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This study focuses on the interactions between two materials that may be introduced in a geological disposal of radioactive waste: metallic materials such as the high-level waste overpack, and clay materials such as the clay host rock. Indeed, the interactions between these two materials in such conditions could induce a change of their initial confinement properties. This work aimed at determining the influence of heterogeneities (technological gaps and fractures) and bacterial activities on these interactions, in terms of evolution of chemical and hydraulic properties of clayey materials. To this end, two percolation cells have been conducted during 13 months: the first one with two bacteria (SRB, IRB), the second one without bacteria. These experiments, carried out at 60°C, involved circulating synthetic water representative of the Tournemire pore water through iron powder and through Toarcian artificially cracked argillite from Tournemire. An iron rod was also placed into the argillite. Thus, solid characterizations (SEM, SEM/EDS, Raman, XRD, X-ray tomography) allowed the study of both interfaces: the iron powder/argillite interface and the iron rod/argillite interface.The water probably circulated into the crack during the entire test, which was confirmed by reactive transport modeling with the HYTEC reactive transport code. However, no secondary phase was identified in the crack. In addition, bacteria survival in the biotic cell was confirmed during the experiment by monitoring their population and by analyzing their genetic diversity at the end of the experiment. A strong decrease in sulfate concentration was measured in the output, which confirms the SRB activity.Solid characterization conducted at the end of the experiments have highlighted, with and without bacteria, the occurrence of magnetite and chukanovite in the iron powder, the latter being mainly located close to the argillite interface. In the argillite, a Fe-enriched zone (10 µm) was identified. The mean corrosion rate was estimated at 0.2 µm/y (lower bound). At the iron rod/argillite interface, two corrosion facies were observed. The first, identified in both cells, is mainly constituted of chukanovite in the inner layer and siderite in the outer layer. Extent of the argillite perturbation reaches about 30 µm. The second, only observed with bacteria, highlights the presence of iron sulfide precipitation (mackinawite) and localized corrosion patterns. Finally, HYTEC simulations have enabled us to better understand the observed biogeochemical processes, such as the pH effect, and to better quantify some key kinetic parameters.; La présente étude porte sur les interactions entre deux types de matériaux susceptibles d'être mis en jeu au sein d'un stockage géologique de déchets radioactifs : les matériaux métalliques, constituant notamment le surconteneur de déchets de haute activité, et les matériaux argileux, telle que la roche hôte argileuse. Les interactions entre ces deux matériaux en conditions de stockage pourraient en effet modifier leurs propriétés de confinement initiales. Les travaux présentés ont visé à déterminer l'influence d'hétérogénéités (vides technologiques et fractures) et d'activités bactériennes sur ces interactions, notamment en termes d'évolution de propriétés chimiques et hydrauliques de l'argile. Dans cet objectif, deux expériences intégrées en cellules de percolation ont été mises en œuvre, à 60 °C, pendant 13 mois : la première en présence de deux souches bactériennes (BSR, BFR), la seconde constituant un témoin abiotique. Ces expérimentations ont permis la circulation d'une eau synthétique dont la composition est représentative de celle de l'eau porale de Tournemire au travers d'un compact de fer pulvérulent puis d'une carotte d'argilite du Toarcien de Tournemire, artificiellement fissurée. L'une des deux demi-carottes d'argile contenait également un cylindre de fer massif. Les caractérisations post-mortem (MEB, MEB/EDS, Raman, DRX, tomographie aux rayons X) ont permis d'étudier deux interfaces : l'interface fer pulvérulent/argilite et l'interface fer massif/argilite.Concernant le déroulement des expérimentations, il convient de noter en premier lieu que la fissure a probablement été circulante durant la totalité de l'essai, ce que tendent à confirmer les modélisations couplées chimie/transport avec le code HYTEC. Toutefois, aucune phase néoformée n'a été mise en évidence à son niveau. Par ailleurs, la survie bactérienne dans la cellule biotique a été confirmée au cours de l'expérimentation par le suivi régulier de la population et par une analyse de la diversité génétique à la fin des essais. Une nette diminution de la concentration en sulfates en sortie de cellule confirme l'activité des BSR.Les caractérisations solides en fin d'essais ont mis en évidence dans la zone de fer pulvérulent, avec et sans bactéries, de la magnétite et de la chukanovite, cette dernière étant localisée majoritairement à l'interface avec l'argilite. Une zone enrichie en fer (10 µm) a été identifié à l'interface dans l'argilite. La vitesse moyenne de corrosion du fer pulvérulent a été estimée à 0,2 µm/an (valeur basse). A l'interface fer massif/argilite, deux faciès ont été mis en évidence. Le premier faciès, identifié dans les deux dispositifs, est composé de chukanovite en couche interne et de sidérite en couche externe. L'extension de la perturbation de l'argilite est de l'ordre de 30 µm. Le second faciès, mis en évidence seulement en présence de bactéries, montre la présence de sulfure de fer (mackinawite) et d'avancées locales de corrosion. Enfin, les simulations HYTEC réalisées ont permis de mieux comprendre les mécanismes biogéochimiques observés expérimentalement, notamment l'effet du pH, et de mieux quantifier certains paramètres cinétiques clefs.

Les silicifications affectent indifféremment tous les faciès sédimentaires (calcaire lacustre, gypse et argilites). Elles sont sécantes sur les structures sédimentaires, aussi bien à l'échelle de l'affleurement que de la lame mince, et sont donc tardives post-sédimentaires. De plus elles sont limitées à la zone d'affleurement et disparaissent dès 20-40 m de profondeur comme le montre les nombreux travaux miniers. Les silicifications sont liées à des écoulements de nappe. La silice se dépose à proximité de l'affleurement, vraisemblablement par refroidissement de l'eau au contact des sols gelés pendant les périodes froides du Quaternaire.

Deep argillaceous formations are considered as potential host rock for high-level radioactive waste repository. Based on safety assessment calculations, active selenium (79Se) and iodine (129I) from high level radioactive waste might be ones of the major dose contributors due to their longevity and their anionic character. However, because of their high sensitivity to redox condition, a special attention to the oxidation state of these elements is required. A comparative study on the diffusion properties of selenium and iodine through argillaceous rocks was realized with the aim to determine the effects of both the redox conditions and the mineralogy on the migration of these two elements. For these purposes, we have studied two argillaceous rocks: Toarcian argillite from Tournemire (France) and Opalinus clay (OPA) from the Mont-Terri (Switzerland). The study of the iodide migration allowed to confirm the control on the iodide retention of both oxidized pyrite and natural organic matter. A kinetic control of the iodide sorption is also suspected. We focus the selenium study on the more oxidized species, Se(IV) and Se(VI). The Se(IV) migration is strongly dependant from oxydo-reduction processes. Indeed, the Se(IV) diffusion experiments through Tournemire argillite and OPA indicated a significant reduction associated to Fe(II). The Se(VI) study evidenced a behavior dependant from the initial concentration : at the highest concentration, no significant retention was observed while the retention is significant at the lowest concentration. Futhermore, spectroscopic analyses tend to show a low Se(VI) reduction at the Fe contact. However, biotic origin cannot be excluded; Les roches argileuses sont considérées comme de potentielles roches-hôtes pour le stockage en profondeur des déchets radioactifs de Haute Activité et de Moyenne Activité à Vie Longue (déchets HA-MAVL). L’iode 129 et le sélénium 79, issus des déchets nucléaires, sont considérés comme deux des radio-éléments les plus pénalisants en termes de sûreté. Cependant, l’iode et le sélénium présentent, vis-à-vis des conditions d’oxydo-réduction, des propriétés qui nécessitent une attention particulière quant à leur état d’oxydation. Une étude comparative sur la migration du sélénium et de l’iode au travers de roches argileuses a donc été réalisée afin de déterminer, dans un premier temps l’effet des conditions redox sur la migration du sélénium et de l’iode, et dans un second temps l’influence de la minéralogie sur le comportement de ces éléments. A cet effet, deux roches argileuses ont été étudiées, à savoir les argilites toarciennes de Tournemire (France) et les Argiles à Opalines (OPA) du Mont Terri (Suisse). L’étude des iodures dans les roches argileuses indurées a permis de confirmer le rôle de la pyrite oxydée et de la MON dans la rétention des iodures. On soupçonne notamment que la rétention des iodures serait contrôlée cinétiquement. Lors de l’étude de la migration du sélénium, nous nous sommes intéressé aux formes les plus oxydées de cet élément, à savoir le Se(IV) et le Se(VI). La migration du Se(IV) est fortement liée à des processus d’oxydo-réduction. En effet, lors de la diffusion de cet élément dans le Toarcien supérieur et l’OPA, une fraction importante du Se(IV) est réduite. Cette réduction semble fortement associée à la présence de fer dans la roche. L’étude du Se(VI) nous a permis de mettre en évidence un comportement dépendant de la concentration initiale : la rétention est significative aux plus faibles concentrations et non aux fortes concentrations. Les analyses spectroscopiques montrent une faible réduction du Se(VI) au contact du fer dans la roche. Néanmoins, nous ne pouvons pas exclure que cette réduction soit d’origine microbienne.

During the different phases of the exothermic radioactive waste deep disposal (excavation, operation) and after permanent closure, the host rock is submitted to various coupled mechanical, hydraulic and thermal phenomena. Hence, a thorough investigation of the thermo-hydro-mechanical behaviour of the rock is necessary to complete existing data and to better understand and model the short and long term behaviour of the Callovo-Oxfordian (COx) clay formation in Bure (Meuse/Haute-Marne - M/HM), considered by ANDRA as a potential host rock in France.In this work, the compression – swelling behaviour of the COx claystone was first investigated by carrying out a series of high-pressure oedometric tests. The results, interpreted in terms of coupling between damage and swelling, showed that the magnitude of swelling was linked to the density of the fissures created during compression. In a second step, the hydromechanical and thermo-hydro-mechanical behaviour of the saturated claystone under a mean stress close to the in situ one were investigated by using two devices with short drainage path (10 mm), namely a isotropic cell and a newly designed hollow cylinder triaxial cell with local displacement measurements. These devices helped to solve two majors problems related to testing very low permeability materials : i) a satisfactory previous sample saturation (indicated by good Skempton values) and ii) satisfactory drainage conditions. Some typical constitutive parameters (Skempton and Biot's coefficients, drained and undrained compressibility coefficients) have been determined at ambient temperature through isotropic compression tests that also confirmed the transverse isotropy of the claystone. The consistency of the obtained parameters has been checked in a saturated poroelastic framework. Two aspects of the thermo-hydro-mechanical behaviour of the COx claystone have then been investigated through different heating tests and through drained and undrained isotropic compression tests at elevated temperature (80°C) : the effects of temperature on the behaviour of claystone and thermal pressurization. A drained heating test under in-situ stress conditions evidenced, probably for first time, a plastic contractant response of the claystone (like normally consolidated clays), a feature not considered in the presently conducted numerical modelling of deep disposal systems. Another new important observed feature is the increase in drained compressibility of the COx claystone with temperature, not observed in clays. The investigation of thermal pressurization (caused by the low claystone permeability and by the significant difference in thermal expansion between water and the solid phase) has been carried out by means of undrained heating tests, after a detailed analysis of the major effects of the measurement system (which should perhaps be also analyzed when performing in-situ measurements). The thermal pressurization coefficient appeared to be quite sensitive to changes in temperature and stress, it decreased between 0.14 and 0.1 MPa/°C between 25 and 80°C. It is believed that the different thermo-hydro-mechanical volumetric responses obtained here allow a better interpretation and modelling of the behaviour of the claystone formation around the galleries in areas that are mostly saturated, except close to the galleries (a few decimetres); Durant les différentes phases du stockage profond des déchets radio-actifs exothermiques (excavation, exploitation) jusqu'à la fermeture définitive, la roche hôte sera soumise à des sollicitations mécaniques, hydriques et thermiques couplées. Afin de connaître et de modéliser le comportement à court et long terme des dispositifs de stockage, une investigation approfondie du comportement de la roche est nécessaire afin de compléter les données existantes. C'est dans ce but que cette étude du comportement thermo-hydro-mécanique de la formation argileuse du Callovo-Oxfordien (COx) considérée par l'ANDRA comme roche hôte potentielle, a été développée. Dans un premier temps le comportement en compression–gonflement de l'argilite du COx a été étudié par la réalisation d'un programme d'essais oedométriques haute pression. Les résultats, interprétés en termes de couplage endommagement-gonflement, ont montré que l'ampleur du gonflement était lié à la densité de fissuration engendrée lors de la compression. Dans un second temps, le comportement hydromécanique et thermo-hydro-mécanique de l'argilite saturée sous une contrainte moyenne proche de l'in-situ a été étudié à l'aide de cellules à faible chemin de drainage (10 mm), dont une cellule isotrope et une cellule triaxiale à cylindre creux avec mesures locales d'un type nouveau. Ces appareils ont permis de résoudre deux problèmes difficiles typiques des argilites de très faible perméabilité : i) une saturation préalable correcte, attestée par de bonnes valeurs du coefficient de Skempton et ii) de bonnes conditions de drainage. Les paramètres caractéristiques du comportement de l'argilite à température ambiante (coefficients de Skempton et de Biot, compressibilité drainée et non-drainée) ont été déterminés à partir d'essais de compression isotrope qui ont également confirmé l'isotropie transverse du matériau. La cohérence des paramètres obtenus a été vérifiée dans un cadre poro-élastique saturé. Deux aspects du comportement thermo-hydro-mécanique de l'argilite du COx ont été étudiés à l'aide d'essais de chauffage et de compression volumique en température (80°C) : les effets de la température sur le comportement intrinsèque de l'argilite et le phénomène de pressurisation thermique. Un essai de chauffage drainé sous contrainte in-situ a mis en évidence, apparemment pour la première fois, un comportement plastique contractant de l'argilite (comme les argiles normalement consolidées), non pris en compte dans les modélisations thermo-élastiques actuelles des systèmes de stockage profond. Un autre élément nouveau et important observé est l'augmentation de la compressibilité avec la température, à la différence des argiles. L'étude de la pressurisation thermique (engendrée par la faible perméabilité de l'argilite et la forte différence entre les coefficients de dilatation thermique de l'eau et de la phase solide), a été réalisée à l'aide d'essais de chauffage non drainés, suite à une analyse détaillée des effets perturbateurs du système de mesure lors de variations de pression et de température (peut-être à considérer également dans les mesures in-situ). Le coefficient de pressurisation thermique s'est révélé être très sensible aux variations de température et de contrainte, il diminue de 0,14 à 0,1 MPa/°C entre 25 et 80°C. La nature des différentes réponses hydro-mécaniques et thermo-hydro-mécaniques obtenues au cours de ce travail permettront une interprétation et une modélisation plus précises du comportement du massif d'argilite autour des galeries, dans des zones qui sont pour la plupart saturées, sauf à proximité immédiate des galeries (quelques décimètres)

International audience; This paper deals with a new macroscopic numerical modelling of the mechanical long-term behaviour of ANDRA's underground research laboratory. The study focuses on the GMR gallery, oriented along the minor horizontal principal stress and located at the main level 490m deep. The simulations are made using the finite element method (FEM). Convergence measurements in this gallery exhibit an important dissymmetry between the vertical and horizontal directions, as well as a significant time effect in the vertical trend. In attempts to both understand the phenomena that lie beneath such dissymmetry and reproduce the experimental data, a modification to Lemaître's creep law has been proposed. The new viscoplastic law takes into account the following aspects: rock transverse isotropy, creep behaviour and rock expansion. The excavation history of the GMR gallery has also been considered in the numerical modelling. The numerical results are very satisfactory for the GMR drift. However, the mechanisms of anisotropic shear and expansion on which the new law is based do not lead to an accurate reproduction of the data measured in the galleries oriented in the perpendicular direction. Therefore, a thorough insight into the mechanical behaviour of the rock mass and into the proposed new law is needed before the latter can be applied to the Callovo-Oxofordian layer.

The present work deals with the linear and non-linear thermo-hydro-mechanical behaviour of porous rocks such as the argillite by the multiscale modelling approach. Based on microstructure observations, a conceptual model was proposed. In this model, the representative elementary volume of a heterogeneous medium is composed of an argillaceous matrix containing spherical inclusions of minerals quartz and calcite and ellipsoidal inclusions representing the pore space. In a first step, the process of modelling has been exploited by determining the isotropic and transversely isotropic effective properties of the argillite: thermal conductivity and thermo-hydro-mechanical properties. Furthermore, many numerical studies have highlighted the influence of the morphology of the pore space, of the mineralogy and of the estimate schemes to the predictive results. In a second step, we modelled the non linear mechanical behaviour (elasto-plastic, elasto-viscoplastic) of argillaceous rocks. The comparison between numerical simulations and available experimental results (triaxial compression test, creep test) confirmed the validation of the model developed; Le présent travail est consacré à l'étude du comportement thermo-hydro-mécanique linéaire et non linéaire des roches poreuses de type argilites par approche de changement d'échelle. A partir des observations microstructurales de ces matériaux, un modèle conceptuel a été proposé. Dans ce modèle, le volume élémentaire représentatif du milieu hétérogène est composé d'une phase matricielle argileuse contenant des inclusions sphériques de minéraux de quartz et de calcite et des inclusions ellipsoïdales aplaties représentant l'espace poreux. Dans un premier temps, le procédé de la modélisation a été exploité par la détermination des propriétés effectives isotropes et isotrope transverses des argilites : la conductivité thermique et les propriétés thermo-hydro-mécanique croisées. En outre, de nombreuses études numériques ont mis en évidence l'influence de la morphologie de l'espace poreux, de la minéralogie et des schémas d'estimation sur les résultats prédictifs. Dans un deuxième temps, nous avons modélisé le comportement mécanique non linéaire (élasto-plastique, élasto-viscoplastique) des roches argileuses. La comparaison entre les simulations numériques et les résultats expérimentaux disponibles (essai de compression triaxiale, essai de fluage) a confirmé la validation du modèle développé

The present work deals with the linear and non-linear thermo-hydro-mechanical behaviour of porous rocks such as the argillite by the multiscale modelling approach. Based on microstructure observations, a conceptual model was proposed. In this model, the representative elementary volume of a heterogeneous medium is composed of an argillaceous matrix containing spherical inclusions of minerals quartz and calcite and ellipsoidal inclusions representing the pore space. In a first step, the process of modelling has been exploited by determining the isotropic and transversely isotropic effective properties of the argillite: thermal conductivity and thermo-hydro-mechanical properties. Furthermore, many numerical studies have highlighted the influence of the morphology of the pore space, of the mineralogy and of the estimate schemes to the predictive results. In a second step, we modelled the non linear mechanical behaviour (elasto-plastic, elasto-viscoplastic) of argillaceous rocks. The comparison between numerical simulations and available experimental results (triaxial compression test, creep test) confirmed the validation of the model developed, Le présent travail est consacré à l'étude du comportement thermo-hydro-mécanique linéaire et non linéaire des roches poreuses de type argilites par approche de changement d'échelle. A partir des observations microstructurales de ces matériaux, un modèle conceptuel a été proposé. Dans ce modèle, le volume élémentaire représentatif du milieu hétérogène est composé d'une phase matricielle argileuse contenant des inclusions sphériques de minéraux de quartz et de calcite et des inclusions ellipsoïdales aplaties représentant l'espace poreux. Dans un premier temps, le procédé de la modélisation a été exploité par la détermination des propriétés effectives isotropes et isotrope transverses des argilites : la conductivité thermique et les propriétés thermo-hydro-mécanique croisées. En outre, de nombreuses études numériques ont mis en évidence l'influence de la morphologie de l'espace poreux, de la minéralogie et des schémas d'estimation sur les résultats prédictifs. Dans un deuxième temps, nous avons modélisé le comportement mécanique non linéaire (élasto-plastique, élasto-viscoplastique) des roches argileuses. La comparaison entre les simulations numériques et les résultats expérimentaux disponibles (essai de compression triaxiale, essai de fluage) a confirmé la validation du modèle développé

This thesis contributes to the analysis of the anisotropic effects in the determination of the poroelastic properties of the porous rocks. After a bibliographical study, the influence of the form and distribution in orientation of the pores on the anisotropy of the rocks were studied. The homogenization scheme in this thesis is that of Mori-Tanaka. The estimate of the effective coefficients poroelastic of heterogeneous materials of type rocks-like composites characterized by a transverse isotropic matrix containing solid mineral inclusions of roughly spherical form was carried out in using the analytical solution of a spherical inclusion isolated in an infinite transverse isotropic matrix. Thereafter, we are interested in the taking into account of spheroidal inclusions of which orientation does not coincid with the orthogonal axis of revolution of the matrix. We propose a numerical approach of integration based on the Green function. Numerical integrate on the unit sphere is carried out using a method of Gauss of which the precision is discussed. The developed numerical tool is applied to a porous rock by considering a homogenization scheme in two stages and various functions of distribution of orientation. Respective influences of pore space anisotropy and matrix anisotropy are clearly distinguished and analyzed.; Cette thèse apporte une contribution à l'analyse des effets d'anisotropie dans la détermination des propriétés poroélastiques des roches poreuses. Après une étude bibliographique, l'influence de la forme et de la distribution en orientation des pores sur l'anisotropie des roches a été étudiée. Le schéma d'estimation pris en compte est celui de Mori-Tanaka. En utilisant la solution analytique d'une inclusion sphérique isolée dans une matrice isotrope transverse infinie, l'estimation des coefficients poroélastiques effectifs des matériaux hétérogènes de type roches-composites a été réalisée. Par la suite, on s'intéresse à la prise en compte des inclusions sphéroidales dont l'orientation ne coincide pas avec l'axe d'orthotropie de révolution de la matrice. On propose une approche d'intégration numérique basée sur la fonction de Green. L'intégration numérique sur la sphère unité est réalisée à l'aide d'une méthode de Gauss dont la précision est discutée. L'outil numérique développé est appliqué à une roche poreuse en considérant un schéma d'homogénéisation en deux étapes et différentes fonctions de distribution d'orientation. Les résultats obtenus mettent en évidence les influences respectives des anisotropies de matrice et de l'espace poreux.

This thesis contributes to the analysis of the anisotropic effects in the determination of the poroelastic properties of the porous rocks. After a bibliographical study, the influence of the form and distribution in orientation of the pores on the anisotropy of the rocks were studied. The homogenization scheme in this thesis is that of Mori-Tanaka. The estimate of the effective coefficients poroelastic of heterogeneous materials of type rocks-like composites characterized by a transverse isotropic matrix containing solid mineral inclusions of roughly spherical form was carried out in using the analytical solution of a spherical inclusion isolated in an infinite transverse isotropic matrix. Thereafter, we are interested in the taking into account of spheroidal inclusions of which orientation does not coincid with the orthogonal axis of revolution of the matrix. We propose a numerical approach of integration based on the Green function. Numerical integrate on the unit sphere is carried out using a method of Gauss of which the precision is discussed. The developed numerical tool is applied to a porous rock by considering a homogenization scheme in two stages and various functions of distribution of orientation. Respective influences of pore space anisotropy and matrix anisotropy are clearly distinguished and analyzed., Cette thèse apporte une contribution à l'analyse des effets d'anisotropie dans la détermination des propriétés poroélastiques des roches poreuses. Après une étude bibliographique, l'influence de la forme et de la distribution en orientation des pores sur l'anisotropie des roches a été étudiée. Le schéma d'estimation pris en compte est celui de Mori-Tanaka.En utilisant la solution analytique d'une inclusion sphérique isolée dans une matrice isotrope transverse infinie, l'estimation des coefficients poroélastiques effectifs des matériaux hétérogènes de type roches-composites a été réalisée.Par la suite, on s'intéresse à la prise en compte des inclusions sphéroidales dont l'orientation ne coïncide pas avec l'axe d'orthotropie de révolution de la matrice. On propose une approche d'intégration numérique basée sur la fonction de Green. L'intégration numérique sur la sphère unité est réalisée à l'aide d'une méthode de Gauss dont la précision est discutée. L'outil numérique développé est appliqué à une roche poreuse en considérant un schéma d'homogénéisation en deux étapes et differentes fonctions de distribution d'orientation. Les résultats obtenus mettent en évidence les influences respectives des anisotropies de matrice et de l'espace poreux.

The argillaceous materials properties could be favourable to the radioelements confinement in high activity and thermogenic nuclear waste disposal. This study relates to the transformations induced on these materials under thermal stress and the impact on their properties. The samples were collected in the vicinity of a natural analogue: a basaltic intrusion in an argillaceous formation (argillites of Laumiere, Aveyron, France). This volcanic event has functioned for an unreachable time in a laboratory. The study of the mixed-layered illite-smectite minerals (I-S), major minerals of these argillites, shows an illitisation at the basaltic intrusion contact. The thin and disturbed variation of an index of crystallinity of the I-S corresponds to the influence of the geological context. Laumiere highlighted determining parameters (smectite formation during hydrothermalism ...) which has influenced the evolution of argillaceous materials in thermal context. Keywords: mixed-layered illite-smectite minerals, illitization, argillite, heating, natural analogue, Les matériaux argileux présentent des propriétés favorables au confinement des radio-éléments pour le stockage des déchets nucléaires de haute activité thermogènes. Cette étude vise à déterminer les transformations induites par la contrainte thermique et l'impact sur les propriétés de confinement. Les échantillons ont été prélevés au niveau d'un analogue naturel de chauffage : une intrusion basaltique dans une argilite (Laumiere, Aveyron, France). Cet évènement volcanique s'est déroulé dans des conditions complexes hors d'atteinte en laboratoire. L'étude des interstratifiés illite-smectite (I-S), minéraux principaux de ces argilites, a montré une illitisation au contact de l'intrusion basaltique. La variation d'un indice de cristallinité des I-S est rendue complexe par un hydrothermalisme dans la fracturation. Laumiere a mis en évidence des paramètres déterminants (hétérogénéités sédimentaires, eau/roche ...) qui influencent l'évolution des matériaux argileux en contexte thermique. Mots clés : interstratifiés illite-smectite, illitisation, argilite, chauffage, analogue naturel

The argillaceous materials properties could be favourable to the radioelements confinement in high activity and thermogenic nuclear waste disposal. This study relates to the transformations induced on these materials under thermal stress and the impact on their properties. The samples were collected in the vicinity of a natural analogue: a basaltic intrusion in an argillaceous formation (argillites of Laumiere, Aveyron, France). This volcanic event has functioned for an unreachable time in a laboratory. The study of the mixed-layered illite-smectite minerals (I-S), major minerals of these argillites, shows an illitisation at the basaltic intrusion contact. The thin and disturbed variation of an index of crystallinity of the I-S corresponds to the influence of the geological context. Laumiere highlighted determining parameters (smectite formation during hydrothermalism ...) which has influenced the evolution of argillaceous materials in thermal context. Keywords: mixed-layered illite-smectite minerals, illitization, argillite, heating, natural analogue, Les matériaux argileux présentent des propriétés favorables au confinement des radio-éléments pour le stockage des déchets nucléaires de haute activité thermogènes. Cette étude vise à déterminer les transformations induites par la contrainte thermique et l'impact sur les propriétés de confinement. Les échantillons ont été prélevés au niveau d'un analogue naturel de chauffage : une intrusion basaltique dans une argilite (Laumiere, Aveyron, France). Cet évènement volcanique s'est déroulé dans des conditions complexes hors d'atteinte en laboratoire. L'étude des interstratifiés illite-smectite (I-S), minéraux principaux de ces argilites, a montré une illitisation au contact de l'intrusion basaltique. La variation d'un indice de cristallinité des I-S est rendue complexe par un hydrothermalisme dans la fracturation. Laumiere a mis en évidence des paramètres déterminants (hétérogénéités sédimentaires, eau/roche ...) qui influencent l'évolution des matériaux argileux en contexte thermique. Mots clés : interstratifiés illite-smectite, illitisation, argilite, chauffage, analogue naturel

Not available, 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 (

Not available, 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 (

Not available, Le mémoire présente une étude du permien inferieur de la chaine du Salt range au Pakistan et plus particulièrement de la formation de Warcha. L'analyse stratigraphique apporte des précisions quant à la datation de la base de la formation de Warcha par la palynologie et met en évidence un passage latéral vers l'est entre les formations de Dandot et de Warcha. L'analyse sédimentologique comprend la description et l'interprétation des facies, la reconstitution des paléocourants et du milieu de dépôt, un essai de stratigraphie génétique et séquentielle. La formation de Warcha présente un passage latéral entre un facies fluviatile à méandres, un facies fluviatile à influence tidale et un facies d'estuaire. L'écoulement général s'effectue du SW vers le NE dans un bassin non limite au Salt Range bordant au nord le Gondwana. La stratigraphie génétique a permis de définir cinq isochrones grâce aux surfaces d'inondation maximale et cinq séquences génétiques du troisième ordre ainsi qu'une séquence transgressive du deuxième ordre. Ces séquences locales sont comparables à celles de la charte globale de Ross et Ross (1987) pour le permien. L'analyse pétrographique et minéralogique concerne les grés et les argilites. L'étude des éléments des grés montrent que leur patrie d'origine était un bloc continental, le Gondwana, en soulèvement. Les argiles sont très variées et permettent de préciser que le climat était de type tropical, qu'une relation existait entre la concentration en smectite et les hauts niveaux marins, que la diagenèse était faible. L'analyse géochimique des minéraux argileux montre peu de variation de la concentration en bore avec le milieu marin alors que le baryum augmente, une augmentation du chrome, du gallium, du zinc et du nickel en milieu fluviatile distal, une confirmation par la géochimie de l'estimation semi-quantitative des minéraux argileux

Not available, Le mémoire présente une étude du permien inferieur de la chaine du Salt range au Pakistan et plus particulièrement de la formation de Warcha. L'analyse stratigraphique apporte des précisions quant à la datation de la base de la formation de Warcha par la palynologie et met en évidence un passage latéral vers l'est entre les formations de Dandot et de Warcha. L'analyse sédimentologique comprend la description et l'interprétation des facies, la reconstitution des paléocourants et du milieu de dépôt, un essai de stratigraphie génétique et séquentielle. La formation de Warcha présente un passage latéral entre un facies fluviatile à méandres, un facies fluviatile à influence tidale et un facies d'estuaire. L'écoulement général s'effectue du SW vers le NE dans un bassin non limite au Salt Range bordant au nord le Gondwana. La stratigraphie génétique a permis de définir cinq isochrones grâce aux surfaces d'inondation maximale et cinq séquences génétiques du troisième ordre ainsi qu'une séquence transgressive du deuxième ordre. Ces séquences locales sont comparables à celles de la charte globale de Ross et Ross (1987) pour le permien. L'analyse pétrographique et minéralogique concerne les grés et les argilites. L'étude des éléments des grés montrent que leur patrie d'origine était un bloc continental, le Gondwana, en soulèvement. Les argiles sont très variées et permettent de préciser que le climat était de type tropical, qu'une relation existait entre la concentration en smectite et les hauts niveaux marins, que la diagenèse était faible. L'analyse géochimique des minéraux argileux montre peu de variation de la concentration en bore avec le milieu marin alors que le baryum augmente, une augmentation du chrome, du gallium, du zinc et du nickel en milieu fluviatile distal, une confirmation par la géochimie de l'estimation semi-quantitative des minéraux argileux