Hydrogéologie de la zone de faille - Fault zone hydrogeology

L'hydrogéologie des zones de failles est l'étude de la façon dont les roches fragiles et déformées modifient les écoulements de fluides dans différents contextes lithologiques , tels que les roches clastiques , ignées et carbonatées . Les mouvements des fluides, que l'on peut quantifier en perméabilité , peuvent être facilités ou entravés du fait de l'existence d'une zone de faille . En effet, différents mécanismes qui déforment les roches peuvent altérer la porosité et la perméabilité à l'intérieur d'une zone de faille. Les fluides impliqués dans un système de failles sont généralement les eaux souterraines ( eaux douces et marines) et les hydrocarbures (pétrole et gaz).

*Veuillez noter que la perméabilité (k) et la conductivité hydraulique (K) sont utilisées de manière interchangeable dans cet article pour une compréhension simplifiée

GIF 1. Ce GIF montre comment les zones de faille affectent les migrations de fluides dans la vue en coupe. A) La zone de faille agit comme une barrière qui bloque les flux de fluide à travers elle. B) La zone de faille agit comme un conduit qui permet ou facilite les écoulements de fluide à travers elle.

Architecture

Figure 1. La figure montre l'architecture d'une zone de faille, dans laquelle un cœur de faille est enveloppé par une zone d'endommagement.

Une zone de faille peut généralement être subdivisée en deux sections principales, dont un cœur de faille (FC) et une zone de dommages (DZ) (Figure 1).

Le noyau de la faille est entouré par la zone endommagée. Il a une épaisseur mesurable qui augmente avec le jet de faille et le déplacement, c'est-à-dire des déformations croissantes .

La zone d'endommagement enveloppe irrégulièrement le noyau de la faille de manière 3D qui peut mesurer des mètres à quelques centaines de mètres de large (perpendiculairement à la zone de faille). Dans un grand système de failles, plusieurs noyaux de failles et zones de dommages peuvent être trouvés. Les noyaux de failles et les zones endommagées plus jeunes peuvent chevaucher les plus anciens.

Différents processus peuvent altérer la perméabilité de la zone de faille dans le cœur de faille et la zone d'endommagement seront discutés respectivement dans la section suivante. En général, la perméabilité d'une zone endommagée est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle d'un noyau de faille, car les zones endommagées agissent généralement comme des conduits (cela sera discuté dans la section 3). À l'intérieur d'une zone endommagée, la perméabilité diminue davantage en s'éloignant d'un noyau de faille.

Classement de perméabilité

Il existe de nombreuses classifications pour regrouper les zones de failles en fonction de leurs modèles de perméabilité. Certains termes sont interchangeables ; tandis que certains ont des sous-groupes différents. La plupart des expressions sont répertoriées dans le tableau suivant à des fins de comparaison. La catégorisation de Dickerson est couramment utilisée et plus facile à comprendre dans un large éventail d'études.

La classification d'une zone de faille peut changer dans l'espace et dans le temps. Le cœur de la faille et la zone endommagée peuvent se comporter différemment pour s'adapter aux déformations . De plus, la zone de faille peut être dynamique dans le temps. Ainsi, les modèles de perméabilité peuvent changer pour des effets à court et à long terme.

Tableau 1 Classification de perméabilité commune de la zone de faille
Auteurs / Définitions K fz <K h K fz < K hr et K fz > K hr Système dynamique K fz > K h
Dickerson (2000) Barrières Barrière-Conduit / Conduit
Aydin (2000) Transmission Transmission verticale et scellement latéral Transmission ou latérale par intermittence Scellage
Caine & Foster (1999) Cartographie quantitative et modèles de fracture discrète
Autres Description détaillée (faible/fort); Ratio de perméabilité barrière/conduit

*K = Perméabilité/ Conductivité hydraulique

*fz = zone de faille

*hr = roche hôte = roche non déformée entoure les zones de faille

Mécanismes (perméabilité)

Figure 2. La figure montre une coupe transversale constituée d'une zone de faille traversant les couches de grès et de schiste. Une zone de zoom avant illustre les grains de la taille du sable dans les grès.

La zone de faille résulte d' une déformation fragile . De nombreux mécanismes peuvent faire varier la perméabilité d'une zone de faille. Certains processus affectent temporairement la perméabilité. Ces processus augmentent la perméabilité pendant une certaine période, puis la réduisent plus tard : dans ce cas, comme les événements sismiques, la perméabilité n'est pas constante dans le temps. Les réactions physiques et chimiques sont les principaux types de mécanismes. Différents mécanismes peuvent se produire dans le cœur de la faille et la zone endommagée car les intensités de déformation qu'ils subissent sont différentes (tableau 3).

Tableau 2 Occurrences dans le cœur de la faille et la zone endommagée
Mécanismes Bandes de déformation bréchification Fracturation Mélange de sédiments Frottis d'argile Cataclase Compactage Dissolution Précipitation Événement sismique
Noyau de défaut + + + + + + + + +
Zone de dégâts + + + +

*+ = plus susceptible de se produire à

Améliorer la perméabilité de la zone de faille

Bandes de déformation

Figure 3. La figure montre une bande de dilatation. Sa formation n'implique pas de mouvements de grains et elle peut faciliter les mouvements fluides.

La formation d'une bande de dilatation, dans un matériau non consolidé, est le résultat précoce de l'application de forces d'extension. La désagrégation du tissu minéral se produit avec la bande, mais aucun décalage n'est accommodé par le mouvement des grains (Figure 3).

Figure 4. Cela montre comment une bande de cisaillement facilite les mouvements de fluide par rotation et glissement.

Une déformation supplémentaire provoque des décalages des grains minéraux par rotation et glissement. C'est ce qu'on appelle une bande de cisaillement. Le réseau de pores est réorganisé par des mouvements granulaires (également appelés flux de particules), améliorant ainsi modérément la perméabilité. Cependant, la poursuite de la déformation conduit à la cataclasis des grains minéraux qui réduiront encore plus la perméabilité par la suite (section 3.2.3) (figure 4).

bréchification

Figure 5. Cela montre la bréchification des roches, améliorant ainsi la perméabilité en ouvrant de nouveaux chemins.

La bréchification fait référence à la formation de fragments angulaires à gros grains noyés dans une matrice à grains fins . Comme la brèche (la roche a subi une bréchification) est souvent non cohésive, la perméabilité peut donc être augmentée jusqu'à quatre ou cinq ordres de grandeur. Cependant, l'espace vide agrandi par la bréchification entraînera un déplacement supplémentaire le long de la zone de faille par cimentation, entraînant une forte réduction de la perméabilité (Figure 5).

Fracturation

Figure 6. La figure montre la formation d'une fracture, offrant une ouverture relativement grande pour l'écoulement du fluide.

Les fractures se propagent le long d'une zone de faille dans une direction répondant à la contrainte appliquée. L'amélioration de la perméabilité est contrôlée par la densité, l'orientation, la distribution des longueurs, l'ouverture et la connectivité des fractures. Même une fracture avec une ouverture de 100-250 m peut encore grandement influencer le mouvement du fluide (Figure 6).

Réduction de la perméabilité de la zone de faille

Mélange de sédiments

Les sédiments, provenant généralement de formations distinctes, avec des tailles de grains différentes, sont mélangés physiquement par déformation, ce qui donne un mélange plus mal trié . L'espace interstitiel est rempli par des grains plus petits, augmentant la tortuosité (échelle minérale dans ce cas) du flux de fluide à travers le système de failles.

Frottis d'argile

Figure 7. La figure montre des frottis d'argile formés par déformation dans une zone de faille, fournissant un effet d'étanchéité pour les fluides.

Les minéraux argileux sont phyllo-silicatés , c'est-à-dire avec une structure en feuille. Ce sont des agents efficaces qui bloquent les flux de fluide à travers une zone de faille. Les frottis d'argile, couches d'argile déformées, qui se développent le long de la zone de faille peuvent agir comme un sceau de réservoir d'hydrocarbures, c'est-à-dire une perméabilité extrêmement faible qui interdit presque tout écoulement de fluide (Figure 7).

Cataclase

La cataclasie fait référence à la fracturation et au broyage cassants omniprésents des grains. Ce mécanisme devient dominant en profondeur, supérieure à 1 km, et avec des grains plus gros. Avec l'intensité croissante de la cataclasis, une faille gouge , souvent avec la présence d'argile, se forme. La réduction la plus importante se produit sur les écoulements perpendiculaires à la bande.

Améliorer et réduire la perméabilité de la zone de faille successivement

Compactage et cimentation

Les compactions et cimentations conduisent généralement à une diminution de la perméabilité par perte de porosité. Lorsqu'une grande région, constituée d'une zone de faille, subit un compactage et une cimentation, la perte de porosité dans la roche hôte (roche non déformée entourant la zone de faille) peut être supérieure à celle de la roche de la zone de faille. Par conséquent, les fluides sont forcés de s'écouler à travers une zone de faille.

Dissolution et précipitation

Le soluté transporté par les fluides peut augmenter ou réduire la perméabilité par dissolution ou précipitation (cémentation). Le processus qui se déroule dépend des conditions géochimiques telles que la composition de la roche, la concentration de soluté, la température, etc. Les changements de porosité contrôlent de manière dominante si l'interaction fluide-roche continue ou ralentit sous la forme d'une forte réaction de rétroaction .

Par exemple, des minéraux comme les carbonates , le quartz et les feldspaths sont dissous par les interactions fluide-roche en raison d'une perméabilité accrue. Une introduction supplémentaire de fluides peut soit dissoudre en continu, soit re-précipiter les minéraux dans le noyau de la faille, et altère ainsi la perméabilité. Par conséquent, que la rétroaction soit positive ou négative dépend fortement des conditions géochimiques.

Événement sismique

Les tremblements de terre peuvent augmenter ou diminuer la perméabilité le long des zones de faille, selon les paramètres hydrogéologiques. Les débits de sources chaudes enregistrés montrent que les ondes sismiques améliorent principalement la perméabilité, mais des réductions de débit peuvent également en résulter occasionnellement. L'échelle de temps des changements peut aller jusqu'à des milliers d'années.

Si l'on prend le tremblement de terre au Chili en 2017 comme exemple, le débit du cours d' eau a augmenté de six fois dans le temps, ce qui indique une amélioration de la perméabilité par six le long de la zone de faille. Pourtant, les effets induits par les séismes sont temporaires et durent normalement des mois. Dans le cas du Chili, ils ont duré un mois et demi avant de revenir progressivement au débit initial.

Tableau 3 Modifications de la perméabilité de la zone de défaut
Mécanismes Dilatation Bandes de cisaillement bréchification Fracturation Sédiment

Mélange

Frottis d'argile Cataclase

(avec une faible présence d'argile)

Changements d' ordre(s) de grandeur

(par rapport à une zone sans faille)

1 < 1 4 ~ 5 2 ~ 3 - 2 Agir comme un sceau - 1 ~ - 3

(- 4 ~ - 5)

Mécanismes (porosité)

La porosité (φ) reflète directement le stockage spécifique de la roche. Et la formation cassante altère les pores par différents mécanismes. Si les pores sont déformés et reliés entre eux, la perméabilité de la roche s'améliore. En revanche, si les pores déformés se déconnectent les uns des autres, la perméabilité de la roche dans ce cas diminue.

Types de pores

Tableau 4 Quatre principaux types de pores (liés à la zone de faille)
Types de pores Illustrations Mécanismes Descriptifs
Pores intergranulaires Int Pore.png

Intφ fait référence aux pores intergranulaires.

L'image au microscope pétrographique est extraite de Farrel & Healy, 2017.

Compactage

Cimentation

Les pores intergranulaires sont les vides formés lors d'une cémentation incomplète. Les espaces poreux ne sont pas occupés par des grains. La principale caractéristique des pores intergranulaires est qu'ils sont de forme irrégulière.
Pores de dissolution des grains Dis Pore.png

Disφ désigne les pores de dissolution des grains.

L'image au microscope pétrographique est extraite de Farrel & Healy, 2017.

Dissolution Les pores de dissolution des grains se forment lorsque les minéraux sont dissous. Les pores sont laissés comme preuve de grains minéraux préexistants. Les minéraux sont généralement des feldspaths, des calcites, etc.
Pores de fracture intragranulaire Ft Pore.png

Ftφ fait référence aux pores de fracture intragranulaire.

L'image au microscope pétrographique est extraite de Farrel & Healy, 2017.

Fracturation

bréchification

Cataclase

????

Les pores de fracture intragranulaire sont les vides créés dans un grain minéral. La fracture peut couper un grain en deux grains.
Pores de fracture transgranulaire T-Ft Pore.png

T-Ftφ fait référence aux pores de fracture transgranulaire.

L'image au microscope pétrographique est extraite de Farrel & Healy, 2017.

Fracturation

bréchification

Cataclase

Les pores de fracture transgranulaire sont les fissures qui traversent plus d'un grain minéral.

Améliorer la porosité

Dissolution

Les grains minéraux peuvent être dissous lorsqu'il y a un écoulement de fluide. Les espaces occupés à l'origine par les minéraux seront épargnés comme des vides, augmentant la porosité de la roche. Les minéraux habituellement dissous sont le feldspath , la calcite et le quartz . Les pores de dissolution des grains résultant de ce processus peuvent augmenter la porosité.

Réduire la porosité

Cataclasis, fracturation et bréchification

Les grains minéraux sont brisés en morceaux plus petits par événement de faille. Ces fragments plus petits se réorganiseront et seront ensuite compactés pour former des espaces poreux plus petits. Ces processus créent des pores de fracture intragranulaires et des pores de fracture transgranulaires.

Il est important de savoir que la réduction de la porosité n'équivaut pas à la réduction de la perméabilité. La fracturation, la bracciation et le stade initial de la cataclasie peuvent relier les espaces interstitiels par des fissures et des bandes de dilatation, augmentant la perméabilité.

Précipitation

Les grains minéraux peuvent être précipités lorsqu'il y a un écoulement de fluide. Les vides dans les roches peuvent être occupés par la précipitation de grains minéraux. Les minéraux comblent les vides et réduisent ainsi la porosité. La prolifération, les précipitations autour d'un grain minéral existant, de quartz sont courantes. Et les minéraux envahis remplissent les pores préexistants, réduisant la porosité.

Dépôt d'argile

Les minéraux argileux sont phyllo-silicatés , c'est-à-dire avec une structure en feuille. Ce sont des agents efficaces qui bloquent les flux de fluides. La kaolinite qui est altérée à partir du feldspath potassique avec la présence d'eau est un minéral commun qui remplit les espaces interstitiels. Les précipitations et les infiltrations n'affectent les matériaux que sur une faible profondeur, par conséquent, davantage de matériaux argileux remplissent les espaces poreux lorsqu'ils sont plus proches de la surface. Pourtant, le développement d'une zone de faille introduit le fluide à s'écouler plus profondément. Ainsi, cela facilite le dépôt d'argile en profondeur, réduisant la porosité.

Effets lithologiques

La lithologie a un effet dominant sur le contrôle des mécanismes qui se produiraient le long d'une zone de faille, modifiant ainsi la porosité et la perméabilité.

Tableau 5 Effets lithologiques importants sur la perméabilité de la zone de faille
Mécanisme / Lithologie Roches clastiques Roches ignées Roches carbonatées
Bandes de déformation ??
Bréchifications ??
Fracturation ?? ?? ??
Mélange de sédiments ??
Formation de schiste ??
Frottis d'argile ??
Cataclase ?? ??
Compactage & cimentation ?? ??
Dissolution ??
Précipitation ??
Événements sismiques ??

*↑ = mécanisme qui améliore la perméabilité

*↓ = mécanisme qui réduit la perméabilité

Effets de type défaut

Tous les défauts peuvent être classés en trois types. Ce sont des failles normales , des failles inverses (faille de chevauchement) et des failles décrochantes . Ces différents comportements de failles s'adaptent au déplacement de manières structurelles distinctes.

Les différences dans les mouvements de faille peuvent favoriser ou défavoriser certains mécanismes de modification de la perméabilité. Cependant, le principal facteur de contrôle de la perméabilité est le type de roche. Puisque les caractéristiques de la roche contrôlent comment une zone de faille peut être développée et comment les fluides peuvent se déplacer. Par exemple, le grès a généralement une porosité plus élevée que celle du schiste. Un grès déformé dans trois systèmes de failles différents devrait avoir un stockage spécifique plus élevé , donc une perméabilité, que celui du schiste. Un exemple similaire comme la résistance (résistance à la déformation) dépend également de manière significative des types de roches au lieu des types de failles. Ainsi, les caractéristiques géologiques de la roche impliquée dans une zone de faille sont un facteur plus dominé.

D'un autre côté, le type de faille peut ne pas être un facteur dominant, mais l'intensité de la déformation l'est. Plus l'intensité des contraintes appliquées à la roche est élevée, plus la roche sera déformée. La roche connaîtra un événement de changement de perméabilité plus important. Ainsi, la quantité de stress appliquée est importante.

Tout aussi important est que l'identification de la catégorie de perméabilité des zones de faille (barrières, barrières-conduits et conduits) est le principal champ d'étude. En d'autres termes, comment se comportent les zones de failles lors du passage de fluides.

Étudier les approches et les méthodes

Test de surface et de sous-surface

Les études des zones de failles sont reconnues dans la discipline de la géologie structurale car elles impliquent la façon dont les roches ont été déformées ; tandis que les recherches sur les mouvements des fluides sont regroupées dans le domaine de l' hydrologie . Il existe principalement deux types de méthodes utilisées pour examiner la zone de faille par les géologues structuralistes et les hydrologues (Figure 7).

Tableau 6 Comparaisons entre deux méthodes principales
Méthodes Technique Avantages Limites
Test in situ/basé sur la subsurface

(Hydrologues)

  • Forages
  • Trous de perceuse
  • Projets de tunnels
  • Peut étudier sur une vaste région
  • Les propriétés hydrauliques en profondeur peuvent être obtenues
  • Cher et inefficace pour étudier dans une région à petite échelle
  • Informations lithologiques et structurelles limitées
  • Ne peut pas découvrir l'existence d'une zone de faille à la fois
Cartographie des affleurements/Test focalisé sur la surface

(Géologue des structures)

  • Cartographies des affleurements
  • Trous de sonde peu profonds
  • Puits d'essai
  • Détails des architectures de zone de faille
  • Moins cher
  • Les incertitudes ont résulté des prédictions pour les roches en profondeur
  • Ne peut pas être effectué sur une vaste région
Figure 8. Le diagramme schématique montre les différences d'approche utilisées entre l'hydrologue et le géologue structural, c'est-à-dire les méthodes de subsurface et de surface.

Les tests in situ comprennent l'obtention de données à partir de trous de forage , de carottes de forage et de projets de tunnel. Normalement, l'existence d'une zone de faille est constatée lorsque différentes propriétés hydrauliques sont mesurées à travers elle, car les zones de faille sont rarement forées (sauf pour les projets de tunnel) (Figure 8).

Les propriétés hydrauliques des roches sont soit obtenues directement à partir d'échantillons d'affleurements ou de sondages/ fosses d'essai peu profonds , puis les prédictions de la structure des failles sont faites pour les roches en profondeur (Figure 8).

Exemple d'un test de sous-surface

Exemple d'un test d' aquifère à grande échelle mené par Hadley (2020), l'auteur a utilisé 5 puits alignés perpendiculairement à la Sandwich Fault Zone aux États-Unis, et les rabattements ainsi que les taux de récupération des niveaux d'eau dans chaque puits ont été observés. D'après les preuves que les taux de récupération sont plus lents pour les puits plus proches de la zone de faille, il est suggéré que la zone de faille agit comme une barrière pour le mouvement des eaux souterraines vers le nord, affectant l'approvisionnement en eau douce dans le nord.

Exemple de test de surface

À partir d'une étude d'affleurement de la faille de Zuccale en Italie par Musumeci (2015), les résultats de l'affleurement de surface et la relation transversale sont utilisés pour déterminer le nombre et le mécanisme des événements de déformation survenus dans la région. De plus, les présences de brèches et de cataclasites, qui se sont formées sous déformation fragile, suggèrent qu'il y a eu une première étape d'augmentation de la perméabilité, favorisant un afflux de fluides hydriques riches en CO2 . Les fluides ont déclenché un métamorphisme de faible teneur et une dissolution et précipitation (c'est -à- dire une solution de pression ) dans les écailles minérales qui ont façonné un noyau de faille foliée , améliorant ainsi considérablement l'effet d'étanchéité.

Autres méthodes

Géophysique

Les fluides souterrains, en particulier les eaux souterraines, créent des anomalies pour les données gravimétriques supraconductrices qui aident à étudier la zone de faille en profondeur. La méthode combine les données gravitationnelles et les conditions des eaux souterraines pour déterminer non seulement la perméabilité d'une zone de faille, mais aussi si la zone de faille est active ou non.

Géochimie

Les conditions géochimiques des fluides minéraux, eau ou gaz, peuvent être utilisées pour déterminer l'existence d'une zone de faille en comparant la géochimie de source des fluides, étant donné que les conditions des aquifères sont connues. Les fluides peuvent être classés en fonction des concentrations de solutés courants tels que les solides dissous totaux (TDS) , la phase Mg - Ca - Na / K, la phase SO4 - HCO3 - Cl et d'autres éléments traces dissous .

Biais existants

La sélection d'une ou plusieurs approches d'étude appropriées est essentielle car il existe des biais lors de la détermination de la structure de perméabilité de la zone de faille.

Dans les roches cristallines , les investigations focalisées sous la surface favorisent les découvertes d'un modèle de zone de faille de conduit ; tandis que les méthodes de surface favorisent une structure de zone de faille combinée barrière-conduit. Les mêmes biais, dans une moindre mesure, existent également dans les roches sédimentaires .

Les biais peuvent être liés aux différences d'échelle d'étude. Pour les géologues structuralistes, il est très difficile de mener une étude d'affleurement sur une vaste région ; de même, pour les hydrologues, il est coûteux et inefficace de raccourcir les intervalles de forage pour les essais.

Géologie économique

Il est économiquement intéressant d'étudier le système complexe, en particulier pour les régions arides/semi-arides, où les ressources en eau douce sont limitées, et les zones potentielles de stockage d'hydrocarbures. Des recherches plus poussées sur la zone de faille, résultat de la déformation, ont permis de mieux comprendre les interactions entre les séismes et les fluides hydrothermaux le long de la zone de faille. De plus, les fluides hydrothermaux associés à la zone de faille renseignent également sur l' accumulation des gisements de minerai .

Réservoirs artificiels d'hydrocarbures

Figure 9. Celle-ci montre l'injection de carbone atmosphérique par puits, rencontrant une micro-fracture et une zone de faille en profondeur.

La séquestration du carbone est une méthode moderne de traitement du carbone atmosphérique . L'une des méthodes consiste à pomper du carbone atmosphérique vers des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés en profondeur. Cependant, la présence d'une zone de faille agit soit comme un joint, soit comme un conduit, affectant l'efficacité de la formation d'hydrocarbures.

Les microfractures qui coupent le long de l'unité de scellement et de la roche réservoir peuvent grandement affecter la migration des hydrocarbures. La bande de déformation bloque le flux latéral (horizontal) de CO2 et l'unité de scellement empêche le CO2 de migrer verticalement (Gif 1). La propagation d'une micro-fracture qui traverse une unité de scellement, au lieu d'avoir une bande de déformation à l'intérieur de l'unité de scellement, facilite la migration ascendante du CO2 (Gif 2). Cela permet des migrations de fluides d'un réservoir à un autre. Dans ce cas, la bande de déformation ne facilite toujours pas l'écoulement latéral (horizontal) du fluide. Cela pourrait entraîner la perte de carbone atmosphérique injecté, réduisant l'efficacité de la séquestration du carbone.

Une zone de faille qui déplace les unités d'étanchéité et les roches réservoirs peut servir de conduit pour la migration des hydrocarbures. La zone de faille elle-même a une capacité de stockage (capacité spécifique) plus élevée que celle des roches réservoirs, par conséquent, avant la migration vers d'autres unités, la zone de faille doit être entièrement remplie (Gif 3). Cela peut ralentir et concentrer la migration des fluides. La zone de faille facilite le mouvement vertical descendant du CO2 en raison de ses différences de flottabilité et de charge piézométrique , c'est-à-dire que la pression / charge hydraulique est plus importante à une altitude plus élevée, ce qui permet de stocker le CO2 en profondeur.

Gif 4. Ce gif montre comment le fluide (CO2) est facilité par une zone de faille. La zone de faille agit comme un conduit pour le fluide et permet la migration du fluide vers les couches inférieures après avoir été remplie de fluide. (Le mouvement unidimensionnel est illustré pour plus de simplicité)
Gif 2. Ce gif montre comment le fluide (CO2) est bloqué par la bande de déformation lorsque le fluide se déplace à travers mais pas avec elle. (Le mouvement unidimensionnel est illustré pour plus de simplicité)
Gif 3. Ce gif montre comment le fluide (CO2) est facilité par la micro-fracture, qui traverse une unité d'étanchéité, au sein d'une zone de faille. Cela permet une migration des fluides vers différentes couches, ce qui est initialement interdit par les unités de scellement (schiste). (Le mouvement unidimensionnel est illustré pour plus de simplicité)
Gif 5. Le gif montre comment une faille, induite par des événements sismiques, se propage dans un aquifère captif. Et le fluide de l'aquifère captif remplit la zone de faille et précipite les minéraux. La minéralisation bloque tout mouvement de fluide supplémentaire. Des événements sismiques répétés peuvent déposer un gisement de minerai à structure filonienne économiquement vulnérable.

Gisements de minerai induits par les séismes

Les régions qui sont ou étaient actives sismiquement et avec la présence de zones de failles pourraient indiquer qu'il y a des gisements de minerai . Une étude de cas réalisée au Nevada, aux États-Unis, par Howald (2015) a étudié comment les fluides induits par les séismes accumulent des gisements minéraux , à savoir de l' aggloméré et de l' or , le long des espaces fournis par une zone de faille. Deux événements sismiques distincts ont été identifiés et datés par les concentrations isotopiques d'oxygène , suivis d'épisodes de migrations ascendantes de fluide hydrothermal à travers une zone de faille normale perméable. La minéralisation a commencé à avoir lieu lorsque ces fluides hydrothermaux chauds riches en silice ont rencontré l' eau météorique froide infiltrée le long de la zone de faille jusqu'à la fermeture du système d'écoulement convectif. Afin de déposer des minéraux, les événements sismiques qui apportent des fluides hydrothermaux ne sont pas le seul facteur dominant, la perméabilité de la zone de faille doit également être suffisante pour permettre l'écoulement des fluides.

Un autre exemple tiré de Sheldon (2005) montre également que le développement d'une zone de faille, en l'occurrence par décrochement , facilite la minéralisation. Une dilatation soudaine qui s'est produite avec des événements de décrochage augmente la porosité et la perméabilité le long de la zone de faille. Un déplacement plus important entraînera une augmentation plus importante de la porosité. Si l'événement de faille traverse une unité d'étanchéité qui scelle un aquifère confiné de fluides en surpression, les fluides peuvent remonter à travers la zone de faille. Ensuite, la minéralisation aura lieu le long de la zone de faille par solution de pression , réduisant la porosité de la zone de faille. Le canal d'écoulement du fluide le long de la zone de faille sera fermé lorsque les pores seront presque occupés par des minéraux de minerai nouvellement précipités. De multiples événements sismiques doivent se produire pour former ce gisement de minerai économique avec une structure filonienne.

Voir également

Les références