Réponse apportée par l’Andra, maître d’ouvrage :
 
Les diagraphies gamma-ray permettent de mesurer, le long de forages, le rayonnement gamma émis naturellement par les formations géologiques traversées. Les mesures se font en continue lors de la remontée d’un capteur gamma dans le forage. La variabilité du rayonnement le long du forage permet de distinguer les différentes formations géologiques et les éventuelles variations litho-stratigraphiques (sédimentaires) au sein d’une formation. La comparaison des mesures obtenues entre plusieurs forages permet d’établir les modèles géologiques (sédimentologiques et structuraux) du milieu géologique traversé, en trois dimensions. Le rayonnement gamma émis par les roches sédimentaires telles que les argilites du Callovo-Oxfordien (couche argileuse étudiée pour l’implantation du stockage profond) est lié à la présence naturelle de potassium 40 (40K), de thorium (232Th) et d’uranium (238U). Les diagraphies gamma-ray enregistrent ainsi en continu le long d’un forage les variations naturelles des teneurs en ces éléments.
 
Dans les argilites du Callovo-Oxfordien, les minéraux argileux constituent la principale source en potassium (fraction massique comprise entre 1 et 2,5 %) et en thorium (5-10 ppm, soit une fraction de 5 10-4 à 10-3 %). Les teneurs en uranium sont très faibles (1-2 ppm soit une fraction de 10-4 à 2 10-4 %) et sa présence est principalement associé à celle de la matière organique. La contribution de l’uranium étant relativement faible en comparaison de celles du thorium et du potassium, les diagraphies gamma-ray mises en œuvre dans les argilites renseignent majoritairement sur les teneurs en minéraux argileux en continu dans l’épaisseur de la couche d’argilite pour un forage et latéralement par corrélation entre différents forages la continuité de zones plus ou moins riches en minéraux argileux.
 
La composition détaillée des argilites en minéraux, notamment argileux, ainsi que la texture des argilites (disposition spatiale des minéraux entre eux) ont été obtenues par des analyses en laboratoire sur des échantillons de carottes prélevés dans des forages, suivant différentes méthodes indépendantes (diffraction des rayons X, observations aux microscopes optique et électronique, mesures de la teneur en carbonates, …). Les échantillons prélevés à intervalles réguliers (espacements allant de 1 à 3 m), sont issus d’une vingtaine de forages couvrant en verticale toute la couche du Callovo-Oxfordien et en latérale la zone étudiée pour l’implantation de l’installation souterraine de Cigéo. Au total, ce sont plus de 1 000 échantillons de Callovo-oxfordien qui ont été analysés. En complément des données diagraphiques, ces mesures minéralogiques sur échantillons ont permis d’établir le modèle 3D de composition minéralogique de la couche argileuse sur le secteur. Ce modèle souligne globalement une variabilité verticale de la composition minéralogique et une homogénéité latérale :

    •    La fraction argileuse massique représente en moyenne 42 % des minéraux (écart type de 11 %). 90% des minéraux argileux sont de l’illite et des inter-stratifiés illite/smectite, les autres minéraux argileux étant la kaolinite et la chlorite.
    •    Les carbonates représentent en moyenne 30 % des minéraux (écart type de 12%).
    •    Les tectosilicates composés essentiellement de quartz représentent en moyenne 25 % des minéraux (écart type de 8 %).
    •    Les minéraux dits accessoires dont les sulfures et les oxydes de Fer constituent moins de 4 % des minéraux.
    •    Enfin, la matière organique est présente à une teneur massique comprise entre 0,5 et 2 %. La teneur (mg/L) en Carbone Organique Total, somme totale du carbone organique, est comprise entre 0,5 et 1 %.