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

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137 CHAPITRE 4 2.1.3 Quantification des hétérogénéités de porosité de l’échelle du décimètre au micromètre La mise en œuvre d’imprégnation au 3 H-MMA d’échantillons pluri-centimétriques permet d’investiguer la porosité connectée d’un matériau du centimètre au micromètre avec une résolution spatiale d’une dizaine de microns (cf. Chapitre 1). Couplée à la technique d’imagerie MEB en mode BSE, qui cartographie la distribution de minéraux aux échelles micrométriques, les relations locales entre l’organisation de la porosité et celle de la minéralogie sont mises en évidence. Les cartes de porosités de chaque parallélépipède sont présentées dans la partie annexe de ce travail (Annexe 2). Les profils de porosité moyenne ont été tracés dans la direction normale au plan de sédimentation puis comparés aux profils de teneur en carbonates. L’étude des relations porosité, minéralogie et hétérogénéités structurales est résumée dans le tableau 4.2. Celui-ci présente la porosité moyenne, la taille des hétérogénéités de porosité observées sur les autoradiographies ainsi que les principales relations entre la minéralogie et la porosité identifiées par comparaison entre la carte de porosité et les observations MEB en mode BSE. Pour ces 4 échantillons, les variations de porosité de l’échelle centimétrique à micrométriques sont principalement liées à la proportion de minéraux carbonatés vis-à-vis des minéraux argileux (exemple pour l’échantillon EST 21036 Fig. 4.15). L’ensemble des hétérogénéités structurales observées en radiographie et microscopie optiques traduisent des variations locales de la porosité. A l’échelle des grains minéraux, les carbonates et les quartz apparaissent toujours non poreux. Les agrégats de pyrite apparaissent quant à eux majoritairement comme non poreux (échantillon EST 26059). En MEB en mode BSE, les zones les plus fortement calcifiées (EST 21036) montrent la présence de macroporosité entre les grains de calcite (Fig. 4.16). Celle-ci pourrait induire une modification des propriétés de diffusion dans ces zones (augmentation du coefficient de diffusion effectif). D’un point de vue de l’organisation des minéraux, autour d’agrégats de pyrite, on peut observer des orientations préférentielles des minéraux carbonatées (échantillon EST 26059). Les cartes de porosités des échantillons EST 26059 et EST 26095 présentent des variations de porosité (du bord vers le centre) qui ne s’expliquent pas par des variations des assemblages minéralogiques. Pour ces deux échantillons, plusieurs autoradiographies ont été réalisées au cours de cette étude pour différents types de préparation de la surface des échantillons. Un effet de la planéité des échantillons sur les valeurs de porosité a pu être mis en évidence avec une diminution des valeurs de porosité lorsque le contact film autoradiographie-échantillon
138 CHAPITRE 4 n’est pas optimum. Après divers essais de resurfaçage des échantillons, il s’est avéré relativement difficile d’obtenir une surface totalement plane pour ces deux échantillons. La forte teneur en argile et la présence d’hétérogénéités liées à la pyrite sont probablement les raisons de ces difficultés. Les résultats présentés correspondent à ceux dont les surfaces apparaissaient les plus planes. Cet artefact est accrut par l’utilisation du 3 H-MMA en comparaison avec le 14 C-MMA, les particules β - dont l’énergie est plus faible que celle du 14 C, sont plus facilement stoppées par l’air. 500 µm 500 µm 500 µm (a) (b) (c) Fig. 4.15 : Visualisation au MEB en mode BSE de zones (a) fortement (17,6 %), (b) moyennement (11,7 %) et (c) faiblement poreuses (3,5 %) pour l’échantillon EST 21036. Pour ces 3 zones, on a respectivement des teneurs en carbonates (en gris clair) qui sont faibles (≈ 20 %), moyennes (≈ 40 - 50 %) et fortes (≈ 80 - 90 %). La zone la plus poreuse montre une microstructure type des zones riches en minéraux argileux observées pour l’échantillon EST 26095 (chapitre1-2) et EST 26059 (ce chapitre). Pour la zone riche en carbonates, on observe la présence de quartz résiduels parmi les carbonates.
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THESE Pour l’obtention du grade d
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SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE 8 CH
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3.1 Relation locale entre distribut
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9 INTRODUCTION Technology Developme
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