Etude de la fraction argileuse de séquences sédimentaires de la Meuse et du Gard. Reconstitution de l'histoire diagénétique et des caractéristiques physico-chimiques des cibles.<br />Aspects minéralogiques, géochimiques et isotopiques.

Very low-permeable argillaceous rocks like Callovo-Oxfordian claystones or Vraconian siltstones werechosen to host a research laboratory built to determine the physico-chemical properties of the hostformations for a potential underground disposal of radioactive waste. Knowledge and understanding ofpost-sedimentary modifications are of prime importance for definition of these properties; evaluation and quantification of the post-sedimentary changes represent the aim of this study, focusedspecifically on the clay material of the sequences.Samples were taken from two drillings (HTM102 and MAR501). In the HTM102 core samples, illiteand mixed-layers illite/smectite are the dominant clay components of most clay fractions. SystematicSEM and TEM observations and isotopic K-Ar and Rb-Sr analyses pointed to diagenetic neoformations of carbonates (calcite, dolomite) and clays. For instance, veils and laths of authigenic clay particles around old detrital ones can distinctly be observed. The epoch, duration and extent of the diagenetic activity(ies) are difficult to evaluate because of an overall detrital contribution even in the finest granulometric fractions. However, analysis of a bentonite layer in the sequence provides a diagenetic reference for the authigenic clay material. Correlation between relative sea level and authigenesis of smectite-rich mineral has been outlined. Chemistry of diagenetic fluids also seems to be reliable with sea level variations. These observations argue in favour of diagenetic activities limited in restricted rock volumes.The case study of MAR501 is close to the HTM102 one: smectite-rich illite/smectite mixed-layersrepresent the major component of the clay fraction and K-Ar values argue in the sense of a mixingbetween detrital and younger clay populations. Diagenetic glauconites in the sequence yield an ageclose to 93,7±0,3Ma for Vraconian level, in agreement with stratigraphical data. The case study of aclay-filled fault within the sequence favors a confined-sequence behaviour. Indeed, no migrations ofelements and especially of REE took place during fluid flows, the clay minerals preserving theirgeochemical properties.All the results favor reliable confinment properties of the low-permeable argillaceous sequences.Les séquences argileuses peu perméables telles que les argilites callovo-oxfordiennes du bassin deParis ou les siltites vraconiennes du Gard, ont été choisies pour l'implantation éventuelle d'unlaboratoire souterrain destiné à tester les propriétés physico-chimiques de ces formations dansl'éventualité d'un stockage profond de déchets nucléaires. La connaissance et la compréhension desmodifications post-sédimentaires sont fondamentales dans la définition de ces propriétés. Le but duprésent travail visait donc à évaluer et quantifier ces changements par l'étude de ces roches, enparticulier des minéraux argileux.Les échantillons proviennent de deux forages (HTM102 et MAR501). Les principaux minérauxargileux dans le forage HTM102 sont l'illite et les interstratifiés illite/smectite. Les observations auMET et au MEB couplées aux analyses isotopiques K-Ar et Rb-Sr mettent en évidence la néoformation de carbonates (calcite, dolomite) et d'argiles. Celles-ci apparaissent au MET comme des particules authigènes lattées en croissance sur des particules détritiques. La durée et l'extension de ces événements diagénétiques sont difficiles à évaluer du fait d'une contamination systématique deséchantillons par une contribution détritique, et ce même dans les fractions les plus fines. Cependant,l'étude d'un niveau de bentonite dans la séquence permet de caler l'époque et la durée de ladiagenèse. En assimilant cette bentonite à un pôle authigène, il a été possible de reconstruire lesvariations des valeurs K-Ar de chaque fraction argileuse dans la séquence. Ainsi, la corrélationobservée entre les variations du niveau marin relatif et la formation d'un matériel argileux riche ensmectite d'une part, et des chimies de fluides différentes d'autre part, sont autant d'arguments enfaveur de réactions diagénétiques en système sinon clos du moins restreint.Les travaux sur le forage MAR501 sont comparables à ceux réalisés sur le forage HTM102, avecégalement un mélange entre deux populations argileuses d'âge différent. Les glauconitesdiagénétiques ont permis de caler le Vraconien au voisinage de 93,7 ± 0,3 Ma, en accord avec lesdonnées stratigraphiques. L'étude d'une fracture colmatée par une matrice essentiellement argileuseconfirme le caractère confiné de cette séquence. Aucune migration d'éléments, et en particulier deTR, n'a été mise en évidence lors de la circulation de paléofluides, indiquant que les minérauxargileux ont conservé leurs propriétés géochimiques.L'ensemble de ces résultats est en faveur de propriétés de confinement fiables dans le cas des deux séquences argileuses