Milieux Poreux

Nos recherches sur les Milieux Poreux

Dernières actus

12 Juillet 2018 : Notre projet ANR CATCH (Caractérisation dynamique et modélisation des couplages structure – chimie – transport: approche multi-échelles) est financé !

1 Mai 2018 : Florian Osselin rejoint le groupe (post-doc Voltaire).

10 Mars 2018 : Myriam Agnel reçoit le prix du meilleur poster mention Géologie au  "5th Young Natural History scientists' Meeting".

Résumé de nos activités

gp-poreux-activites

International Working Group on Reactive Transport

Les transferts de chaleur et de matière sont au cœur de toutes les problématiques abordées en sciences de la Terre. La compréhension et la prédiction des dynamiques des systèmes géologiques de surface et sub-surface, façonnés par les interactions entre la géosphère, l’hydrosphère et la biosphère, nécessitent une intégration raisonnée de multiples processus physiques, chimiques et biologiques qui peuvent s’influencer mutuellement. Pour cela, le développement d'approches de modélisation s’est peu à peu imposé comme le moyen principal permettant de réaliser la jonction entre les connaissances acquises sur les processus fondamentaux pris individuellement, et les prédictions réalisées sur des systèmes complexes, à l’image de ceux étudiés en sciences de l’environnement.

Les défis scientifiques associés à ces approches demeurent nombreux du fait de problématiques de changements d’échelles, de discontinuités des conditions physico-chimiques et de couplages entre processus thermiques, hydrologiques, chimiques, mécaniques et biologiques dont les pas de temps d’intégration peuvent être différents. C’est à l’échelle des pores que ces couplages prennent toute leur signification.

Le GP Milieux poreux a pour ambition de développer des approches prédictives de modélisation transport-réactif sur une large gamme de pressions, températures, et salinité afin de couvrir les conditions supergènes à hydrothermales, en présence de solution diluées comme de saumures de sels ultra-solubles.

Pour atteindre cet objectif, l'équipe explore les couplages mécanistes (chimie-mécanique, température-transport-chimie, porosité/perméabilité-transport, porosité-réactivité), en modélisation expérimentale et numérique. Ces approches sont déclinées des propriétés fondamentales des surfaces et des interfaces aux processus prenant place à l'échelle des pores. Les modèles numériques sont utilisés pour explorer les effets de ces mécanismes élémentaires et comme outil de transfert d’échelle pour interpréter les mesures intégratrices de terrain.

Physico-chimie des surfaces

En construction

Structure et dynamique des milieux poreux

En construction

Réactivité à l'échelle du pore

En construction

Transport réactif

En construction

1 Mai 2018

Florian Osselin rejoint le groupe.

Après des études d’ingénieur à l’École supérieure de physique et de chimie industrielles, Florian a soutenu sa thèse en 2013 au Laboratoire Navier sur les conséquences mécaniques de la précipitation de sels associées au stockage géologique de dioxyde de carbone en aquifère salin. Puis, Florian a effectué un premier séjour post-doctoral à l'Université de Varsovie, pour étudier expérimentalement l'instabilité d'infiltration-réaction lors de la dissolution d'une roche par un fluide percolant, avant de rejoindre de 2016 à 2018 l'Université de Calgary, où il a effectué ses recherches sur les eaux de reflux dans le cadre de l'extraction de gas de schiste par fracturation hydraulique. Son travail à l'ISTO porte sur l'étude des processus couplés thermo-hydro-mécano-chimiques prenant place dans la zone proche des puits d'injection/extraction en géothermie. Bienvenue Florian !

10 Mars 2018

Myriam Agnel reçoit le prix du meilleur poster mention Géologie au  "5th Young Natural History scientists' Meeting". Félicitation Myriam!

1 Mars 2018

Aghiles Ferrah, étudiant en M2 en Mécanique et Énergétique de l’Université de Lorraine à Nancy, rejoint le groupe pour une durée de 6 mois. Son stage porte sur le "Piégeage du CO2 dans les aquifères profonds : étude expérimentale à l’échelle du pore". Il travaille essentiellement dans le laboratoire microfluidique à la mise en place de nouveaux micromodèles en PDMS qui lui permettront d’étudier les mécanismes de piégeages dans des pores, des successions de pores de tailles variées. Bienvenue Aghiles !

20-21 Février 2018

Nous recevons la visite du Pr. Dirk Bosbach, Dr. Felix Brandt, Dr. Guido Deissman, et Dr. Jenna Poonoosamy du "Institute of Energy and Climate Research " de Jülich (Allemagne).

2 Janvier 2018

Marion Klintzing rejoint l'équipe, embauchée en CDD à l’ISTO en tant qu’ingénieur d’études en instrumentation scientifique environnementale et techniques expérimentales. Récemment diplômée de l’Ecole Nationale supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM) de Besançon (filière Energie, transport, Environnement en spécialisation), Marion est en charge de la partie concernant l'instrumentation sur la plate-forme O-ZNS du puits d'accès en zone non saturée. Bienvenue Marion !

8 Décembre 2017

Claudie Hulin soutient sa thèse sur le "Couplage géochimie - géomécanique dans les milieux poreux insaturés. Tension capillaire - Pression de cristallisation". Félicitations Claudie !

24-27 Novembre 2017

Expériences DRX sur synchrotron à Alba (exp. 2017022082). Myriam Agnel, doctorante à l'ISTO, évalue les liens entre structure et propriétés d'échange des rouilles vertes.

7 Novembre 2017

Le dossier de Myriam Agnel a été retenu par Princeton pour un séjour de 2 fois 3 mois en tant que "Visiting Student Research Collaborator". La première visite est prévue début 2019. Myriam pourra se former aux techniques de Dynamique Moléculaire dans le groupe du Professeur Ian Bourg afin d'approfondir ses recherches sur la réactivité des rouilles vertes. Félicitations Myriam !

2-5 Octobre 2017

La première édition du colloque international "Reactive Transport for the Earth and Environmental Sciences in the 21st Century" s'est tenue à Amboise dans le cadre idyllique du Château du Clos Lucé. Ce colloque, organisé par le BRGM, le LBNL et l'ISTO et soutenu par le LABEX Voltaire et la Région Centre-Val de Loire, a rassemblé plus d'une quarantaine de spécialistes mondiaux du transport réactif pour trois jours d'échange et de présentations, et un jour de formation à la modélisation sur le code Crunchflow.

1er Octobre 2017

Myriam Agnel rejoint le GP Milieux Poreux en thèse. Ses travaux porteront sur les "Cinétiques et mécanismes des processus d’échanges anioniques dans les rouilles vertes nanocristallines". Cette thèse est co-encadrée par Christophe Tournassat (ISTO-BRGM) et Sylvain Grangeon (BRGM). Bienvenue à Myriam !

1er Septembre 2017

Sophie Roman rejoint l'ISTO et le groupe Milieux Poreux sur un poste de Maître de Conférence. Sophie est titulaire d'une thèse obtenue à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse. Elle a ensuite  rejoint le Laboratoire Charles Coulomb à Montpellier en tant que chercheuse post-doctorante, avant de prendre un poste de Research Associate à Stanford. Les compétences de Sophie permettront au groupe d'approfondir, entre autres, les études réalisées sur micro-modèles. Bienvenue à Sophie !

Agnel Myriam Doctorante
Aldana Carlos Doctorant
André Laurent Chercheur BRGM 50 % GP Biogéosystème
Azaroual Mohamed Chercheur BRGM - Directeur adjoint de l'ISTO
Bruand Ary Pr. Université d’Orléans - Président Université d’Orléans 50% GP Biogéosystèmes
Caurel Chloé Doctorante
Coquet Yves Pr. Université d’Orléans - Directeur OSUC 30 % GP Biogéosystème
Ferrah Aghiles Stagiaire Master 2
Isch Arnaud Ingénieur de recherche CNRS (CDD)
Klintzing Marion Ingénieur d'étude CNRS (CDD)
Mercury Lionel Pr. Université d'Orléans - Directeur de l'ISTO
Orucoglu Esra Post-doctorante
Osselin Florian Post-doctorant
Roman Sophie MCF Université d'Orléans
Rouet Jean-Louis Pr. Université d'Orléans
Skuratova Elena Doctorante
Tournassat Christophe Chercheur BRGM, Responsable du GP

Nos thèses en cours

Kinetics and mechanisms of anion exchange processes in nanocrystalline green rusts (Ph.D. Student: Myriam Agnel; Supervisors: Christophe Tournassat & Sylvain Grangeon)

A significant part of soil reactivity is due to layered materials such as clay minerals or oxides. Fougèrite is a layered double hydroxide discovered in a hydromorphic soil and first described by Trolard et al. (2007). This mineral is the naturally occurring form of green rusts, a corrosion product of iron pipes anteriorly described by Keller (1948). The minute size of Fougèrite leads to a large surface to volume ratio, and hence a large density of reactive border sites. This reactivity is reinforced by the lamellar structure, meaning that it is built of layers - charged positively due to isomorphic substitution and vacancies - separated by an interlayer space in which anion can be incorporated to compensate for the layer charge. This particular structure makes Fougèrite a major player in the control of (oxy)anions (e.g. Cl-, NO3-) cycling in hydromorphic soils. Fougèrite stability, and thus presence, in soil is largely controlled by redox conditions. Consequently, the presence of Fougèrite is controlled by external forcing in soil systems such as seasonal cycles or climatic changes. The quantification of the reactivity of Fougèrite is thus a key aspect in our understanding of present and future (bio)geochemical cycles of anionic compounds in soils.

The objective of this research project is to develop thermo-kinetic models of ion exchange on green rust surfaces calibrated with structural and chemical experimental data. To date, very few studies have focused on the link between crystal structure and reactivity of green rusts. A detailed study of the structure combined with ion exchange lab experiments and multi-scale numerical simulations are necessary to decipher mechanisms at work in this system.

2018

Articles

Orucoglu, E., Tournassat, C., Robinet, J.-C., Madé, B. & Lundy, M. From experimental variability to the sorption related retention parameters necessary for performance assessment models for nuclear waste disposal systems: The example of Pb adsorption on clay minerals Applied Clay Science, 163, 20-32

Debure, M., Tournassat, C., Lerouge, C., Madé, B., Robinet, J. C., Fernández, A. M., & Grangeon, S., 2018. Retention of arsenic, chromium and boron on an outcropping clay-rich rock formation (the Tégulines Clay, eastern France). Science of The Total Environment, 642, 216-229.

Marty, N. C., Grangeon, S., Elkaïm, E., Tournassat, C., Fauchet, C., & Claret, F., 2018. Thermodynamic and crystallographic model for anion uptake by hydrated calcium aluminate (AFm): an example of molybdenum. Scientific reports, 8, 7943.

Claret, F., Grangeon, S., Loschetter, A., Tournassat, C., De Nolf, W., Harker, N., Boulahya, F., Gaboreau, S., Linard, Y., Bourbon, X., others, 2018. Deciphering mineralogical changes and carbonation development during hydration and ageing of a consolidated ternary blended cement paste. IUCrJ 5.

Lerouge, C., Robinet, J.-C., Debure, M., Tournassat, C., Bouchet, A., Fernández, A.M., Flehoc, C., Guerrot, C., Kars, M., Lagroix, F., Landrein, P., Madé, B., Negrel, P., Wille, G., Claret, F., 2018. A deep alteration and oxidation profile in a shallow clay aquitard: example of the Tégulines Clay, East Paris Basin, France. Geofluids. Article ID 1606753.

Tournassat, C., Tinnacher, R.M., Grangeon, S., Davis, J.A., 2018. Modeling uranium (VI) adsorption onto montmorillonite under varying carbonate concentrations: A surface complexation model accounting for the spillover effect on surface potential. Geochimica et Cosmochimica Acta 220, 291–308.

Chapitres

Claret, F.; Marty, N. & Tournassat, C. Modeling the long-term stability of multi-barrier systems for nuclear waste disposal in geological clay formations Reactive Transport Modeling, Xiao, Y.; Whitaker, F. & Xu, T. (Eds.), John Wiley & Sons, 2018, page 395

2017

Articles

Binet, S., Joigneaux, E., Pauwels, H., Albéric, P., Fléhoc, C., Bruand, A., 2017. Water exchange, mixing and transient storage between a saturated karstic conduit and the surrounding aquifer: groundwater flow modeling and inputs from stable water isotopes. Journal of Hydrology 544, 278–289.

Bourg, I.C., Lee, S.S., Fenter, P., Tournassat, C., 2017. Stern Layer Structure and Energetics at Mica–Water Interfaces. The Journal of Physical Chemistry C 121, 9402–9412.

Chalhoub, M., Bernier, M., Coquet, Y., Philippe, M., 2017. A simple heat and moisture transfer model to predict ground temperature for shallow ground heat exchangers. Renewable Energy 103, 295–307.

Gailhanou, H., Lerouge, C., Debure, M., Gaboreau, S., Gaucher, E.C., Grangeon, S., Grenèche, J.-M., Kars, M., Madé, B., Marty, N.C.M., Warmont, F., Tournassat, C., 2017. Effects of a thermal perturbation on mineralogy and pore water composition in a clay-rock: an experimental and modeling study. Geochimica et Cosmochimica Acta 197, 193–214.

Grangeon, S., Fernandez-Martinez, A., Claret, F., Marty, N., Tournassat, C., Warmont, F., Gloter, A., 2017a. In-situ determination of the kinetics and mechanisms of nickel adsorption by nanocrystalline vernadite. Chemical Geology 459, 24–31.

Grangeon, S., Warmont, F., Tournassat, C., Lanson, B., Lanson, M., Elkam, E., Claret, F., 2017b. Nucleation and growth of feitknechtite from nanocrystalline vernadite precursor. European Journal of Mineralogy 29, 767–776.

Ma, B., Fernandez-Martinez, A., Grangeon, S., Tournassat, C., Findling, N., Claret, F., Koishi, A., Marty, N.C.M., Tisserand, D., Bureau, S., others, 2017. Evidence of Multiple Sorption Modes in Layered Double Hydroxides Using Mo As Structural Probe. Environmental Science & Technology 51, 5531–5540.

Chapitres

Hulin, C., Mercury, L., Simon, P., Shmulovich, K.I., 2017. Mechanical weakening of massive quartz due to in-pore water tension. In: Poromechanics VI. Proceedings of the Sixth Biot Conference on Poromechanics, pp. 517–525.

2016

Articles

Bergonzi, I., Mercury, L., Simon, P., Jamme, F., Shmulovich, K., 2016. Oversolubility in the microvicinity of solid–solution interfaces. Physical Chemistry Chemical Physics 18, 14874–14885.

Dixit, C., Bernard, M.-L., Sanjuan, B., André, L., Gaspard, S., 2016. Experimental study on the kinetics of silica polymerization during cooling of the Bouillante geothermal fluid (Guadeloupe, French West Indies). Chemical Geology 442, 97–112.

Filipovi, V., Cambier, P., Filipovi, L., Coquet, Y., Pot, V., Bodineau, G., Jaulin, A., Mercier, V., Houot, S., Benoit, P., 2016a. Modeling copper and cadmium mobility in an albeluvisol amended with urban waste composts. Vadose zone journal 15.

Filipovi, V., Coquet, Y., Pot, V., Matijevi, L., Cambier, P., Houot, S., Benoit, P., 2016b. Numerical simulations of isoproturon transport in conventional soil cultivation with compost obtained by urban biological waste recycling. Hrvatske vode 24, 19–28.

Guégan, R., Sueyoshi, K., Anraku, S., Yamamoto, S., Miyamoto, N., 2016. Sandwich organization of non-ionic surfactant liquid crystalline phases as induced by large inorganic K 4 Nb 6 O 17 nanosheets. Chemical Communications 52, 1594–1597.

Lassin, A., Marty, N.C., Gailhanou, H., Henry, B., Trémosa, J., Lerouge, C., Madé, B., Altmann, S., Gaucher, E.C., 2016. Equilibrium partial pressure of CO 2 in Callovian–Oxfordian argillite as a function of relative humidity: Experiments and modelling. Geochimica et Cosmochimica Acta 186, 91–104.

Léger, E., Saintenoy, A., Tucholka, P., Coquet, Y., 2016. Hydrodynamic parameters of a sandy soil determined by ground-penetrating radar monitoring of porchet infiltrations. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 9, 188–200.

Manfredi, G., Rouet, J.-L., Miller, B., Shiozawa, Y., 2016. Cosmology in one dimension: Vlasov dynamics. Physical Review E 93, 042211.

Mercury, L., Shmulovich, K.I., Bergonzi, I., Canizarès, A., Simon, P., 2016. Growing negative pressure in dissolved solutes: Raman monitoring of solvent-pulling effect. The Journal of Physical Chemistry C 120, 7697–7704.

Saheb, M., Chabas, A., Mertz, J.-D., Colas, E., Rozenbaum, O., Sizun, J.-P., Nowak, S., Gentaz, L., Verney-Carron, A., 2016. Weathering of limestone after several decades in an urban environment. Corrosion Science 111, 742–752.

Tournassat, C., Bourg, I.C., Holmboe, M., Sposito, G., Steefel, C.I., 2016a. Molecular dynamics simulations of anion exclusion in clay interlayer nanopores. Clays and Clay Minerals 64, 374–388.

Tournassat, C., Davis, J.A., Chiaberge, C., Grangeon, S., Bourg, I.C., 2016b. Modeling the acid–base properties of montmorillonite edge surfaces. Environmental Science & Technology 50, 13436–13445.