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

119 CHAPITRE 3
des variations locales de minéralogie sont présentes et peuvent modifier la diffusion des
solutés. De la même manière, l’organisation des particules d’argiles à l’intérieur de la matrice
argileuse peuvent influencer la diffusion. Par exemple, une forte teneur locale en grains peut
conduire à une modification locale de l’arrangement des particules d’argiles induisant une
diminution de la porosité de la matrice argileuse (C hapitre 2). Afin d’intégrer ces
hétérogénéités locales dans des modélisations à l’échelle macroscopique, ces variations
doivent être quantifiées et des techniques d’homogénéisation mises en œuvre (volume
averaging, Whitaker, 1977). Néanmoins, gardant en mémoire ces considérations et admettant
la séparation d’échelle effective, une expression du coefficient de diffusion macroscopique
peut être écrite en première approximation selon:
Da m m m p
= D ⋅ G = G ⋅G
⋅ D [3.23]
L’anisotropie de diffusion étudiée à l’échelle du laboratoire est classiquement interprétée par
le rapport des coefficients de diffusion obtenus dans les directions perpendiculaires et
parallèles au litage. Pour l’argilite de Bure, un rapport de 1,5-2 est obtenu expérimentalement
pour l’eau tritiée (HTO) (Pocachard et al., 1997; Descotes et al., 2007). A l’échelle
mésoscopique, l’anisotropie calculée à partir de la microstructure de l’argilite étant comprise
entre 1,1 et 1,4 (3D), et ne permet pas d’expliquer entièrement l’anisotropie observée
expérimentalement à l’échelle macroscopique. L’anisotropie mesurée expérimentalement à
l’échelle macroscopique provient de l’orientation préférentielle des carbonates et des quartz
ainsi que des minéraux argileux à l’intérieur de la matrice argileuse. Pour comparaison, la
formation sédimentaire riche en minéraux argileux Opalinus Clay (Suisse) possède une
anisotropie de diffusion pour l’HTO comprise entre 3,3–4,2 et 4,8–6,5 respectivement au
Mont Terri et au site de Benken (Van Loon et al., 2004). Pour cette formation sédimentaire, la
morphologie des grains de quartz et carbonates ne pourrait représenter qu’une faible partie de
leur anisotropie conduisant à un probable fort degré d’orientation des particules d’argiles.
Cette interprétation est cohérente avec les mesures d’anisotropie par diffraction de rayon X
sur synchrotron acquises par Wenk et al., (2008) qui montrent une plus forte orientation des
minéraux argileux pour l’Opalinus C lay que pour l’argilite de Bure. La méthodologie
développée dans cette étude pourrait être appliquée à l’Opalinus C lay afin de quantifier
l’anisotropie liée à la morphologie des grains minéraux (quartz et carbonates).
A partir des données expérimentales d’anisotropie pour l’Opalinus C lay et l’argilite de
Bure, il convient à présent de savoir quels pourraient être les facteurs diagénétiques contrôlant
l’intensité d’orientation des particules d’argiles. Pour les milieux naturels, l’alignement des
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