Etude par analyse texturale du rôle de l'humidité dans la déformation des roches salifères. Application au sel du Bassin Bressan et au sel de dôme de la mine d'Asse
Résumé
To emphasize the role of humidity in rock salt deformation, several tests using the special test cell of the Centre de Géologie de l'Ingénieur (CGI) were carried out on samples of milky salt and phenoblastic salt from Bresse basin (France) as well as on samples of dome salt from Asse mine (Germany). The method used is based on continuous visual observation of the textural evolution of samples under applied conditions of stress, temperature and humidity. An increase, even weak, of relative humidity ratio always leads to a transient creep phase followed by a stationary creep phase at a constant strain rate. This stationary creep is often faster than the one before the relative humidity ratio increase. The response of the sample texture to humidity and temperature variations determines the predominance of one or another deformation micromechanism. From the microstructure point of view the crystals content of fluid and/or solid inclusions has a strong influence on their ductility. This explains that the milky salt with a high content of fluid inclusions is more ductile than the dome salt where the crystals contain solid inclusions. In the grain boundaries, the humidity penetrates and condenses allowing the development of specific deformation mechanisms. According to grain boundaries morphology and surface state, lubrification and gliding mechanisms act in dome salt while shear and microstylolitisation are the main mechanisms in milky salt. Furthermore the brain films which are re-formed in grain boundaries due to humidity favour the thermomigration of fluid inclusions from one crystal to the next through the saturated boundary. Within the phenoblastic salt the anhydrite which is contained in the microporous matrix is hydrated into gypsum due to humidity and temperature. This transformation brings an important swelling and cracking of the matrix which may lead to material degradation. Taking into account the three essential parameters in salt creep: texture, temperature and humidity, the study tends to reconstitute in a realistic way the conditions which are likely to be gathered near a nuclear waste storage gallery. Therefore the obtained results may help to predict the long term behaviour of a massif of salt.
Afin d'étudier le rôle de l'humidité dans la déformation du sel gemme, des essais utilisant la microcellule développée au Centre de Géologie de l'Ingénieur ont été conduits sur des échantillons de sel laiteux et de sel phénoblastique du Bassin Bressan ainsi que sur des échantillons de sel de dôme provenant de la mine d'Asse (Allemagne). Le principe de la méthode utilisée est de suivre visuellement, lors des essais effectués, l'évolution texturale des échantillons sous des conditions de contrainte, température et humidité imposées. Une augmentation même faible du degré d'humidité relative se traduit toujours par une phase de fluage transitoire rapide suivie d'une phase de fluage stationnaire à vitesse de déformation constante. La vitesse de déformation lors de cette phase de fluage stationnaire est généralement supérieure à celle de la phase de fluage stationnaire qui précède l'élévation du degré d'humidité. La texture et la composition de l'échantillon ainsi que sa réaction vis-à-vis du couple température-humidité imposé déterminent la prédominance d'un des micromécanismes de déformation possibles. D'un point de vue microstructural, le contenu des cristaux de halite en inclusions fluides et/ou solides exerce une grande influence sur leur ductilité. On montre que le sel laiteux riche en inclusions fluides est plus ductile que le sel de dôme dont les cristaux contiennent des inclusions solides. Au niveau des joints de grains, l'humidité s'adsorbe ou se condense permettant le déclenchement de certains mécanismes de déformation spécifiques. Selon la morphologie et l'état de surface de ces joints on assiste à des mécanismes de lubrification et de glissement (cas du sel de dôme) ou des mécanismes de cisaillement et de microstylolitisation (cas du sel laiteux). Par ailleurs, les films de saumures qui se reconstituent au niveau des joints favorisent la thermomigration des inclusions fluides d'un cristal de halite à un autre à travers ces joints saturés. Dans le sel phénoblastique 1'anhydrite contenue dans la matrice carbonato-sulfatée microporeuse s'hydrate en gypse sous l'action du couple température-humidité. Cette transformation s'accompagne d'un gonflement important qui se traduit par la fissuration prononcée des plages non halitiques ce qui peut entraîner une dégradation notable du matériau. En prenant en compte les trois paramètres essentiels qui conditionnent le fluage du sel gemme: la texture, la température (avec et sans gradient) et l'humidité, l'étude expérimentale tend à reconstituer de manière réaliste l'état des conditions susceptibles de se réunir à proximité d'une galerie de stockage de déchets radioactifs. Par conséquent elle permet d'avancer des arguments nécessaires pour aider à la prévision du comportement d'un massif salifère à long terme.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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