Liens entre morphologie et structure (influence sur la thermodynamique de la nucléation et de la croissance)

Les illites sont caractérisées par une variabilité morphologique (fibres, cheveux, plaques), structurale (polytypes / polymorphes) et de composition chimique. Cependant, leurs mécanismes de croissance et les domaines de stabilité ne sont pas bien identifiés. Les objectifs de cette thèse sont de 1) caractériser la morphologie et la structure cristalline de différentes illites naturelles des bassins d'Athabasca et de Kombolgie par DRX, AFM et MET et 2) de s'appuyer sur cette caractérisation morpho-structurale pour élaborer un modèle géomorphologique cohérent et in fine accéder à la stabilité thermodynamique des différentes variétés structurales d'illites. Sans interstratification dans les échantillons, les différents polytypes / polymorphes coexistent en cristaux distincts et présentent des distributions des paramètres de taille similaires entre échantillons d'un même bassin et entre les deux bassins. Pour la première fois, un lien entre morphologie et nature structurale a été identifié : les lattes sont quasi systématiquement 1Mt, les plus trapues soit 1Mc et 2M1.Un modèle de nucléation a été développé spécifiquement aux cristaux. La nucléation des illites est nettement facilitée si elle est hétérogène plutôt que homogène, et le coût énergétique diffère significativement selon la nature du support. Un résultat important de cette thèse est qu'il est possible de reproduire les conditions naturelles : nature et quantité relative de minéraux. Cette reproduction est possible dès lors qu'on définit pour chaque polytype / polymorphe d'illite une stabilité cinétique et une stabilité thermodynamique avec une hiérarchie de stabilité.Illites clay minerals are very useful in prospection to determine paleo T-conditions. It has been showed that illite clays are of many chemical compositions and crystallographical structures. Their morphology (hairy, lathy, platy) have a direct impact on reservoirs permeability. Nevertheless, growth and nucleating mechanisms of crystallite have not been well identified yet. The aims of this study are 1) the morphological and structural characterization of natural illites (for 4 samples from the Athabasca and Kombolgie basins) with DRX, AFM & MET, 2) to build a theoretical geomorphological model to access to growth mechanisms. First, it appears that illite polytypes / polymorphs are not interstratified in crystals ; the crystal size distributions are very similar whatever the sample. Moreover, a link between morphology and crystalline structure of crystals is established. In the second part of this work, an adapted crystal nucleation model is built to get interfacial strength information and to compare heterogeneous and homogeneous nucleation. An other major results consists in reproducing natural conditions with a thermodynamic model taking into account the morphology of the minerals and their germination site. Such a reconstitution is possible on condition that different kinetical and thermodynamical stability values are defined for each illite polytype / polymorph.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF