Geophysical and geochemical characterization of water-rock interactions at the freshwater/saltwater interface, case of the reefal carbonate platform of Mallorca, Spain
Caractérisation géophysique et géochimique des interactions fluide-roche à l'interface eau douce-eau salée : cas des carbonates récifaux de Majorque
Résumé
In coastal carbonate aquifers submitted to a saline intrusion, water - rock interactions processes at the interface between freshwater and saltwater are a cause for heterogeneities development within the porous media. The dissolutions and precipitations induced by the mixing zone play a major role in the transport properties of the reservoir and so in the long term evolution of the saltwater intrusion. The characterization and the in situ observation of a current saline intrusion in the Llucmajor carbonate platform at the experimental site of Ses Sitjoles (South-Easth of Mallorca Island, Spain), allowed to study the temporal evolution of the saltwater intrusion and the biogeochemical processes active in the mixing zone. The influence of microstructure, characterized using X-Ray microtomography, on the petrophysical and flow properties was investigated in laboratory and flow-through experiments were also conducted to study the modifications of the microstructures when submitted to water - rock interactions processes. The mixing zone at the Ses Sitjoles site appears as quite thick and not very sensitive to climate and anthropic stress and is proved to be the locus of active microbiological activity. Laboratory studies highlight a strong control of the microporosity on transport processes and of pCO2 on water - rock interactions. The percolation experiments of slightly reactive waters reveal calcite dissolution together with a decrease in permeability due to a rearrangement of micro-grains within the microporous network.
Les processus d'interactions fluide-roche à l'interface eau douce-eau salée, dans les aquifères carbonatés côtiers soumis à une intrusion saline, sont une des causes du développement d'hétérogénéités dans la structure du milieu poreux. Les dissolutions et/ou précipitations engendrées par la présence de cette zone de mélange jouent un rôle déterminant pour les propriétés de transport du réservoir et donc l'évolution à long terme de l'intrusion d'eau salée. En prenant l'exemple de la plateforme carbonatée de Llucmajor au niveau du site expérimental de Ses Sitjoles (Sud-Est de Majorque, Espagne), un travail de caractérisation et d'observation in situ à moyen terme de l'intrusion saline actuelle de ce réservoir permet de décrire son évolution temporelle et les processus biogéochimiques actifs dans la zone de mélange. L'influence de la microstructure du milieu poreux, caractérisée par microtomographie RX, sur les propriétés pétrophysiques et hydrodynamiques est étudiée en laboratoire et des expériences de percolations d'eaux réactives (mélanges eau douce - eau salée et eau pure chargée en CO2) sont réalisées afin d'étudier les modifications de ces microstructures lorsqu'elles sont soumises à des interactions eau - roche. La zone de mélange eau douce - eau salée rencontrée au niveau du site de Ses Sitjoles est large et peu sensible aux contraintes extérieures (climatologiques et anthropiques) et constitue un lieu d'activité microbiologique particulièrement actif. En laboratoire, on observe un fort contrôle des phénomènes de transport par la microporosité et des processus d'interactions eau - roche par la pCO2. Dans le cas d'une percolation de fluides moyennement réactifs, les expériences mettent en évidence une dissolution de calcite accompagnée par une diminution de la perméabilité, liée à un réarrangement des micro-grains à l'intérieur du réseau microporeux.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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