Résultat et discussion

IV.2.1 Valeurs de porosité et de perméabilité

Les mesures de porosimétrie au mercure réalisées sur l’ensemble des échantillons indiquent des valeurs de porosité variant de 0,13 % à 9,83 % selon l’état d’altération ou de fracturation de l’échantillon. Les résultats sont disponibles dans le tableau IV.3 :

Echantillon ^porosité (%) ^Echantillon porosité (%) ^Echantillon porosité (%) 01_K75-2051 13_K109-2795 0,81 25_K142 0,37 02_K79-2128 2,91 14_K109-2782 0,27 26_K150-3645 0,33 03_K79-2128 3,33 15_K109-2782 0,61 27_K150-3645 0,4 04_K81b 5,59 16_K117-2900 0,82 28_K150-3645 0,35 05_K81b 6,92 17_K117-2900 0,22 29_K177-4329 1,75 06_K102 0,13 18_K136 0,44 30_K193 3,92 07_K108-2758 1,14 19_K136 0,38 31_K193 5,07 08_K108-2758 1,21 20_K136 0,4 32_K195-4774 8,62 09_K108-2758 1,59 21_K138-3318 1,82 33_K195-4774 9,87 10_K108-2758 1,97 22_K138-3318 0,51 34_K195-4774 7,83 11_K109-2795 3,93 23_K138-3318 0,82 12_K109-2795 1,15 24_K142 0,36

Tableau IV.3 : Porosité des échantillons de granite.

Les mesures de perméabilité réalisées sur les 34 échantillons s’étendent sur cinq ordres de

grandeur, de 1,82×10^-15 à 9,18×10^-21 m². Deux échantillons présentent des perméabilités de

l’ordre de 10^-15 m² ; il s’agit des deux échantillons fracturés (12_K109-2795 et

14_K109-2782) ; trois autres légèrement endommagés (07_K108-2758, 11_K109-2795 et 18_K136) ne possédaient plus la géométrie requise pour la réalisation de la mesure. Enfin, le reste des

valeurs, caractérisant la perméabilité de la matrice, varie entre 5,29×10^-17 et 9,18×10^-21 m²

(tab. IV.4). Echantillon ^{perméabilité} (m²) ^Echantillon perméabilité (m²) ^Echantillon perméabilité (m²) 01_K75-2051 2,95E-17 13_K109-2795 2,08E-17 25_K142 2,92E-20 02_K79-2128 1,75E-19 14_K109-2782 1,82E-15 26_K150-3645 8,17E-19 03_K79-2128 9,18E-21 15_K109-2782 5,29E-17 27_K150-3645 5,07E-18 04_K81b 1,93E-18 16_K117-2900 1,35E-17 28_K150-3645 2,44E-20 05_K81b 1,02E-19 17_K117-2900 2,36E-17 29_K177-4329 1,63E-20

06_K102 5,87E-18 18_K136 30_K193 7,37E-18

07_K108-2758 19_K136 2,14E-17 31_K193 1,70E-18

08_K108-2758 4,06E-19 20_K136 4,63E-18 32_K195-4774 1,44E-18 09_K108-2758 4,57E-18 21_K138-3318 1,20E-18 33_K195-4774 7,59E-19 10_K108-2758 1,28E-18 22_K138-3318 2,91E-17 34_K195-4774 5,38E-19 11_K109-2795 23_K138-3318 1,32E-17

12_K109-2795 1,58E-15 24_K142 7,79E-18

Tableau IV.4 : Perméabilités mesurées sur les granites de Soultz-sous-Forêts. Les échantillons 7, 11 et 18 présentaient des défauts techniques

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IV.3.2 Porosimétrie par injection de mercure

Les formes des différentes courbes de porosimétrie par injection de mercure réalisées sur les 34 échantillons correspondent principalement à l’une trois courbes présentées dans la figure IV.1 :

Figure IV.1 : Les principales formes de courbes d’injection de mercure, en % du volume poreux total (voir texte).

Globalement, les échantillons de faible porosité (< 1%) présentent une distribution homogène des volumes injectés en fonction des seuils d’accès (fig. IV.1a), alors que dans le cas des échantillons les plus poreux (> 3%), l’accès au vide est principalement contrôlé par les diamètres compris entre 0,3 et 0,03 µm (fig. IV.1c). Les échantillons de porosités intermédiaires possèdent un réseau poreux principalement contrôlé par des seuils d’accès compris entre 0,07 et 0,01 µm (fig. IV.1b).

IV.3.3 Modélisation numérique

Le modèle numérique Pore-Cor a été utilisé pour générer différentes distributions de pores et de seuils d’accès, et donc différentes géométries de réseau poreux, compatibles avec les courbes d’injection de mercure (Mathews et al. 1993). Dans ce modèle, 7 géométries de base sont disponibles pour contraindre plus ou moins la distribution des vides ; elles ont toutes été testées et sont décrites ci dessous (cf. fig. II.8):

- « Random » (structure aléatoire) : les pores et les seuils d’accès sont distribués de manière aléatoire.

- « Vertical Banding » (zonation verticale) : le modèle est formé de bandes verticales avec des diamètres de pores et de seuils d’accès décroissants depuis la gauche vers la droite.

- « Horizontal Banded Structure / Large to Small » (structure horizontale à diamètres décroissants) : le modèle est formé de bandes horizontales avec des diamètres de pores et de seuils d’accès décroissants depuis le haut vers le bas.

- « Horizontal Banded Structure / Small to Large » (structure horizontale à diamètres croissant) : le modèle est formé de bandes horizontales avec des diamètres de pores et de seuil d’accès croissants depuis le haut vers le bas.

- « Horizontal Banded Structure / Large Surface Throats » (structure horizontale avec de larges seuils d’accès en surface) : le modèle a une architecture similaire au modèle précédent, mais possède en plus, à sa surface, des seuil d’accès à larges diamètres.

- « Central Zoned Structure of Small Throats » (structure centrale à seuil d’accès fin) : les pores et les seuils d’accès présentent des diamètres décroissants vers le centre du modèle. - « Central Zoned Structure of Large Throats » (structure centrale à seuil d’accès large) : les pores et les seuils d’accès présentent des diamètres croissants vers le centre du modèle.

Pour chacune de ces géométries de base, une distribution de pores et de seuils d’accès correspondant à la courbe d’injection de mercure a été recherchée. La perméabilité du modèle a alors été calculée et comparée à la valeur mesurée sur l’échantillon ; les résultats sont disponibles dans le tableau IV.5.

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Perméabilités calculées pour les différentes géométries générées par Pore-Core (m²) Echantillon ^{perméabilité}

(m²) _{random VB HBS_LtS HBS_StL HBS_LST CZS_CZST CZS_CZLT}

01 2,95E-17

02 1,75E-19 1,76E-18 2,10E-17 5,05E-20 6,62E-19 5,48E-19 3,66E-18 4,59E-19 03 9,18E-21 1,01E-18 8,24E-19 1,27E-19 1,28E-18 1,73E-18 04 1,93E-18 4,03E-18 5,76E-18 2,93E-20 2,21E-18 9,48E-18 3,27E-17 1,07E-17 05 1,02E-19 1,07E-17 6,65E-17 4,91E-20 1,84E-17 5,05E-18 9,55E-17 2,30E-17 06 5,87E-18 4,92E-19 6,48E-19 4,55E-20 3,68E-19 4,05E-19 7,45E-19 4,61E-19 07 1,38E-19 7,61E-18 1,21E-20 3,15E-19 6,39E-20 7,01E-19 2,91E-19 08 4,06E-19 2,42E-19 1,17E-18 1,44E-20 1,16E-19 7,23E-19 6,27E-19 3,60E-19 09 4,57E-18 3,20E-18 2,17E-19 3,73E-21 2,18E-21 4,60E-19 1,59E-19 10 1,28E-18 2,25E-18 3,80E-19 3,04E-20 6,84E-19 3,28E-19 2,01E-18 5,84E-19 11 5,83E-19 2,99E-18 5,81E-20 8,24E-19 6,97E-19 3,63E-18 1,41E-18 12 1,58E-15 3,50E-18 1,22E-18 2,17E-19 5,61E-19 1,28E-18 1,77E-18 1,45E-18 13 2,08E-17 5,59E-19 2,61E-18 2,02E-19 4,88E-19 6,25E-19 2,46E-18 7,88E-19 14 1,82E-15 5,71E-19 9,00E-19 1,36E-20 1,03E-19 3,63E-19 5,55E-19 4,75E-19 15 5,29E-17 2,46E-19 2,43E-19 4,77E-20 8,20E-20 3,99E-19 8,74E-19 3,50E-19 16 1,35E-17 4,60E-18 4,97E-19 2,77E-20 3,03E-19 5,03E-19 8,25E-19 3,31E-19 17 2,36E-17 4,50E-19 5,85E-19 8,64E-20 1,83E-20 3,76E-19 6,90E-18 4,57E-19 18 3,43E-20 2,20E-20 5,99E-21 1,35E-19 2,82E-20 3,08E-19 1,56E-19 19 2,14E-17 2,42E-18 1,05E-19 7,30E-21 3,26E-20 1,51E-19 4,08E-19 1,88E-19 20 4,63E-18 2,40E-19 4,72E-20 3,44E-20 4,58E-20 4,31E-20 4,44E-19 2,07E-19 21 1,20E-18 1,47E-18 1,15E-18 2,80E-20 3,50E-19 9,18E-20 7,11E-19 1,34E-20 22 2,91E-17 5,18E-19 3,17E-18 4,51E-20 2,61E-19 3,08E-19 1,11E-18 3,69E-19 23 1,32E-17 3,94E-19 1,36E-19 4,37E-20 4,46E-19 2,64E-19 9,78E-19 3,94E-19 24 7,79E-18 2,39E-19 1,04E-19 9,92E-21 4,52E-20 7,26E-19 1,81E-19 25 2,92E-20 4,95E-19 7,70E-20 3,21E-20 1,93E-19 1,64E-20 2,26E-19 2,26E-19 26 8,17E-19 3,91E-19 2,39E-19 8,94E-20 1,58E-19 4,04E-19 9,15E-19 3,23E-19 27 5,07E-18 6,65E-19 8,37E-20 2,89E-20 2,44E-19 1,19E-19 6,39E-19 3,42E-19 28 2,44E-20 4,42E-19 2,07E-19 2,79E-20 3,81E-19 1,73E-19 8,51E-19 4,14E-19 29 1,63E-20 4,97E-18 6,32E-18 6,36E-20 3,78E-19 5,38E-19 2,37E-18 6,61E-19 30 7,37E-18 1,93E-18 2,41E-17 4,78E-19 2,63E-18 5,89E-19 2,09E-17 4,69E-18 31 1,70E-18 3,46E-18 1,07E-16 3,24E-19 7,25E-18 4,65E-18 7,40E-17 1,04E-17 32 1,44E-18 1,23E-17 1,69E-16 4,70E-19 1,21E-17 2,23E-17 1,14E-16 2,31E-17 33 7,59E-19 1,02E-17 2,22E-16 8,80E-18 4,99E-17 1,50E-17 1,70E-16 2,60E-17 34 5,38E-19 1,02E-17 1,09E-16 2,32E-19 5,53E-18 1,59E-18 2,63E-17 1,41E-17

Tableau IV.5 : Perméabilités calculées pour chaque géométrie du modèle

(VB = vertical banding, HBS_LtS = Horizontal Banded Structure / Large to Small, HBS_StL = Horizontal Banded Structure / Small to Large, HBS_LST = Horizontal Banded Structure / Large Surface Throats, CZS_CZST = Central Zoned Structure of Small Throats, CZS_CZLT = Central Zoned Structure of large

Throats) et valeurs réellement mesurées.

Pour chaque modèle de réseau poreux, les valeurs de perméabilité calculées sont confrontées à la valeur mesurée (fig. IV.2). En général, les modèles correspondant à un échantillon donné présentent des perméabilités qui varient sur un à deux ordres de grandeur selon leur géométrie. De plus, aucune corrélation ne peut être mise en avant, que ce soit de manière générale ou en considérant individuellement chaque géométrie testée.

Figure IV.2 : Relation entre perméabilités calculées par le modèle et perméabilités mesurées.

Néanmoins, comme les différents échantillons présentent une gamme de porosité assez étendue et des courbes d’injection de formes variées (cf § IV.3.2), il est justifié de penser que la géométrie du modèle la plus appropriée pourrait ne pas être la même pour tous. La valeur de porosité doit donc également être prise en compte lors des comparaisons qui permettraient de valider le modèle. A cet effet, la figure IV.3 présente le rapport « perméabilité calculée/perméabilité mesurée » en fonction de la porosité. Ainsi, si une géométrie est particulièrement appropriée, ou si cette dernière varie en fonction de la porosité, il est possible de l’identifier (ordonnée proche de 1).

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Malheureusement, aucune des géométries testées ne semble correspondre, les perméabilités calculées ne peuvent pas être mises en relation avec celles réellement mesurées sur les échantillons, même partiellement ; il n’est pas possible non plus de mettre en évidence une évolution de cette géométrie. Dans sa configuration actuelle le modèle ne permet donc pas la modélisation de la géométrie du réseau poreux du granite de Soultz-sous-Forêts.