Le devenir des aquifères carbonatés sous enfouissement superficiel :influence de la diagenèse précoce sur l'évolution des propriétés physiques et mécaniques, spatialisation et modélisation des processus géologiques

The becoming of carbonate aquifers under shallow burial conditions : influence of the early diagenesis on the evolution of physical and mechanical properties, spatialization and modeling of geological processes

• Auteur / Autrice : Maxime Guillou
• Direction : Bertrand Maillot, Jean-Baptiste Regnet, Jérôme Fortin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers - Cergy
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences de la Terre de Paris

Mots clés

Mots clés libres

Interactions fluide/roche

Physique des roches

Mécanique des roches

Sédimentologie

Diagénèse

Hydrogéologie

Fluid-rock interactions

Rock physics

Geomechanics

Sedimentology

Diagenesis

Hydrogeology

Résumé

Les processus diagenétiques dans les aquifères carbonatés sont omniprésents, depuis le dépôt jusqu'à aujourd'hui. Dans la nature, nous observons généralement le produit fini de la diagenèse avec très peu de contraintes sur le lien existant entre les processus et leur influence sur les propriétés de la roche. Cette difficulté constitue l'un des principaux obstacles scientifiques et techniques à la compréhension et à la quantification des processus diagenétiques précoces dans les zones vadoses et phréatiques. Pour permettre l'intégration de ces processus et de leurs effets dans un système hydrogéologique, le laboratoire GEC en partenariat étroit avec le LG-ENS produit des échantillons de carbonate au laboratoire depuis 2022, dont le contenu microstructural est presque entièrement maîtrisé. Cette diagenèse « simulée » vise à reproduire les microstructures diagenétiques précoces dans un environnement contrôlé, afin de discerner leur rôle respectif sur l'évolution des propriétés physiques et mécaniques des roches carbonatées. Les deux objectifs définis de cette thèse sont d'une part de caractériser le comportement mécanique des échantillons à la fois synthétisés au laboratoire et des échantillons naturels présentant des paramètres microstructuraux similaires et d'autre part de proposer un modèle numérique d'écoulement pour les aquifères carbonatés qui prendrait en compte les effets de la diagénèse précoce.

Diagenetic processes in carbonate aquifers are ubiquitous, from the deposit of sediments to the present day. In nature, we generally observe the final product of diagenesis with very few constraints on the link between processes and their influence on rock properties. This issue is one of the main scientific and technical obstacles to the understanding and quantification of early diagenetic processes in vadose and phreatic zones. To enable these processes and their effects to be integrated into a hydrogeological system, the GEC laboratory, in close partnership with LG-ENS, has been producing carbonate samples in the laboratory since 2022 where the microstructural content is almost entirely controlled. This 'simulated' diagenesis aims to reproduce early diagenetic microstructures in a controlled environment, in order to understand their respective roles in the evolution of the physical and mechanical properties of carbonate rocks. The two defined objectives of this PhD are on the one hand to characterize the mechanical behavior of both laboratory-synthesized and natural samples with similar microstructural parameters, and on the other hand to suggest a numerical flow model for carbonate aquifers that takes into account the effects of early diagenesis.