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

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93 CHAPITRE 3 A partir de ces données, une carte de minéraux a été construite par D. Prêt en utilisant le logiciel µphaseMAP (Prêt, 2003) pour la thèse de R. Jorand (2006) (Fig. 3.1a 3.1b). Les détails de cette méthode seront présentés dans le Chapitre 5. µphaseMAP permet d’identifier la nature des phases pour chaque pixel à partir de projections des points d’analyses dans des diagrammes ternaires de composition minérale. A cette résolution, une partie importante des pixels appartient à une phase pure mais de nombreux pixels représentent également un mélange d’espèces minérales. Les pixels de mélange sont attribués à la phase qui représente plus de la moitié du mélange. Les phases principalement identifiées pour cet échantillon sont la matrice argileuse constituée d’illite et d'interstratifiés illite/smectite à 48,1%, de calcite à 24,7%, de quartz à 13,5%, dolomite à 3,5% et de minéraux accessoires à 7,6%. La matrice argileuse montre une forte teneur en calcium indiquant la présence de petits grains de carbonates inférieurs à 2 microns. Ces observations sont en accord avec les résultats acquis dans les chapitres précédents. La porosité moyenne de cet échantillon obtenue par autoradiographie ( 14 C-MMA) est de 13%. Pour l’échantillon EST 26095, la distribution des minéraux a été obtenue en 3D à partir d’analyses en microtomographie de rayon X au synchrotron. La discrimination des minéraux a été réalisée à partir de la méthode de segmentation développée dans le chapitre 1. Trois sous volumes (notés A, B et C) de 256 × 256 × 236 pixels (0,7 µm/pixel) ont été segmentés afin de produire 3 volumes de la distribution spatiale de la matrice argileuse, des quartz, des carbonates et des minéraux lourds (sélectionnés dans la partie intacte de l’échantillon EST 26095 (Fig. 1.4a)). Les teneurs en chacune des phases sont relativement proches de celles obtenues en microsonde électronique pour l’échantillon EST 07092. La porosité de cet échantillon est de 13,7% ( 3 H-MMA). 1.1.2 Analyses de la microstructure L’autoradiographie et les observations au MEB en mode BSE ont montré que les grains de quartz et de carbonates étaient non poreux (cf. Chapitre 2). Nous avons également montré que la porosité de la matrice argileuse Φm incluant une certaine proportion de grains micritiques est proche de 23% (cf. Chapitre 2). La porosité totale Φ est reliée à la porosité de la matrice argileuse par la fraction en matrice argileuse f : Φ = f ⋅ Φ = ( 1 − f ) ⋅ Φ [3.1] m g m
94 CHAPITRE 3 ou fg est la fraction de grains non poreux. Un autre paramètre caractérisant l’espace poreux est la morphologie des grains minéraux. Toutes les analyses morphologiques supposent que chacun des grains soit individualisé. Toutefois, la résolution des cartes microsondes n’est pas suffisante pour avoir cette séparation pour l’argilite, mais des observations complémentaires au MEB en mode BSE à plus haute résolution montrent la présence de matrice argileuse entre chaque grain de carbonates et de quartz (cf. chapitre 1 et 2). Cet artefact de discrétisation peut être partiellement corrigé par la méthode de bassins versants qui permet de séparer des agrégats d’objets de formes convexes tels que les grains minéraux (Russ, 1992; Barraud, 2006). Les pixels créés entre deux grains sont attribués à la matrice argileuse. Il est à noter que cette opération induit une légère variation de la teneur en matrice argileuse (< 3%) et augmente la connectivité du milieu (Fig. 3.1c). Cette étude étant principalement orientée sur l’anisotropie de la microstructure, l’analyse morphologique des grains a été réalisée avec le logiciel ImageJ utilisant la même procédure que celle utilisée dans le chapitre 1. Celle- ci inclut: (i) le calcul d’indice d’anisotropie d’orientation A et (ii) du paramètre d’élongation moyen e pour les grains de quartz et de carbonates ; les autres espèces minérales n’étant pas significativement représentatives de la microstructure celles-ci n’ont pas été analysées. Expérimentalement, l’anisotropie d’orientation des grains minéraux peut être quantifiée par diffraction de rayon X sur synchrotron (Wenk et al., 2008). Cette technique permet de quantifier l’orientation des plans cristallins. Ainsi, pour les minéraux en feuillets comme les minéraux argileux il existe une relation directe entre orientation des plans cristallins et celle des particules argileuses. Pour les autres types de minéraux, l’orientation des plans cristallins indique une direction de croissance.
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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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245 BIBLIOGRAPHIE Russ, J.C., 1986.
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247 BIBLIOGRAPHIE Von Engelhard, W.
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