Minéralogie, porosité et diffusion des solutés dans l'argilite du ...
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155 CHAPITRE 4 Calcimétrie, CEC … Fig. 4.27: Schéma des différentes corrélations réalisées entre les différentes techniques utilisées pour caractériser l’organisation structurale du Callovo-Oxfordien aux échelles macro- et mésoscopiques. Autoradiographie Microtomographie de laboratoire Calcimétrie, CEC … Microscopie Optique 3.2 Modèle conceptuel d’organisation des hétérogénéités MEB en mode BSE dm mm cm 100 µm 10 µm Corrélation hétérogénéités structurales/minéralogie Corrélation hétérogénéités structurales/porosité Corrélation minéralogie/porosité Au cours de cette étude, deux types de relations excitant entre la porosité et la teneur en carbonates ont été définis : (i) la porosité moyenne (« bulk ») des échantillons qui dépend principalement de leurs teneurs moyennes en minéraux carbonatés (anti corrélées avec la teneur en minéraux argileux). L’influence de la minéralogie des minéraux argileux sur la porosité, notamment la variation du type d’interstratifiés I/S entre les parties sommitale et basale de la couche, n’a pu être mis en évidence. (ii) La distribution spatiale des hétérogénéités de porosité varie en fonction de la teneur moyenne en carbonates d’un échantillon pluri centimétriques. Ainsi pour les échantillons fortement carbonatés (60 - 80%) des hétérogénéités de tailles centimétriques sont observées (EST 21036). Pour les échantillons moyennement riches en carbonates (25 - 40%) des hétérogénéités comprises entre le millimètre et la centaine de micromètres (EST 21405 et EST 26095) sont présentes. Pour les µm
156 CHAPITRE 4 échantillons dont la teneur en carbonates est faible (20 - 25%) les hétérogénéités sont uniquement liées l’arrangement des grains de carbonates et de quartz avec la matrice argileuse. Ces deux comportements permettent de proposer un modèle « semi-quantitatif » de l’organisation des hétérogénéités structurales majeures (hors pyrite) et de la porosité en fonction de la teneur en carbonates de l’échelle décimétrique à micrométrique pour le Callovo-Oxfordien (Fig. 4.28). Teneur moyenne en carbonates Taille maximum des hétérogénéités 80% Fig. 4.28: Modèle « semi-quantitatif » d’organisation des hétérogénéités structurales et de la porosité « bulk » au sein de la formation du Callovo-Oxfordien en fonction de la teneur moyenne en carbonates des échantillons. 60% 40% 20% dm cm mm 100µm 10µm Porosité moyenne 2% 8% 14% 17% 3.3 Modèle d’organisation des grains minéraux à l’échelle mésoscopique 3.3.1 Validité de l’approche 2D vis-à-vis de la géométrie 3D Afin d’avoir une bonne définition des grains de carbonates et de quartz, leurs distributions ont été acquises en 2D (C f. Chapitre 1). Les représentations 2D ne sont pas directement interprétables en termes de géométrie 3D (Russ, 1986). Les paramètres 2D requièrent une correction stéréologique afin d’estimer les vrais paramètres 3D. Néanmoins, ces corrections sont appropriées pour les milieux simples composés de sphères mais restent globalement inapplicables pour les milieux plus complexes (Sahagian and Proussevitch, 1998). La forme simplifiée d’un objet est définie par un ellipsoïde caractérisé par 3 longueurs : (L) longue, (I) intermédiaire et (C) courte. Différents travaux ont montré que pour des plans aléatoirement sélectionnés au travers d’un milieu 3D constitué d’objets de dimensions C : I : L, l’élongation des grains définie en 2D sur les coupes n’est pas directement interprétable en 0% 1µm 23%
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échantillons dont la teneur en carbonates est faible (20 - 25%) les hétérogénéités sont<br />
uniquement liées l’arrangement <strong>des</strong> grains de carbonates <strong>et</strong> de quartz avec la matrice argileuse.<br />
Ces deux comportements perm<strong>et</strong>tent de proposer un modèle « semi-quantitatif » de<br />
l’organisation <strong>des</strong> hétérogénéités structurales majeures (hors pyrite) <strong>et</strong> de la <strong>porosité</strong> en<br />
fonction de la teneur en carbonates de l’échelle décimétrique à micrométrique pour le<br />
Callovo-Oxfordien (Fig. 4.28).<br />
Teneur moyenne<br />
en carbonates<br />
Taille maximum<br />
<strong>des</strong><br />
hétérogénéités<br />
80%<br />
Fig. 4.28: Modèle « semi-quantitatif » d’organisation <strong>des</strong> hétérogénéités structurales <strong>et</strong> de la<br />
<strong>porosité</strong> « bulk » au sein de la formation <strong>du</strong> Callovo-Oxfordien en fonction de la teneur<br />
moyenne en carbonates <strong>des</strong> échantillons.<br />
60% 40% 20%<br />
dm cm mm 100µm 10µm<br />
Porosité<br />
moyenne 2% 8% 14%<br />
17%<br />
3.3 Modèle d’organisation <strong>des</strong> grains minéraux à l’échelle mésoscopique<br />
3.3.1 Validité de l’approche 2D vis-à-vis de la géométrie 3D<br />
Afin d’avoir une bonne définition <strong>des</strong> grains de carbonates <strong>et</strong> de quartz, leurs distributions<br />
ont été acquises en 2D (C f. Chapitre 1). Les représentations 2D ne sont pas directement<br />
interprétables en termes de géométrie 3D (Russ, 1986). Les paramètres 2D requièrent une<br />
correction stéréologique afin d’estimer les vrais paramètres 3D. Néanmoins, ces corrections<br />
sont appropriées pour les milieux simples composés de sphères mais restent globalement<br />
inapplicables pour les milieux plus complexes (Sahagian and Proussevitch, 1998).<br />
La forme simplifiée d’un obj<strong>et</strong> est définie par un ellipsoïde caractérisé par 3 longueurs :<br />
(L) longue, (I) intermédiaire <strong>et</strong> (C) courte. Différents travaux ont montré que pour <strong>des</strong> plans<br />
aléatoirement sélectionnés au travers d’un milieu 3D constitué d’obj<strong>et</strong>s de dimensions C : I :<br />
L, l’élongation <strong>des</strong> grains définie en 2D sur les coupes n’est pas directement interprétable en<br />
0%<br />
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