Caractérisation large bande des propriétés diélectriques et géochimiques des matériaux argileux pour le stockage souterrain – BARRIERS

Les matériaux argileux jouent un rôle crucial dans la mise en place d'un système énergétique durable et neutre en carbone. Les formations argileuses servent de roches couvertures pour le stockage souterrain des gaz à effet de serre et des vecteurs d'énergie comme l'hydrogène, et jouent un rôle clé dans les ressources géothermiques. Pour répondre aux besoins futurs d'outils efficaces de caractérisation géophysique des strates argileuses, nous proposons de développer davantage les méthodes diélectriques à large bande. Compte tenu de leur sensibilité à des propriétés cruciales telles que la minéralogie de l'argile, la porosité, la perméabilité, la teneur en eau et la diffusivité (de surface), de leur caractère non intrusif et de leurs capacités d'imagerie en temps réel, les méthodes d'exploration géoélectriques et électromagnétiques sont des outils prometteurs pour la caractérisation des formations argileuses. Bien que l'on sache que les spectres diélectriques dans la gamme de fréquences mHz à MHz contiennent des informations précieuses sur la microstructure des matériaux argileux, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer leur utilisation à des fins d'interprétations et de prédictions quantitatives. Le projet BARRIERS, qui s'appuie sur une collaboration étroite entre des équipes de recherche françaises et allemandes possédant des compétences complémentaires dans les domaines de la géophysique et de la géochimie, vise à combler cette lacune. Le projet implique le développement de nouvelles techniques expérimentales et d'approches de modélisation numérique pour étudier la réponse diélectrique à large bande des matériaux argileux et comprendre les processus sous-jacents. En particulier, BARRIERS comprend une étude expérimentale détaillée des propriétés de surface et de la diffusion de surface dans les systèmes d'argile pure, ce qui est crucial pour modéliser avec précision les processus de conduction électrique et de polarisation contrôlés par la diffusion qui se déroulent à l'échelle nano et micro. Le projet vise à intégrer ces propriétés électriques microscopiques dans des approches de mise à l'échelle appropriées et à prédire les propriétés électriques macroscopiques mesurables des matériaux argileux. Ces prédictions seront comparées à un nouvel ensemble de données expérimentales étendues de mesures de caractérisation diélectrique et microstructurelle à large bande recueillies dans des conditions physico-chimiques variées dans la gamme de fréquences mHz à MHz. Les résultats de cette recherche contribueront à améliorer notre compréhension de base, à dériver des relations empiriques fiables et à faire progresser la caractérisation géophysique efficace des barrières d'argile dans le contexte des systèmes énergétiques neutres en carbone et durables.