Evolution study of deep waters in granitic and similar environments: behaviour of trace elements

Description

Abstract (French)

Afin de prévoir l'évolution d'eaux profondes dans un site de stockage de déchets radioactifs, nous devons comprendre le comportement des éléments majeurs et des éléments traces dans un système naturel. De nombreux résultats ont été acquis après l'étude de systèmes géothermaux et plus récemment d'après l'étude d'eaux froides et profondes en milieu granitique. Il est établi que les éléments majeurs (Ca, K, HCO_3, H_4SiO_4, Mg et Na) et certains éléments traces (Cs, F, Li, Mn, Rb, Sr) sont contrôlés par la précipitation de minéraux. Leurs niveaux de régulation dépendent à la fois de la température d'équilibration et de la concentration en anions mobiles (principalement Cl). Des lois empiriques ont permis d'estimer les niveaux de régulation de certains éléments traces (Cs, F, Li, Mn, Rb, Sr) bien qu'une explication précise des mécanismes de régulation ne soit pas établie. Les éléments à solubilité limitée (Ag, As, Co, Fe, In, Mo, U, W, Zn) sont probablement contrôlés, à très bas niveaux, par des phases minérales. La plupart de ces éléments sont limités par des minéraux sufurés très insolubles (CoS, MoS_3, ZnS). L'uranium est contrôlé par la solubilité de l'uraninite. Nous avons établi les niveaux de régulation de ces éléments. Les éléments mobiles (Cl, B et Br) sont des éléments très solubles dans ces eaux mais leurs concentrations en solution ne sont pas limitées par une phase minérale. Leur niveau de concentration dépend non seulement de la roche réservoir mais aussi des différentes roches rencontrées par le fluide avant son arrivée dans le réservoir. Les incompatibles constitués par les métaux trivalents et tétravalents sont associés à des suspensions minérales et/ou colloïdales dont la taille est comprise entre 10 et 450 mn environ. L'origine de ces suspensions (profonde ou superficielle) ainsi que la nature exacte des colloïdes (organique et/ ou inorganique) ne sont pas encore déterminées. Les concentrations minimales et maximales ainsi que des lois empiriques concernant les niveaux de régulation de ces éléments ont été respectivement estimés et déterminées d'après des cas réels. L'étude que nous avons effectuée permet d'estimer l'influence d'un dépôt de déchets radioactifs sur la composition d'eaux profondes. La composition chimique des eaux profondes réagissant avec l'environnement rocheux peut être estimée durant l'évolution thermale du dépôt. Les niveaux de régulation de nombreux éléments liés aux déchets nucléaires peuvent être établis. Cela concerne les produits de fission, l'uranium, le thorium et par analogie avec d'autres éléments, les actinides artificiels.