Dynamique des surfaces continentales : processus d'altération et d'érosion

L'altération et l'érosion des surfaces continentales sont des étapes majeures des cycles géochimiques des éléments dans les enveloppes terrestres externes. Elles jouent un rôle fondamental dans notre environnement immédiat puisqu'elles sont responsables de la formation de l'évolution ou de la destruction des sols. Les approches cristallochimiques développées au laboratoire nous permettent d'apporter des contraintes originales sur ces processus au travers de l'identification des générations de minéraux coexistant dans les profils d'altération et du traçage de ces mêmes minéraux lors de leur transfert vers le réseau hydrologique.

Elles permettent également de déterminer si ces minéraux sont des témoins hérités de processus anciens ou sont les acteurs de processus actuels. Nos travaux concernent plus particulièrement la géosphère intertropicale, eu égard à l'intensité des processus d'altération (78 KB) qui y prévalent, à la sensibilité de ces régions au réchauffement climatique et à leur importance pour le développement durable des sociétés.

La biogéochimie du fer et de l’aluminium dans le bassin amazonien est suivi au cours du transfert de ces éléments des sols aux rivières. Les échantillons de colloïdes provenant du réseau hydrographique (nappe, ruisseau, rivière) de sites représentatifs du haut bassin amazonien permettent d'obtenir des informations sur les sources des matières en suspension dérivées de l’érosion des sols en amont des rivières.

Le rôle des microorganismes dans les processus de podzolisation et d'hydromorphie nécessite d'être précisé au travers des réactions d’oxydoréduction et de biominéralisation. En effet, les environnements présentant des degrés d’hydromorphie contrastés sont des sites pertinents pour d'étudier les processus d'altération induits par des activités microbiennes.

Nous avons développé une méthode permettant de déterminer l'âge des minéraux argileux des sols latéritiques à l'aide de méthodes spectroscopiques (infrarouge, RPE). Cette approche est basée sur la mesure des quantités de défauts électroniques accumulés depuis la formation du minéral sous l'effet de la radioactivité naturelle du milieu. Ces mesures nous ont permis, dans la région de Manaus (Brésil) de mettre en évidence une relation de type "isochrone" pour les kaolinites (66 KB) des profils sédimentaires (environ 25 Ma) et un âge nettement plus jeune (6 Ma) pour les kaolinites des sols latéritiques. Ces dernières présentent cependant une concentration en dégâts d'irradiation significative, qui tend à réfuter un modèle de dissolution/recristallisation rapide les maintenant en équilibre avec les conditions actuelles du milieu. En revanche, la relative résistance de la kaolinite est susceptible de fournir, au travers de sa composition en isotopes stables de l'oxygène et de l'hydrogène, des informations paléoclimatiques.

Les processus d'altération et d'érosion en zone subtropicale impactent fortement la géochimie d'éléments traces potentiellement toxiques tels que le nickel et le chrome, au travers de processus de concentration et de mobilisation à différentes échelles. Les minerais nickélifères de Nouvelle-Calédonie représentent par exemple un risque potentiel pour les écosystèmes de l'île.  La  thèse de D. Fandeur a notamment mis en évidence des processus de libération abiotique des chromates (63 KB), forme inorganique très toxique du chrome, dans les profils latéritiques.
La poursuite de ces travaux s'appuiera notamment sur le programme d’expériences au Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (2008-2010) «Abiotic and Biotic Reactions Affecting the Geochemical Cycling of Chromium in Redox-Sensitive Surface Environments : A Comparative Study in California and New Caledonia ».