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

162 CHAPITRE 5
rétention d’un matériau sont également étudiées en régime stationnaire et transitoire, par des
expériences de sorption sur des échantillons dispersés en solution (expériences batch)
(Bradury et al., 2005 ; Bradury and Baeyens, 2002 ; Rabung et al., 2005; Bauer et al., 2005).
Ces expériences peuvent présenter des rapports eau / surface d'échange solide différents de ce
qui est vue à l'échelle du pore. Les paramètres caractérisant la sorption déduits de ces
expériences ne sont pas toujours comparables à ceux obtenus sur échantillons compactés (Van
Loon et al., 2005, Wersin et al., 2008, Maes et al., sous presse) .
Peu d’études abordent donc expérimentalement la migration des solutés à l’échelle
mésoscopique, ce qui complique la mise en relation des résultats acquis aux échelles macro-
et microscopiques. Le manque de travaux s’intéressant à cette échelle est essentiellement
associé à l’absence de méthodes expérimentales adaptées.
A l’échelle mésoscopique, les roches sédimentaires à dominante argileuse sont
caractérisées par l’organisation spatiale de la matrice argileuse vis-à-vis des minéraux non
argileux. Dans le chapitre 3, la géométrie des chemins de diffusion a été numériquement
quantifiée à cette échelle. D’un point de vue expérimental, les relations entre la migration
d’une espèce chimique et l’arrangement des minéraux restent pratiquement inexplorées. De ce
fait, plusieurs problématiques se posent concernant les processus de transfert à l’échelle
mésoscopique. Plusieurs études en milieux dispersés montrent des phénomènes de sorption à
la surface de familles de minéraux non argileux (pyrite : Naveau et al., 2006 ; calcite : Ahmed
et al., 2008, Elzinga er al., 2006, García-Sánchez and Álvarez-Ayuso, 2002; dolomite :
Walker et al., 2004 ). Donc, il conviendrait de déterminer l’importance de ces phénomènes en
milieux compactés notamment vis-à-vis de ceux liés aux minéraux argileux. Plus
généralement, les minéraux non argileux influencent- ils significativement les processus de
diffusion et de rétention ? A l’échelle macroscopique, la plupart des études sur la diffusion
dans les matériaux argileux interprètent le phénomène de sorption par un coefficient de retard
vis-à-vis du coefficient de diffusion (Melkior et al., 2007, Van Loon et al., 2005 parmi
d’autres) alors qu’à l’échelle microscopique celui-ci est modélisé en tenant compte des
phénomènes physico-chimiques à l’interface solide-solution (Leroy and Revil, 2004, Smith et
al., 2004). L’étude expérimentale des processus de diffusion à l’échelle mésoscopique
permettrait de mieux appréhender les relations existant entre ces deux différentes approches
de modélisation. A l’échelle mésoscopique, l’étude expérimentale de la diffusion des solutés
nécessite d’acquérir la distribution spatiale conjointe des minéraux et de l’espèce chimique
considérée comme traceur dans des expériences de diffusion. Ces contraintes limitent ainsi
fortement le choix des méthodes à utiliser. Une étude récente proposée par Menut et al., (2006)