Détermination du potentiel radiogénique québécois pour une application

en géothermie

Jean-Philippe Drolet Richard Martel

23 février 2015

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Résumé de la présentation

• Introduction

• Méthodologie

• Conclusion

• Travaux à venir

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Introduction

Les éléments radiogéniques actifs peuvent constituer une source thermique.

Les indices radiogéochimiques disponibles pour modéliser le potentiel radiogénique sont:

1) les relevés radiométriques aéroportés gamma

2) les relevés géochimiques d’uranium dans les sédiments

3) les formations du socle rocheux favorable à la présence d’uranium

Leur potentiel géothermique est quantifié à partir de travaux antécédents utilisant ces indicateurs pour le radon.

Le 222Rn est un produit de la désintégration de l’uranium-238 (238U), donc directement lié.

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Radiométrie Relevés d’équivalent uranium mesurés par radiométrie aéroportée

Figure 1 : Superposition des mesures de radon dans l’air intérieur (points noirs) aux relevés radiométriques aéroportés (zones en jaune)

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Radiométrie

Figure 2 : Concentration en radon dans l’air intérieur du sous-sol en fonction de la concentration en équivalent uranium mesurée par radiométrie aéroportée

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Radiométrie

Groupe (x en ppm d’éU)

n Médiane (Bq/m3)

25e

percentile (Bq/m3)

75e percentile (Bq/m3)

MG (Bq/m3)

ETG (Bq/m3)

% [Rn] ≥ 150 Bq/m3

% [Rn] ≥ 200 Bq/m3

% [Rn] ≥ 800 Bq/m3

0 < x < 0.75 742 57 30 122 63 2.6 18.9 12.4 0.3

0.75 ≤ x < 1.25 869 81 39 172 83 2.8 30.3 20.7 0.7

x ≥ 1.25 487 126 59 224 117 2.8 42.3 28.7 2.5

χ2 = 113,629 avec 2 degrés de liberté. (p-value = < 0.001 ; 3 groupes statistiquement distincts entre eux )

Tableau 1 : Statistiques descriptives des 3 groupes de concentration en équivalent uranium mesurée par radiométrie aéroportée obtenus à la suite des calculs d’ANOVA de Kruskal-Wallis. (modifié de Drolet et al., 2014)

Relevés d’équivalent uranium mesurés par radiométrie aéroportée

Regroupement des classes statistiquement similaires à partir des résultats des analyses de variance (ANOVA) de Kruskal-Wallis. Similarité statistique lorsque la p-value est supérieure à 0,05.

Classe avec l’activité volumique du radon la plus élevée et statistiquement distincte des deux autres. Son activité radiogénique est considérée comme étant aussi la plus élevée.

MG : moyenne géométrique ETG : écart-type géométrique

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Radiométrie

Figure 3 : Concentration en équivalent uranium mesurée par radiométrie aéroportée au Québec

Relevés d’équivalent uranium mesurés par radiométrie aéroportée

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Géochimie

Groupe (x en ppm)

n Médiane (Bq/m3)

25e

percentile (Bq/m3)

75e percentile (Bq/m3)

MG (Bq/m3)

ETG (Bq/m3)

% [Rn] ≥ 150 Bq/m3

% [Rn] ≥ 200 Bq/m3

% [Rn] ≥ 800 Bq/m3

0 < x < 10 702 66 26 143 67 2.9 23.2 16.4 0.7

10 < x < 20 260 88 41 203 93 2.9 33.1 25.8 2.7

x ≥ 20 102 195 118 358 181 3.1 61.8 48.0 7.8

χ2 = 71.743 avec 2 degrés de liberté. (p-value = < 0.001 ; 3 groupes statistiquement distincts entre eux )

MG : moyenne géométrique ETG : écart-type géométrique

Tableau 2 : Statistiques descriptives des 3 groupes de concentration en uranium interpolé à partir des relevés géochimiques obtenus à la suite des calculs d’ANOVA de Kruskal-Wallis. (modifié de Drolet et al., 2014)

Relevés géochimiques

Classe avec l’activité volumique du radon la plus élevée et statistiquement distincte des deux autres. Son activité radiogénique est considérée comme étant aussi la plus élevée.

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Géochimie Relevés géochimiques

Figure 4 : Concentration en uranium interpolée à partir des relevés géochimiques pour le Québec

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Géologie Unités géologiques propices à la présence de teneurs élevées en uranium

Provinces géologiques des Appalaches et des Basses-Terres du Saint-Laurent • shales noirs, riches en matière organique (e.g. Shales de l’Utica) ;

• roches ignées intrusives alcalines (e.g. Collines Montérégiennes) ;

• carbonatites (e.g. Oka et Saint-André-d’Argenteuil).

Bouclier canadien • Unités propices siliceuses (contenant des roches avec une teneur en silice supérieur à 65% pour les roches acides et entre 52 et 65 % pour les roches intermédiaires) ;

Figure 5 : Distribution des concentrations en uranium dans différents groupes de roches ignées (d'après Wedepohl, 1969)

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Géologie

Figure 6 : Localisation des unités géologiques propices à la présence d’uranium au Québec

Unités géologiques propices à la présence de teneurs élevées en uranium

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Potentiel radiogénique

Carte du potentiel radiogénique

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Potentiel radiogénique Potentiel radiogénique obtenu par combinaison des cartes

Figure 7 : Potentiel radiogénique déterminé à partir de 3 indicateurs radiogéochimiques

Conclusion et travaux à venir

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LIMITATIONS DU MODÈLE

• Indices radiogéochimiques superficiels.

• Couverture incomplète du territoire (radiométrie et géochimie).

• Les seuils ont été calculés à partir d’ANOVA sur des mesures de radon dans l’air intérieur des bâtiments, mais devraient être déterminés à partir de concentrations en radon dans l’air interstitiel des sols.

FORCES DU MODÈLE

• Établi l’activité radiogénique sur le territoire québécois à faible coût.

• Permet d’identifier les cibles où les modélisations/simulations, les relevés géophysiques et les forages peuvent être menés en priorité.

TRAVAUX À VENIR • Cibler des zones où une modélisation 3-D serait pertinente en incluant les

caractéristiques géologiques et structurelles détaillées (épaisseur des unités géologiques, leur pendage, présence de failles, couvert sédimentaire, etc.)

Merci