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Thèse soutenue

Stabilité physico-chimique des smectites et de l'illite en présence de solutions chargées en électrolytes : étude expérimentale à 150°C

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Auteur / Autrice : Mohamed Boutiche
Direction : Michel Cathelineau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences et matières premières
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Jury : Président / Présidente : Bernard Poty
Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Barbey, Joëlle Duplay

Résumé

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Les interactions chimiques entre des solutions utilisées dans les boues de forage, et différents types d'argiles ont été étudiées dans des conditions P, T proches de celles des forages (150°C) afin de déterminer les conséquences éventuelles sur la stabilité des argilites. Le travail a été conduit essentiellement de manière expérimentale, en utilisant différentes solutions: eau pure, NaOH (pH 8, 10, 12), KCl (0,1, 1, 2 mol. /l), eau de mer et K₂CO₃, et des argiles à forte et faible proportion de feuillets gonflants (smectite (Na, Na-Ca, Ca) interstratifiés illite-smectite). Les produits de réaction ont été étudiés par diffraction des rayons X, et microsonde électronique. Les feuillets de smectites montrent une série de transformations (échange en site interfoliaire, fermeture de feuillets, hydrolyse), qui ne conduisent pas cependant à la formation de nouveaux minéraux sauf dans le cas de traitement en présence de K₂CO₃ à 150°C (formation de zéolites). L’échange du cation interfoliaire est fonction de la nature du cation, de la concentration des cations dans les solutions, des constantes d'échange et du rapport liquide/solide. Dans les solutions diluées (<1 mol. /l), l'échange est partiel et a pour conséquence l'obtention de smectites à garnitures interfoliaires mixtes qui présentent des états d'hydratation variés. L'hydrolyse, plus forte pour la smectite sodique que la calcique, conduit à une perte du fer octaédrique