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

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247 BIBLIOGRAPHIE Von Engelhard, W., Gaida, K.H., 1963. Concentration changes on pore solution during the compaction of clay sediments, Journal Sediment Petrology 23, 919-930 W Walker, G. M., Connor, G., Allen, S.J., 2004. Copper (II) removal onto dolomitic sorbents, Chemical Engineering Research and Design 82(A8), 961–966 Wang, X. K., Montavon, G., Grambow, B., 2003. A new experimental design to investigate the concentration dependent diffusion of Eu(III) in compacted bentonite, Journal of Radioanalytical and �uclear Chemistry 257(2), 293-297 Weiss, C.A. JR., Gerasimowicz, W.V., 1996. Interaction of water with clay minerals as studied by H nuclear magnetic resonance spectroscopy, Geochimica et Cosmochimica Acta, 60(2), 265-275 Wenk, H.-R. Voltolini, M., Mazurek, M., Van Loon, L. R., Vinsot, A., 2008. Preferred orientations and anisotropy in shales: Callovo-Oxfordian shale (France) and Opalinus Clay (Switzerland), Clays and Clay Minerals 56, 285-306 Wersin, P., Soler, J.L., Van Loon, L.R., Eikenberg, J., Baeyens, B., Grolimund, D., Gimmi, T., Dewonck, S., 2008. Diffusion of HTO, Br _ , I _ , Cs + , 85Sr 2+ and 60Co 2+ in a clay formation: Results and modelling from an in situ experiment in Opalinus Clay, Applied Geochemistry 23, 678–691 Whitaker, S., 1967. Diffusion and dispersion in porous media. AIChE J.13(3), 420-427 Wu, K., Van Dijke, M.I.J. Couples, G.D., Jiang, Z., Ma, J., Sorbie, K.S., Crawford, J., Young, I., Zhang, X.: 2006, 3D Stochastic Modelling of Heterogeneous Porous Media – Applications to Reservoir Rocks, Transport in Porous Media 65, 443-467 X, Y, Z Yamaji, A., Masuda, F., 2005. Improvements in Graphical Representation of Fabric Data, Showing the Influence of Aspect Ratios of Grains on Their Orientations, Journal of Sedimentary Research 75 (3), 514-519. Yonekura, E.A., Facon, J., 2003. Postal Envelope Segmentation by 2-D Histogram Clustering through Watershed Transform, Proceedings of the Seventh International Conference on Document Analysis and Recognition, 3-6 août 2003, Edinburgh (Ecosse) Yueh, F.Y., Singh, J.P., Zhang, H., 2000. Laser-induced Breakdown Spectroscopy, Elemental Analysis, Encyclopaedia of Analytical Chemistry R.A. Meyers (Ed.) 2066-2087 Zhao, X., Yao, J., Yi, Y., 2007. A new stochastic method of reconstructing porous media, Transport in Porous Media 69, 1-11
Résumé A l’échelle mésoscopique (∼cm-µm), la diffusion des solutés ioniques dans l’argilite du Callovo-Oxfordien de Bure (Meuse/Haute Marne, France) dépend de l’organisation spatiale de la porosité et des minéraux (principalement argiles, carbonates et quartz). L'obtention de cartes minérales 2-D (microscopie électronique) ou 3-D (microtomographie de rayons X) est rendu possible par le développement de techniques de segmentation spécifiques. Les cartes de porosité obtenues par la méthode 3 H-PMMA sont clairement corrélées à la minéralogie. Elles démontrent que les porosités locales (∼µm) et globales (∼cm) dépendent principalement de la teneur en minéraux argileux, les quartz et les carbonates pouvant être considérés comme non poreux. La diffusion des solutés a été modélisée à partir de la distribution spatiale 3-D réelle des minéraux et de la porosité. Cette approche a permis de quantifier le rôle des minéraux non poreux sur la géométrie des chemins de diffusion dans l’argilite. Le facteur de géométrie des chemins de diffusion a été corrélé à la teneur et la morphologie des minéraux non poreux. Les résultats obtenus ont mis en évidence une anisotropie de diffusion due à l’orientation préférentielle des grains de quartz et de carbonates dans le plan de sédimentation. A partir de méthodes de cartographies élémentaires, la distribution spatiale de l’ion Cu 2+ et des minéraux a été acquise à l’échelle mésoscopique après une expérience de diffusion. Les résultats expérimentaux confirment les liens existant entre diffusion et minéralogie. Mots clés: diffusion, mineralogie, porosité, modélisation, roche sédimentaire argileuse Abstract In Bure Callovo-Oxfordian argillite (Meuse/Haute Marne, France), the spatial organisation of porosity and minerals (mainly quartz, carbonates, and clays) controls the solute diffusion at mescoscopic scale (∼cm-µm). New developments in the field of image analysis were devoted to extract mineral maps from 2-D (scanning electron microscopy) and 3-D (X-ray microtomography) imaging techniques. The porosity maps provided by the 3 H-PMMA method demonstrate that porosity and mineral distributions are clearly correlated. The local (∼µm) and global (∼cm) porosity depend mainly on clay mineral content, carbonates and quartz being unporous. Solute diffusion was modelled from actual 3-D mineral and porosity spatial distribution. Using this numerical approach, diffusion pathways were quantified according to the mineral distribution. The geometry factor was correlated to the fraction and the morphology of unporous mineral. A diffusion anisotropy due to the preferential orientation of carbonates and quartz was also underlined by this approach. In an experimental way, Cu 2+ diffusion and mineral was visualised and quantify at mescoscopic scale from elemental mapping methods. These techniques provide various relationships between Copper distribution and mineralogy. Key words: diffusion, mineralogy, porosity, modelling, clay-rich rock
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THESE Pour l’obtention du grade d
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