Minéralogie, porosité et diffusion des solutés dans l'argilite du ...

117 CHAPITRE 3
4 Discussion
4.1 Relations entre espace poreux et processus de diffusion
La distribution de grains de quartz et de carbonate contrôle la microstructure de l’argilite
du Callovo-Oxfordien de Bure. Les variations en teneur minérales entraînent ainsi des
modifications de la géométrie de l’espace poreux qui influencent le comportement diffusif
d’une espèce. La tortuosité et le facteur de géométrie de la diffusion définis comme des
paramètres caractéristiques du comportement diffusif évoluent en fonction des
caractéristiques géométriques de l’espace poreux (fraction de grains, orientation, élongation et
la distribution des grains). Dans un objectif de modélisation, les relations de Koponen et
d’Archie fournissent un lien entre microstructure et diffusion applicable aux milieux poreux
naturels. La relation de Koponen permet une meilleure représentation de la microstructure
avec un paramètre supplémentaire, le seuil de percolation. Ohkubo (2008) utilise avec succès
la relation de Koponen pour relier la tortuosité de diffusion et la porosité pour des milieux
synthétiques simples. Néanmoins cette relation est peu connue et est à notre connaissance peu
appliqué aux milieux naturels.
En comparaison avec la teneur en grains, la morphologie et la distribution spatiale des grains
apparaissent comme des paramètres secondaires dans le contrôle de la diffusion des solutés.
Ces résultats sont concordants avec ceux de Coelho et al., (1997) qui montrent que la
migration des solutés est majoritairement influencée par la porosité, la morphologie de
l’espace poreux ne jouant qu’un rôle secondaire. La morphologie et la distribution spatiale des
grains sont pris en compte dans les relations d’Archie et de Koponen par des paramètres
empiriques. Cependant, ces deux relations ne permettent pas de dissocier le rôle de chaque
paramètre définissant la géométrie de l’espace poreux et représentent le plus bas niveau de
modélisation des relations entre le comportement diffusif macroscopique et la microstructure.
Comiti and Renaud (1989) déterminent une relation expérimentale entre le paramètre
d’élongation, la porosité et la tortuosité pour un milieu composé d’obstacles
parallélépipédiques espacés régulièrement et de taille unique. Toutefois, O hkubo (2008) décrit
des déviations de ce modèle lorsque ces obstacles sont espacés irrégulièrement confirmant
que ces relations sont spécifiques à une géométrie bien particulière et restent donc
difficilement applicables pour les milieux naturels où la taille, la forme et l’arrangement des
grains ne sont pas unique. L’établissement d’une relation unissant tous les paramètres
géométriques de l’espace poreux au processus de migration reste donc un problème ouvert. La