Désintégration mécanique des roches par le gel et la cristallisation du sel

Authors: Angélique Prick, Université de Liège

Original Language: French

Résumé

Ce travail constitue une contribution à l’étude de l’altération par l’action de l’eau, des sels et du gel sur les calcaires français mésozoïques doux. L’altération est évaluée par la méthode dilatométrique et les mesures du module élastique dynamique. Le comportement dilatométrique des échantillons soumis à 30 cycles de mouillage/séchage montre l’établissement d’un équilibre hydrique dans le milieu poreux, accompagné de migrations d’eau dont les caractéristiques dépendent des conditions thermiques et hydriques dans différentes parties du carottage. Cela induit une contraction anisotrope dans certains échantillons. Les échantillons soumis à la cristallisation de sulfate de calcium ont montré une augmentation résiduelle de longueur significativement plus grande que la réponse dilatométrique des échantillons de la même lithologie soumis à des cycles dans l’eau distillée. Le gypse forme des croûtes à la surface des calcaires, induisant une impréméabilisation de leur surface et limitant l’absorption d’eau ultérieure et les dilatations hydrauliques. L’hydratation des cristaux de sulfate de sodium préexistants ne provoque pas d’augmentation résiduelle de longueur significative : certains cristaux de sulfate de sodium formés dans le milieu poreux sont dissous par les humidifications ultérieures dans l’eau distillée. Certaines caractéristiques porosimétriques peuvent être corrélées avec la réponse haloclastique. Les processus d’altération survenant lors de la congélation d’un échantillon mouillé ne sont pas seulement l’expansion volumétrique accompagnant la transformation de l’eau en glace mais aussi la cryosuction, qui a provoqué des contractions significatives de l’échantillon liées à la migration de l’eau non congelée vers les cristaux de glace préexistants. Les facteurs influençant la réponse dilatométrique à la congélation sont le degré de saturation de la roche (au-dessus ou en dessous d’un degré de saturation critique), la lithologie (les migrations sont les mieux développées dans les roches à porosité multimodale) et le taux de refroidissement.