Diagenèse et transferts en milieu argileux fracturé : l'argilité de Tournemire (Aveyron, France)

Diagenesis and migrations in fractured shales : the Tournemire shale (Aveyron, France)

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Peyaud
• Direction : Maurice Pagel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fracturation (géologie)

Argile -- Analyse

Tournemire (Aveyron)

Transport

Sédiments (géologie)

Diagenèse

Mots clés libres

@Argilite

Résumé

Le site expérimental de Tournemire (Aveyron, France), situé sur la bordure ouest du bassin des Causses, est étudié par l'Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire (IPSN) comme analogue d'un site de stockage de déchets nucléaires en formation argileuse. Ce travail a porté sur l'évolution des capacités de confinement de la formation au cours de son évolution géologique. Dans le bassin des Causses, une érosion importante au Crétacé entraîne une incertitude sur la dynamique sédimentaire au Crétacé inférieur. Pour résoudre ce problème, l'histoire thermique de cette région a été reconstituée. La modélisation des données traces de fission implique une dénudation rapide des sédiments débutant vers 120-110 Ma, période du bombement durancien dans le bassin du Sud-Est. La modélisation du T_max permet d'envisager le dépôt de 800 à 1600 m de sédiments au Crétacé Inférieur. Ces sédiments sont ensuite démantelés lors de l'érosion crétacée. Les résultats de l'étude des inclusions fluides et le delta 18_O des calcites en remplissage de fracture indiquent la présence de fluides diagénétiques chauds (80 à 120°C) dans les fractures pendant l'extension jurassique, et de fluides froids (30 à 40ʿC) à forte composante météorique pendant la compression éocène. A proximité d'une fracture connectée à l'aquifère sus-jacent, le ciment carbonaté de l'argilite recristallise dans une zone métrique de part et d'autre du plan de faille, mais l'uranium et le thorium restent fixés dans l'encaissant. Les éléments des terres rares sont légèrement remobilisés et migrent vers le plan de faille. En dépit d'une perte d'étanchéité de la formation lors de la compression, l'argilite conserve ses capacités de rétention des éléments radioactifs.

The Tournemire experimental site (Aveyron, France) is located on the Western border of the Causses basin and is studied by the French Institute for Nuclear Safety and Protection (IPSN) as natural analogue of a nuclear waste disposal site in shale. This work focused on the variation of the shale confinement capacities during its geological evolution. Sedimentary dynamics are unclear during Early Cretaceous due to an important Cretaceous erosion event. The regional thermal history was reconstructed to solve this problem. Fission tracks modeling reveals a fast denudation of buried sediments beginning at 120-110 Ma and compatible with the development of the Durancian Isthmus in the South-East Basin. T_max modeling agrees with the deposition of 800 to 1600 m thick sediments during Early Cretaceous. These sediments were removed during the Cretaceous erosion event. Fluid inclusion data and delta 18_O in calcite fracture cements indicate they were crystallized from hot (80 to 120ʿC) diagenetic brines during the Jurassic extension and from cold (30 to 40ʿC) fluids with a strong meteoric component during the Eocene compression. Although carbonates were recrystallized in a metric zone in shale near to a fault connected to the overlying aquifer, uranium and thorium remained trapped in shale. Rare earth elements are slightly mobilized and migrate toward the main fault plane. The shale capacity to retain radionuclides remains intact during compression, in spite of an alteration of its sealing capacity.