Une couche géologique peut rester imperméable pendant plusieurs millions d'années

- communiqué de presse

Jeudi, 4 septembre 2003

L'originalité de l'étude de Bernard Marty(1) et Christian France-Lanord(2), géochimistes au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques, laboratoire du CNRS à Nancy, et de Sarah Dewonck, hydrogéochimiste à l'Andra(3), est de mettre en évidence l'imperméabilité d'une couche géologique et le rôle de barrière qu'elle peut jouer dans le transport ou la diffusion de matière et de fluide. Ce travail mené pendant quatre années est publié dans la revue Nature du 4 septembre 2003. Il apporte un éclairage à la problématique du stockage souterrain des déchets.

Jusqu'à présent, les qualités d'isolation d'une couche géologique sont restées très difficiles à mesurer, car les instruments de mesure ne sont pas assez précis, les échelles des temps géologiques couvrent plusieurs millions d'années et l'ensemble des paramètres est difficile à modéliser. Le Bassin de Paris, qui constitue un observatoire naturel vieux de dizaines de millions d'années pour les chercheurs, a déjà fait l'objet de nombreuses études.

Deux aquifères (couche où l'eau souterraine prend place et circule) superposés dans les formations géologiques du Trias et du Dogger(4) ont retenu l'attention des chercheurs. Le plus profond, nommé « aquifère Trias » est séparé de l'« aquifère Dogger » par une couche géologique intermédiaire, le « Trias et Lias supérieur ». Suffisamment peu poreuse (ou imperméable) pour ne pas contenir de quantité d'eau significative, cette couche prend par opposition l'appellation d'« aquitard ». Dans cet ensemble, l'eau souterraine âgée de 2000 à 30 000 ans, circule d'est en ouest depuis les Vosges vers le centre du Bassin Parisien.

Pour déterminer s'il y a eu ou non transfert entre les deux aquifères, les scientifiques ont analysé les traces d'hélium dans les eaux de ces deux aquifères. Gaz rare, l'hélium est totalement inerte et est un traceur géochimique très performant de la diffusion. Ses isotopes, 3He et 4He, permettent en outre de différencier son origine. L'3He est principalement issu du manteau terrestre alors que l'4He est produit par décroissance radiogénique dans la croûte continentale.

Les deux aquifères se révèlent avoir des concentrations des deux isotopes de l'hélium très différentes(5). Il n'y a donc pas d'échange significatif entre les deux couches ce qui implique que la couche intermédiaire (l'aquitard) est remarquablement isolante.

Si la circulation des fluides dans les formations poreuses (eau souterraines, réservoirs pétroliers...) a fait l'objet de nombreuses études et est relativement bien maîtrisée, la circulation dans les formations géologiques non poreuses ou dites « imperméables » est nettement plus difficile à caractériser. C'est cependant un des enjeux majeurs des études d'impact du stockage géologique de déchets et cette étude montre l'intérêt des gaz rares pour tester ces propriétés. Financées par l'Andra, ces recherches ont été menées pour comprendre le cadre général de la géologie de cette région. Pour développer ce type de recherche, l'Andra et le CNRS se sont associés dans la création d'un groupement de recherche « FORPRO ».

Note(s): 
  1. Bernard Marty dirige le Centre de recherches pétrographiques et géochimiques, laboratoire du CNRS et enseigne également la géochimie à l'Ecole nationale supérieure de géologie de Nancy
  2. Christian France-Lanord dirige la fédération de recherche CNRS « Eau, sol, terre »
  3. Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs
  4. Trias et Dogger sont les noms des étages stratigraphiques durant lesquels ces roches se sont déposées entre 150 et 250 millions d'années
  5. Comparativement, le Trias est plus riche en 3He, faible en 4He tandis que le Dogger est plus pauvre en 3He et riche en 4He.
Source(s): 

"Geochemical evidence for efficient aquifer isolation over geological timeframes", Nature, 4 September, Bernard Marty, Sarah Dewonck & Christian France-Lanord

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