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Technical Report NTB 92-09

Time-space continuum description of fluid rock interaction in permeable media

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On a mis au point le modèle MPATH (Multiple Reaction Path Model) pour modéliser des processus couplés dans des systèmes géologiques et techniques. D'importantes applications de MPATH consistent à modéliser l'influence qu'exerce le ciment d'un dépôt final sur la roche d'accueil environnante, ou encore l'oxydation de la pyrite dans la roche d'accueil au cours de l'exploitation d'un dépôt final. Ces applications font l'objet de différents rapports. Celui-ci décrit les bases de MPATH.

MPATH permet de résoudre les équations du transport de masse pour le transport par pure advection d'un système à plusieurs composantes, dans un milieu poreux homogène et sur des espaces de temps géologiques, compte tenu des réactions minérales. La solution des équations du transport de masse repose sur une approximation quasi stationnaire, pour laquelle l'évolution temporelle du système géochimique ainsi que les réactions chimiques dans le système à plusieurs composantes sont représentées par une série d'états stationnaires ou de chemins de réaction. Cela, en vue de la solution numérique des équations du transport de masse dans une dimension spatiale, compte tenu des réactions (irréversibles) de précipitation et de solution, ainsi que des réactions réversibles et irréversibles dans la phase aqueuse. Une représentation discrète susceptible d'adaptation permet de détecter les différentes zones de réaction sur des espaces de temps géologiques, bien qu'elles se déplacent à des vitesses extrêmement différentes et que leur extension puisse varier de plusieurs ordres de grandeur. Avec le code MPATH et pour la capacité de calcul des stations de travail aujourd'hui disponibles, il n'y a pratiquement pas de limitation au nombre d'espèces chimiques considérées. La conservation de la masse permet souvent de vérifier la précision numérique d'une solution des équations du transport de masse. Dans d'autres cas, on peut comparer la solution numérique asymptotique à la solution analytique correspondante pour des conditions locales d'équilibre avec transport par advection. Dans ce rapport, MPATH est utilisé pour la propagation de fronts redox, l'altération de l'alaskite et la transformation hydrothermale de l'alaskite dans un champ de températures qui varie dans l'espace.

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