La surveillance géo-électrique de la formation des karsts donne des résultats prometteurs
La formation de cavités souterraines, comme les réseaux karstiques, résultant de la dissolution de roches carbonatées, est l’enjeu de nombreuses questions environnementales et sociétales, notamment la gestion des risques, l’administration et la qualité de la ressource en eau potable. Face à la complexité du milieu naturel, l’étude de la karstification en laboratoire combinant un suivi hydro-chimique, techniques d’imagerie 3D et l’observation non invasive des propriétés électriques, montre les avantages de la surveillance géo-électrique pour cartographier la formation des karsts.
Cette étude a été menée grâce au projet EC2CO STARTREK (Système péTrophysique de cAractéRisation du Transport Réactif en miliEu Karstique) qui a rassemblé une équipe multi-laboratoires, et où les expériences de dissolution sur des échantillons de calcaire naturel ont été menées nécessitant un équipement et une expertise géophysique.
(a) Le facteur de formation, déduit de la mesure électrique, présente des variations précoces comparées à la quasi-stagnation de la perméabilité avant perçage de l’échantillon ; tandis qu’après le perçage, celle-ci augmente de 2 ordres de grandeurs. (b) Pour l’échantillon E05, le maximum d’ouvertures créées sont localisées autour d’un chemin peu tortueux (bleu), bien qu’une grande portion de l’échantillon ait été impactée par la dissolution (rouge). (c) Cela se traduit sur la mesure électrique par un saut de la valeur du facteur de formation après percolation.
Les résultats expérimentaux ont montré le succès du suivi géo-électrique. Cette méthode permet une détection précoce de la création d’un conduit traversant chaque échantillon, comparée à la mesure traditionnelle des propriétés hydrologiques comme la perméabilité, qui ne montrent de véritable variation qu’au moment du perçage total de l’échantillon. Les résultats complémentaires d’imagerie 3D montrent que la création de nouveaux interstices dans la roche par dissolution présente une structure qui peut être modélisée par des paramètres géométriques liés à la mesure électrique.
Pour en savoir plus
Les laboratoires CNRS impliqués
Institut des sciences de la terre d’Orléans (ISTO) / OSUC
Le projet StarTrek, financé par l’INSU, a été porté par Linda Luquot de l’UMR Géosciences Montpellier en collaboration avec les labos METIS-IPSL et ISTO.
Référence
Rembert, F., Léger, M., Jougnot, D., Luquot, L. Geoelectrical and hydro-chemical monitoring of karst formation at the laboratory scale, Hydrology and Earth System Sciences, 27, 417–430, (2023) :
https://hess.copernicus.org/articles/27/417/2023/
Contact
Flore Rembert, post-doctorante à l’Université d’Orléans à l’Institut des sciences de la terre d’Orléans (ISTO) •
Source : CNRS-INSU.
