L’approche expérimentale que nous présentons a pour objectif général de comprendre l’évolution des microstructures carbonatées au cours de la diagenèse précoce dans les aquifères côtiers. En effet, si le lien entre les types de ciments précoces et les environnements diagenétiques est bien établi, les mécanismes contrôlant la genèse de ces microstructures ainsi que leur cinétique demeurent mal contraints. Nous utilisons donc un sable composé d’oolithes en aragonite que nous chauffons à l’étuve, pendant des durées variables, et à trois températures-cibles : 120°C, 150°C, 200°C.

Au cours des expériences, nous observons une dissolution progressive et radiale des oolithes, ainsi que la croissance de ciments de calcite à leur périphérie ; ces microstructures sont analogues à celles observées dans les environnements phréatique-météoriques naturels. Elles suggèrent la présence d’un régime dominé par la diffusion, par lequel les ions dissous sont transportés dans les franges des oolithes. À 150°C et 200°C, de gros cristaux de calcite sparitique se forment à l’intérieur des grains, tandis que la croissance de la calcite s’interrompt à la périphérie. Cet équivalent artificiel du « néomorphisme » est interprété comme l’effet d’une interruption du système diffusif, produite par la fermeture du système de l’oolithe au cours de la diagenèse. Enfin, les cinétiques des transformations en régime diffusif sont modélisées à l’aide du « Shrinking Core Model ».

Leur mise à l’échelle aux conditions de surface (25°C) montre que les processus associés à l’étape diffusive sont non-linéaires, d’abord rapides puis fortement ralentis. Elle suggère que les transformations aragonite-calcite, dans les aquifères côtiers carbonatés, sont caractérisées par une première phase diffusive à l’échelle du grain, qui laisse ensuite place à des processus à l’échelle de l’aquifère (dissolution puis transport advectif) et de la microstructure (néomorphisme). Nos résultats indiquent donc, dans ces aquifères, une stabilisation minéralogique polyphasée et gouvernée par une succession de contrôles cinétiques.

Julien Douçot (LGENS)

Lieu
École normale supérieure – PSL
24 rue Lhomond – aile Erasme
salle Claude Froidevaux – E314