Le faciès anhydrite

Pour les lames issues d’anhydrite immergée 46 jours dans l’eau déminéralisée, la texture est globalement similaire à celle de l’anhydrite non immergée. Dans les deux lames (sections verticale et horizontale), un minéral à biréfringence du premier ordre apparaît sous forme de prismes subautomorphes de dimensions supérieures à celles des primes d’anhydrite (encadrés rouges sur fig. 104).

Figure 104: sections horizontale (à gauche) et verticale (à droite) du faciès anhydrite immergé 46 jours dans l'eau déminéralisée (lames Anh1eauH et Ah1eauV respectivement, LPA). L’échelle est valable pour les 2 images. Les

principaux prismes de quartz sont encadrés de rouge.

Compte tenu des analyses réalisées au MEB, ces cristaux correspondent à du quartz, à l’instar des lames issues d’anhydrite non immergée.

Le cœur des lames issues d’échantillons d’immergés 190 jours sont relativement similaires : une texture microgrenue d’anhydrite est recoupée ponctuellement par des filonets d’argiles et/ou du quartz (fig. 105). Aucune évolution due à une intrusion n’y est observée.

106

Figure 105: texture microgrenue d’anhydrite observée au cœur de lames minces issues d’échantillons immergés 190 jours dans l’eau (microscopie optique en Lumière Polarisée Analysée).

Une maîtrise fine de la technique de litholamellage associée à un polissage au carbure de silicium de deux microns de diamètres permet d’observer les bordures des esquilles immergées, c'est-à-dire le contact roche/eau (fig. 106).

Figure 106 : microtexture et minéralogie du contact eau/anhydrite après 190 de réaction. A : microscopie optique en LPA ; B, C, D : microscopie électronique BSE, fausses couleurs.

En microscopie optique, on observe en bordure d’échantillon du gypse aciculaire automorphe au contact d’anhydrite à texture microgrenue (fig.107 A). Sur cette même image, la biréfringence homogène de la texture anhydritique atteste de l’épaisseur constante (à 2 microns près) de la lame réalisée. Cette même zone observée en microscopie à électrons rétrodiffusés comprend 3 franges distinctes (fig. 107 B):

• une frange basale comparable en tout point à la texture observée dans les échantillons non immergés et interprétée alors comme la frange non altérée par l’eau , ou encore le cœur de l’échantillon (fig. 106 B, C, D),

107

du gypse xénomorphe néoformé. La présence du vide intercristallin et de cristaux isolés s’explique par l’arrachage partiel du ciment sulfaté lors du polissage. Tandis que certaines bordures d’un même cristal d’anhydrite sont orthogonales deux à deux, d’autres présentent des courbures pouvant être le fruit d’une consommation par hydratation ou bien d’une dissolution.

• Une frange supérieure constituée de gypse aciculaire néoformé bien plus grand que les cristaux d’anhydrite. En bordure, ces baguettes englobent de l’anhydrite subautomorphe.

Ainsi, l’hydratation de l’anhydrite dans le faciès du même nom est relativement superficielle en présence d’eau « pure » : la frange réactionnelle mesure 200 microns d’épaisseur pour des échantillons pluricentimétriques. De plus, cette réaction est relativement lente car les baguettes macroscopiques de gypse en bordure d’échantillon se sont formées entre 106 et 190 jours d’immersion (cf. 4.3.2.1) et les échantillons issus d’immersions plus longues présentent une frange gypseuse de même dimension. D’après Delporte (1988) qui a étudié l’hydratation de l’anhydrite à partir de 200g de ce minéral dans un litre d’eau pure (même proportion que dans nos batch), cette faible vitesse de précipitation est due à l’absence de catalyseur permettant la cristallisation de gypse. Certes une consommation de K+ a été mesurée mais cette consommation est trop lente et trop infime pour contribuer sensiblement à la formation de gypse comme le montre la cartographie X de ce élément dans ce minéral : aucune répartition préférentielle n’y a été observé (fig. 107 D).

A cette explication physico-chimique il est possible d’en ajouter une physique : la faible porosité connectée du faciès anhydrite est un facteur favorisant une vitesse lente d’hydratation en minimisant l’accès de l’eau chargée aux sites réactionnels (perméabilité faible).

Concernant le possible délitage de ce faciès en présence d’eau, ces résultats issus d’analyses microscopiques nous montrent l’écartement des cristaux d’anhydrite par formation d’un ciment gypseux. Ce phénomène, relativement superficiel (frange réactionnelle de 150 microns), semble être un état stable, le gypse néoformé obstruerait les pores connectés au cœur de l’échantillon.

Figure 107 : section de la bordure du faciès anhydrite immergé dans de l’eau pendant 190 jours. A : microscopie optique, B : microscopie en électrons rétrodiffusés ; C : cartographie X du Fer ; D : cartographie X du potassium.

Lorsque la roche a été immergée dans une saumure (NaCl et saumure d’exploitation) la texture « à cœur » des lames-minces correspondantes est identique à celle observée sur les échantillons non-immergés : une texture d’anhydrite microgrenue est recoupée localement par des passées argileuses (cf. 3.3.1). Ce résultat est valable quelle que soit la période d’immersion (46 jours ,105 jours, 190 jours).

108

Néanmoins, une cristallisation gypseuse a été observée en bordure des échantillons immergés 46 jours. Cette néoformation se localise, à l’instar du gypse formé en présence d’eau et du faciès anhydrite, au niveau d’une frange de 150 microns d’épaisseurs en bordure d’échantillon (fig.108).

Figure 108 : gypse en bordure d’échantillons d’anhydrites microgrenues immergés 46 en saumures saturées (saumure de cavité).

Synthèse sur les analyses microscopiques d’anhydrite

Quel que soit le fluide en contact (saumures saturées ou eau déminéralisée), l’hydratation de l’anhydrite en gypse se produit en bordure des échantillons d’anhydrite massive, sur une frange de quelques centaines de microns d’épaisseur. En présence d’eau, les cristaux de gypse néoformés présentent un habitus prismatique automorphe bien prononcé. Pour les gypses issus d’une hydratation en saumure, ce caractère est moins marqué. Au-delà de la frange dans laquelle sont localisés les cristaux de gypse, l’anhydrite massive conserve en tous points sa texture microgrenue « in-situ ». Les néoformations gypseuses se développant vers une surface libre (la saumure ou l’eau), aucune pression de gonflement n’affecte la roche. Ce résultat explique la conservation de l’intégrité macroscopique des échantillons de l’expérimentation batch. Le caractère superficiel de l’hydratation du sulfate de calcium anhydre s’explique facilement par la très faible valeur de porosité intergranulaire de l’anhydrite microgrenue (3.3.2), induisant une perméabilité quasi nulle.