Apport des traceurs naturels à la compréhension des transferts au sein des formations argileuses compactées

Contribution of natural tracers for understanding transfers through argillaceous formations

• Auteur / Autrice : Fethi Bensenouci
• Direction : Jean-Luc Michelot, Jean-Michel Matray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Ecole doctorale Modélisation et Instrumentation en Physique, Energie, Géosciences et Environnement (Orsay, Essonne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hélium

Anions

Argilite

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le cadre des études menées par l’IRSN sur la sûreté d’un stockage géologique des déchets radioactifs HA-MAVL, et plus particulièrement sur la barrière géologique, une des composantes du concept multi-barrière proposé par l’Andra. La formation argileuse du Callovo-Oxfordien, située dans l’Est de la France, est actuellement étudiée par l’Andra comme roche hôte potentielle du futur stockage. L’évaluation des performances de la barrière géologique repose sur la connaissance de ses propriétés de confinement et plus particulièrement sur la maitrise des paramètres de transport en son sein. Cette thèse s’inscrit dans cet objectif et, plus spécifiquement sur l’apport des traceurs naturels à la compréhension des mécanismes de transfert. Une étude des profils de traceurs naturels des eaux porales à partir d’échantillons provenant de forages traversant les formations mésozoïques de l’Est et du Sud de la France a été menée. L’échange diffusif en phase vapeur et la diffusion radiale ont été appliqués pour déterminer les concentrations et paramètres de diffusion des traceurs. Dans les argilites de Tournemire, les profils de traceurs se présentent sous la forme d’une courbe caractéristique d’un échange diffusif entre l’eau porale des argilites et celle de son encaissant aquifère sous influence météorique. Pour les formations de l’Est de la France, cette étude a confirmé un processus de diffusion dominant au sein de la formation du Callovo-Oxfordien et a permis de préciser les paramètres de transport sur la totalité de la colonne stratigraphique allant de l’Oxfordien au Lias. Elle a également permis d’identifier le Lias comme source de sel pour le Dogger aquifère.

This study is part of a research programme conducted by IRSN on the safety of deep geological disposal of high level and intermediate long-lived radioactive wastes. It more especially concerns the geological medium considered as a full component of the multi-barrier concept proposed by Andra for a deep repository. Indeed, the Callovo-Oxfordian argillite of the Paris Basin, in the east of France, is being investigated by Andra as a potential host rock for this repository. Performance assessment of this natural barrier is based on the knowledge of its confinement properties and therefore on phenomena possibly involved in the mass transport of radionuclides. In this context, this work aimed at studying the distribution of tracers naturally present in porewaters obtained from boreholes having crossed Mesozoic sedimentary series involving impervious and compacted clay rocks in the East (Andra borehole, EST433) and south of France (IRSN boreholes). Radial diffusion and vapour exchange methods were used to calculate the concentrations and diffusion parameters of the studied tracers. In Tournemire formations, the different profiles describe a curved shapes attributed to a diffusive exchange between the argillite porewater and the surrounding aquifers. Concerning the Mesozoic formations crossed by EST433, the study of the different profiles confirms the diffusion as the dominant transport mechanism in the Callovo-Oxfordian formation, and permits identifying the transport processes in the whole studied column from the Oxfordian formations down to the Liassic one. This study also helps to identify the Liassic formations as a major source of salinity of the Dogger aquifer.