Impact des failles et fractures

La comparaison entre des cartes de conductivité thermique réalisées sur des échantillons secs et celles réalisées sur des échantillons saturés, permet de construire des cartes de distribution de la porosité. Ces dernières permettent d’apporter des informations sur la porosité et sa localisation par rapport aux macro-structures. Ainsi, des cartes de conductivité thermique ont été réalisées sur des échantillons de grès à matrice argileuse, de grès à enrobage argileux, de grès propres et de grès silicifiés, affectées par des fractures et/ou des failles. Elles vont permettre d’analyser l’effet des failles et des fractures sur la conductivité thermique et sur la distribution de la porosité.

Pour chaque échantillon mesuré, les données statistiques sont données Tableau 8.

Tableau 8 : Données statistiques des cartes de conductivité thermique mesurées sur les échantillons secs et saturés

Echantillons ^Profondeur

Dimension de Nombre de Conductivité thermique (W.m-1.K-1) l'échantillon (mm) points de moyenne écart type min max (m) longueur Largeur mesure sec saturé sec saturé sec saturé sec saturé EPS1-4-2 1188,7 280 61 17080 3,95 4,08 1,19 1,23 1,3 1,34 6,52 5,57 EPS1-6-1 1214,2 181 61 11041 3,13 4,05 0,23 0,17 2,53 3,4 4,12 4,67 EPS1-8 1375,5 246 61 15006 3,45 3,91 0,19 0,19 2,42 3,13 4,11 4,64

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Figure 65 : EPS1-4-2 : (a) photo de l'échantillon, (b) schéma structural de l'échantillon, (c) carte de conductivité thermique de l’échantillon sec en W.m-1.K^-1, (d) carte de conductivité thermique de l’échantillon saturé en W.m^-1.K^-1, (e) carte de répartition de la porosité en %

L’échantillon EPS1-4-2 (Figure 65a, b) est composé de grès propres, rouge-brun, finement lités, contenant des niveaux fortement silicifiés (cercles noirs). Cet échantillon est affecté par des fractures colmatées par des précipitations de barytine qui peuvent être d’épaisseur centimétrique. La porosité, mesurée par triple pesée, est de 1,76%. Les conductivités thermiques moyennes de l’échantillon, sec et saturé, sont respectivement de 4,59 et 4,81 W.m^-1.K^-1 (elles sont de 5,51 et 5,56 W.m^-1.K^-1 pour les niveaux de grès silicifiés, respectivement secs et saturés (Figure 65c, d)). La présence de barytine dans les fractures va conduire à une diminution importante de la conductivité thermique, dans les fractures la conductivité thermique moyenne est de 1,81 et 1,85 W.m^-1.K^-1 respectivement pour les mesures sèches et saturées. La carte de porosité (Figure 65e) ne suggère pas de variation

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notable de la porosité dans la matrice gréseuse, toutefois une diminution de la porosité est observable au niveau des grès silicifiés. La porosité diminue fortement dans les fractures colmatées par la barytine. Par contre aux épontes des fractures, la porosité augmente fortement permettant d’identifier les zones endommagées de ces fractures. Elles sont liées à des ouvertures localisées infra-millimétriques.

Figure 66 : EPS1-6-1 : (a) photo de l'échantillon, (b) schéma structural de l'échantillon, (c) carte de conductivité thermique de l’échantillon sec en W.m^-1.K^-1, (d) carte de conductivité thermique de l’échantillon saturé en W.m^-1.K^-1, (e) carte de répartition de la porosité en %

Grès à matrice argileuse

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L’échantillon EPS1-6-1 (Figure 66a, b) est un grès à enrobage argileux à grain fins, brun rouge avec des niveaux plus sombres de grès à matrice argileuse et d’oxydes. Une faille se marque par un décalage des niveaux argilo-gréseux de 5 mm. Cette faille, d’épaisseur millimétrique, est colmatée par de fines précipitations de barytine. La porosité mesurée par triple pesée est de 9,92%. La conductivité thermique moyenne calculée à partir des mesures acquises pour réaliser la carte sèche est de 3,36 W.m^-1.K^-1pour les niveaux de grès à matrice argileuse, alors qu’elle est de 2,75 W.m-1

.K^-1 pour ceux de grès à enrobage argileux (Figure 66c). La stratification ressort nettement sur cette carte et la faille ne provoque pas de modification particulière de la conductivité thermique. La carte de l’échantillon saturé indique que les niveaux de grès à matrice argileuse ont une conductivité thermique moyenne de 4,19 W.m^-1.K^-1, alors qu’elle est de 3,98 W.m-1

.K^-1 pour les niveaux de grès à enrobage argileux (Figure 66d). Des zones de légère diminution de la conductivité thermique sont observables à proximité de la faille. La stratification est moins marquée sur la carte de l’échantillon saturé. La carte de porosité (Figure 66e) montre que la porosité est la plus faible pour les niveaux de grès à matrice argileuse alors qu’elle est plus importante dans les grès à enrobage argileux. La faille ne perturbe pas la distribution de la porosité dans le matériau, une zone endommagée ne peut pas être identifiée.

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Figure 67 : EPS1-8 : (a) photo de l'échantillon, (b) schéma structural de l'échantillon, (c) carte de conductivité thermique de l’échantillon sec en W.m-1

.K^-1, (d) carte de conductivité thermique de l’échantillon saturé en W.m

-1.K^-1, (e) carte de répartition de la porosité en %

L’échantillon EPS1-8 (Figure 67a, b) est constitué par des grès à enrobage argileux, brun-rouge, finement lités. Une faille, présentant localement des ouvertures millimétriques, est partiellement colmatée par de la barytine. Elle provoque un décalage de 3 mm des repères sédimentaires. Une fracture, dans le plan du litage, colmatée par de la barytine, est branchée sur cette faille. Deux autres fractures colmatées par de la barytine sont également visibles. La conductivité thermique moyenne de la carte de l’échantillon sec est de 3,62 W.m-1

.K^-1(Figure 67c). Au niveau des différentes fractures colmatées par de la barytine, la conductivité thermique diminue, elle a une moyenne de 3,22 W.m^-1.K^-1. Au cœur de la zone de faille, la conductivité thermique moyenne est de 3,41 W.m^-1.K^-1, alors que la zone endommagée est marquée par une forte diminution de conductivité thermique : avec une moyenne de 2,92

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W.m^-1.K^-1. La conductivité thermique moyenne calculée à partir de la carte de conductivité thermique de l’échantillon saturé est de 4,17 W.m-1

.K^-1. Une diminution de la conductivité thermique est observable au niveau des fractures colmatées par de la barytine et au niveau de la zone endommagée de la faille. Ces deux zones présentent une conductivité thermique moyenne de 3,41 W.m^-1.K^-1. La carte de porosité (Figure 67e) montre que, loin de la faille et des fractures, les grès à enrobage argileux ont une porosité globalement homogène. De la porosité est localisée dans certaines parties des fractures, liée à des petites ouvertures entre les épontes. Dans les autres parties de ces fractures, la carte de porosité montre que la barytine remplit l’espace entre les épontes. Le cœur de la faille apparait très peu poreux, il est entouré par la zone endommagée, d’une épaisseur d’environ 1 cm, qui est fortement poreuse.

2.3 Discussion