est primordiale pour contrôler et localiser les drains d'écoulement et modéliser les zones de transport. Afin de prévenir d'éventuelles pollutions et d'exploiter au mieux ces aquifères, il est nécessaire de localiser les zones d'infiltration et d'écoulement préférentielles. En effet, en cas de pollution, il est nécessaire de connaitre ces zones principales de possible transport du contaminant afin d'évaluer son impact sur la ressource en eau et les risques hydro(géo)logiques. L'objectif principale de cette thèse est de comprendre la formation des chemins principaux d'écoulement afin de pouvoir prédire leur localisation sur le terrain et utiliser des techniques innovantes de mesure géophysique pour déterminer les propriétés hydrodynamiques et pétrophysiques de tels aquifères. Pour cela, nous proposons de reproduire en laboratoire ce réseau de drainage afin de comprendre comment celui-ci s'organise et se hiérarchise selon les différentes contraintes (minéralogique, structurale et hydrodynamique). Cette thèse mettra en œuvre deux méthodes géo-électriques complémentaires entre elles : la polarisation spontanée (PS) et la polarisation provoquée (PP). Le développement analytique d'un modèle pétrophysique unifié permettant de décrire à la fois la génération des signaux PS et PP permettra une avancée significative dans l'utilisation de méthode géophysique pour la caractérisation des flux en milieu carbonaté et de leur évolution dans le cadre de phénomènes de dissolution-précipitation. De tels modèles analytiques présentent un grand intérêt en ce qu'ils peuvent être introduits dans des modèles numériques à plus grande échelle. D'autre part des méthodes innovantes de caractérisation 3D du réseau poreux, tel que la tomographie à rayon X, seront couplées aux méthodes classiques des mesures des propriétés hydrodynamiques et structurales des roches étudiées.

  • Titre traduit

    Karsts networks formation : role of structural, hydrodynamic and mineral heterogeneities.


  • Résumé

    The understanding of the training of the preferential ways of flow in the heterogeneous circles bound to processes coupled of transport-reaction is fundamental for an apprehension of the complexity of the subterranean flows. The characterization of the processes of karst formation and in particular, their initiation is essential to check and locate the drains of flow and model the zones of transport. To warn possible pollutions and exploit at best these aquifers, it is necessary to locate the preferential zones of infiltration and flow. Indeed, in case of pollution, it is necessary to know these main zones of possible transport of the contaminant to estimate its impact on the resource in water and the hydrogeologic risks. The main objective of this thesis is to understand the training of the main ways of flow to being able to predict their location on the ground and use innovative techniques of measure geophysics to determine the hydrodynamic and pétrophysical properties of such aquifers. For that purpose, we suggest reproducing in laboratory this network of drainage to understand how this one gets organized and ranks according to the various constraints (mineralogical, structural and hydrodynamic). This thesis will implement two geophysical methods : the spontaneous polarization (PS) and the provoked polarization ( PP). The analytical development of a petrophysical model allowing to describe at the same time the generation of the PS signals and PP will allow a significant advance in the use of geophysics method for the characterization of flows in carbonated environment and their evolution within the framework. Such analytical models present a big interest in the fact that they can be introduced into larger-scale digital models. On the other hand innovative methods of 3D characterization of the porous network, such as the tomography with X-ray, will be coupled with the classic methods to measure hydrodynamical and structural properties.