Etude expérimentale de l'eau et de solutions aqueuses métastables : implications pour le milieu naturel

L’eau tensile est de l’eau liquide métastable qui persiste dans le champ de stabilité de lavapeur à pression négative, sa durée de vie est finie. Des états de traction de l’eau jusqu’à -1400 baront été mesurés de façon spécifique dans des micro-inclusions intracristallines. La nucléation devapeur (Tn) marque le retour à l’équilibre. Les effets destructeurs liés à la rupture d’états transitoiresd’eau tensile sont observés dans le milieu naturel : explosions phréato-magmatiques, geysers.Modéliser la cinétique de l’eau métastable est fondamental pour gérer les risques qui lui sontassociés. Des inclusions fluides synthétiques (IF) de composition et de densité connues, piégées dansdu quartz, ont été placées dans le champ métastable par refroidissement isochore et leurs gammesde métastabilité ont été mesurées. On montre que la traction maximale de l’eau dans chaque IFdépend de son volume et de sa forme, de la méthode de synthèse de l’IF, de la chimie des solutionsoccluses. Des expériences de durée de vie ont été ensuite réalisées sur des IF placées de 0,5° à10°C au-dessus de leurs Tn. Les 8 IF choisies rende nt compte de la diversité des formes, desvolumes, des densités et gammes de traction observées. Les résultats montrent que la durée de viede l’eau tensile en IF est d’autant plus courte que la traction de l’eau est plus forte. Une loiempirique est proposée qui permet de calculer la durée de vie de la métastabilité pour chaque IF deTn et volume fixés. Par ailleurs, nos données peuvent être rendues compatibles avec la ThéorieClassique de la Nucléation. Nos résultats montrent que l’eau dans les réservoirs poreux naturels peutrester métastable pendant des durées géologiques et ainsi, contrôler les interactions fluides-rochesdans la croûte.