Fracturation et paléocirculations de fluides dans les formations géologiques de faible perméabilité matricielle : le cas des argilités de Tournemire (Aveyron, France)
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Deep argillaceous formations have physical properties likely to favour the long-term radioactive waste disposal (very low intrinsic permeability, radioactive element retention). But, these properties may be changed by the existence of discontinuities in the host medium. It's why, the characterization of the processes of fluid migrations associated with the fracturing was necessary within the experimental research program, launched by the Institute for Nuclear Safety and Protection (IPSN), which study a thick Toarcian formation composed of claystones (argillites) located on the Tournemire area (Aveyron, France). In the first step, the microtectonic and kinematic analysis provided the chronology of deformation with the main steps of the setting and the evolution of the tectonic fractures network. The microstructural analysis of the filling fractures showed fractures was alternatively, during the tectonic events, tight, permeable or semipermeable (or semi-tight). These "hydraulic states" were controlled by the nature and architecture of the structures of deformation and by the petrophysics properties variations of the argillites in the core zone and damage zone of the fractures. Mechanisms involved in the permeability variations in the fractures were argued and some parameters, as the magnitudes of differential stress, were estimated by the dynamic analysis of the twinning of calcite crystals contained in the core zone of fractures. Besides, the twinning analysis provided several data about the contexts of deformation and the development of the fractures network in the argillites.
Abstract FR:
Les formations géologiques argileuses présentent des propriétés potentiellement favorables pour le confinement des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue (faible perméabilité et rétention des radioéléments). Mais ces propriétés peuvent être altérées par la présence de discontinuités dans le milieu. C'est pourquoi, la caractérisation des modalités de transferts de fluide associées à la fracturation s'est avérée nécessaire dans le cadre du programme de recherche Tournemire, lancé par l'Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire (IPSN), dont l'objet d'étude est une épaisse série d'argilites d'âge Toarcien, localisée sur la commune de Tournemire (Aveyron, France). Dans un premier temps, la chronologie de la déformation du secteur de Tournemire a été mise en évidence par l'analyse microtectonique et microstructurale. Les principales étapes de la construction et de l'évolution du réseau de fractures affectant les argilites ont ainsi été reconstituées. L'analyse microstructurale des remplissages des fractures a révélé que celles ci ont été étanches, perméables ou encore semi-perméables au cours des différents événements tectoniques. On met en évidence que ces divers états hydrauliques sont fonction de la nature et de l'architecture des zones déformées en relation avec les modifications pétrophysiques des argilites, dans les zones centrales et les zones de dommage des fractures. Les mécanismes qui contrôlent les variations de perméabilité au sein des zones de fractures sont discutés et certains paramètres, comme les magnitudes de différentiel de contraintes, ont été estimés grâce à l'analyse des macles des cristaux de calcite contenus dans les zones centrales des fractures. L'analyse du maclage a apporté en outre des informations complémentaires concernant les contextes de déformation et le développement du réseau de fractures.