Etude de la composition isotopique des eaux porales de l'argilite de Tournemire : inter-comparaison des méthodes de mesure et relations avec les paramètres pétrophysiques

Maria Victoria ALTINIER, thèse de doctorat de l'université Paris XI, 202 p., soutenue le 12 juin 2006.

Les profils en isotopes stables de l’eau porale des formations argileuses sont utilisés pour définir les processus de migration de fluides. Cependant, les très faibles teneurs en eau (< 5% masse humide) et la finesse des pores (< 10 nm) dans ces roches rendent difficile l’accès à l’eau porale. Dans le but d’évaluer la représentativité des données isotopiques sur l’eau porale des argilites de Tournemire (station expérimentale IRSN), nous avons effectué une étude comparative par distillation sous vide à 50°C et 150°C, diffusion radiale et échange diffusif en phase vapeur, ainsi qu'une caractérisation pétrophysique et minéralogique de la roche. Une bonne correspondance a été obtenue entre les teneurs en eau déterminées par étuvage ou distillation sous vide à 150°C et par équilibration. En revanche, la distillation sous vide à 50°C ne permet d’extraire que moins de 90 % de l’eau, conduisant à un appauvrissement en isotopes lourds de l’eau extraite, qui peut être corrigé à l’aide d’un modèle de Rayleigh. Enfin, nous avons etudié un profil perpendiculaire à une fracture afin de déterminer l’origine de l’enrichissement en isotopes lourds de l’eau porale observé dans les travaux précédents à moins d’un mètre des fractures. Il semble que la teneur en eau, qui augmente à proximité de la fracture, associée à une proportion plus importante de plus grands pores (φ ~ 10 à 180 nm), serait à l’origine de ces anomalies isotopiques déterminées par distillation sous vide à 50°C. La prédominance de plus grands pores près des fractures faciliterait la mobilisation de l’eau porale et son extraction par distillation à 50°C en diminuant ainsi les effets de distillation incomplète.