rapport d'activité 2009 - MINES ParisTech

MINES PARISTECH – GEOSCIENCES
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Genèse des gisements d’uranium de type roll-front :
une approche par simulation du transport réactif (projet Carnot)
Contact : vincent.lagneau@mines-paristech.fr
Les concentrations de type roll-front constituent le type majeur de gisements d’uranium en contexte sédimentaire et représentent
une part très importante des réserves mondiales à bas coût. Une représentation correcte de la géométrie souvent
complexe de ces concentrations est primordiale, aussi bien pour leur estimation que pour leur exploitation rationnelle.
Nous présentons ici une alternative à une approche purement géostatistique de ce problème : la simulation génétique à
l’aide des outils de modélisation du transport réactif. La simulation s’attache à représenter aussi bien l’ensemble des processus
chimiques à l’origine de la formation de ces concentrations, que les paléo-circulations complexes développées dans un
aquifère sablo-gréseux hétérogène.
Pour simuler l’écoulement complexe dans un aquifère réel, un modèle géostatistique de perméabilité a été utilisé. Un modèle
géochimique a également été construit : il représente un aquifère à caractère initialement réduit, riche en pyrite et en matière
organique, et son comportement vis-à-vis d’un flux entrant d’eau oxydante.
Le code de transport réactif HYTEC a été utilisé pour des simulations en 2-D de l’évolution de ce système, basées sur plusieurs
réalisations aléatoires de distribution des perméabilités. Les résultats obtenus montrent la formation et le déplacement dans
l’aquifère d’un front redox où l’uranium s’accumule. Du fait des variations locales de perméabilité, les vitesses et les directions
d’écoulement sont hétérogènes, et il s’ensuit des variations locales de la vitesse d’avancement du front. En conséquence le
front présente une structure complexe : des boucles apparaissent, avec des tronçons d’orientation variable vis-à-vis de la
direction générale de l’écoulement ; des interruptions du front minéralisé sont également générées. Ces particularités sont
bien celles que l’on peut observer dans ce type de gisement.
L’étude ouvre ainsi des perspectives d’applications très prometteuses, tant pour ce qui concerne les processus métallogéniques,
la répartition, et le tonnage prévisionnel des concentrations, que pour une meilleure estimation, et une exploitation optimisée
de ce type de gisement.
Création et migration d’un front
d’uranium = «le roll-front» à 2 dates
différentes : résultat du calcul de
transport réactif.
Faits marquants
L’année 2009 a été marquée par l’attribution à Emmanuel
Ledoux, conseiller scientifique du Centre, du prix
Dolomieu de l’Académie des Sciences. Créé en 1998, ce
prix annuel est destiné à récompenser un ou plusieurs
chercheurs ou ingénieurs, français ou ressortissants
de la communauté européenne, pour un travail de
recherches remarquables dans le domaine des sciences
de la Terre. L’Académie a décerné ce prix à E. Ledoux,
jugeant qu’il a été pionnier dans l’essor de la géologie
quantitative en France, en élaborant des modèles
hydrauliques, thermiques, mécaniques et géochimiques,
et qu’il a su appliquer ces outils à de nombreux
problèmes difficiles posés par les pouvoirs publics et
la société industrielle.
Le Centre de géosciences a participé en juin, en
tant qu’acteur majeur, à la célébration des 20 ans
du PIREN-Seine. Le PIREN-Seine (Programme interdisciplinaire
de recherche sur l’environnement de
la Seine) est un groupement créé en 1989 pour
développer, à partir de mesures de terrain et de
modélisations, une vision d’ensemble du fonction-