Couplage hydrodynamique dans la minéralisation des fractures médiées par des microorganismes : Formation de canaux d'écoulement des eaux souterraines auto-organisés

1 Des preuves de microorganismes fossilisés intégrés dans des veines minérales et des fractures remplies de minéraux ont été observées dans une large gamme d'environnements géologiques. Les microorganismes peuvent agir comme sites de nucléation minérale et contribuent également à la précipitation minérale en induisant des changements géochimiques locaux. Dans cette étude, nous explorons les contrôles fondamentaux sur la minéralisation induite par des microorganismes dans les fractures rocheuses. Plus précisément, nous examinons systématiquement l'influence de l'hydrodynamique (vitesse, débit et ouverture) sur la précipitation de calcite médiée par des microorganismes. Nos résultats expérimentaux démontrent qu'un mécanisme de rétroaction existe entre la réduction progressive de l'ouverture de la fracture due à la précipitation et son effet sur la vitesse locale du fluide. Cette rétroaction aboutit à des distributions de remplissage minéral qui concentrent l'écoulement dans un petit nombre de canaux auto-organisés qui restent ouverts, contrôlant finalement le profil d'ouverture final qui régit l'écoulement dans la fracture. Ce couplage hydrodynamique peut expliquer les observations sur le terrain de canaux discrets d'écoulement des eaux souterraines à l'intérieur de géométries de fractures remplies de minéraux où des preuves solides d'activité microbienne sont rapportées.