Appauvrissement et podzolisation des latérites du bassin du Rio Negro et genèse des Podzols dans le haut bassin amazonien

par Guilherme Bueno

Thèse de doctorat en Géochimie fondamentale et appliquée

Sous la direction de Emmanuel Fritsch et de Nadia Régina Do Nascimento.


  • Résumé

    The podzols are little fertile soils with spectacular morphology presenting highly permeable upper sandy compartments and lower ones enriched in organic matter and metals. In the high rainfall region of the upper Amazon Basin, these soils show an important spatial expansion (1/3 of the Negro River watershed). They form on yellow clay-depleted laterites, which can themselves be inherited from the degradation of redder clayey laterites, located on freely drained parts of the landscapes. Soil process linked to the formation of such soils is due to the suspended groundwater suitable for the downward accumulation of organic-metallic complexes on podzolisation fronts and to the development in their upper sandy reservoir of reducing and acid conditions, unsuitable for life. This work addresses (i) the lateritic soil prior clay depletion of low plateaus in the most podzolized region in Amazon Basin, (ii) the evolution of podzols in these plateaus in relation with the river incisions and (iii) the podzol and groundwater dynamics in the major land surfaces of the Negro River watershed. The multi-scale approach developed in this work includes geochemical, petrographic and mineralogical investigations of soil samples (XRD, FTIR, SRD), soil catana studies and soil landscape unit recognition, integrating thus laboratory analyses, field survey and remote sensing image processing. The chemical and physical erosion of laterites from the edge to the central part of the plateaus with podzols affects, separately, the upper (soil) and lower sections (saprolite) of the regolith. In the upper soils, the selective dissolution of iron oxides (first hematite then goethite), followed by the weathering of kaolinitic clays in a more hydrated environment has been related to soil yellowing and clay depletion. In the lower section of the regolith, the groundwater dynamics favors the bleaching of the saprolites and the dominant lateral flows at the margin of the depressions the development of eluviated horizons. Both chemical 3 (unsaturated environment) and particulate (saturated environment) erosions generate sandy reservoirs shaped as double-tongue, which is explored by soil podzolisation. The study states the suspended groundwater for the organic-metallic complex accumulation on podzolisation fronts. It also shows the effect of river incisions on the morphology and dynamics of podzols. In semi-confined environments (plateau depressions), the podzols with the suspended groundwater develop strong reducing conditions. They are deeply impregnated by organic matters at the margin of the podzolic areas, and generate more acidic in the sandy reservoir and along the river network. Inversely, the river incisions of widely podzolised regions enhance the mineralization of organic matter and the iron oxidation at the lateral podzolic fronts (groundwater lowering), the downward and downslope development of these fronts on convex sloping sides and the supply of white sands to the rivers. At the scale of the whole Negro River watershed, the study also shows the control of rainfalls and geomorphologic surfaces (Ucayali peneplain and deposits of the Iça Formation) in the podzol development. The large extension of such formations on the Tertiary surfaces and their weak development in the Quaternary valleys and deposits suggests the appearance of podzols in the basin prior to the installation of the Modern Amazon drainage system, approximately 2. 5 Ma ago. The incision of widely podzolisaded regions in the high rainfall area of the upper Amazon Basin could have limited their lateral expansions in the landscapes and supplied on sand the major sediment traps of the Negro River (Mariuá Archipelago)


  • Résumé

    Les podzols sont des sols peu fertiles, à morphologie très spectaculaire, présentant des compartiments supérieurs sableux et des compartiments inférieurs peu perméables, enrichis en matière organique et en métaux. Dans les régions les plus pluvieuses du haut bassin amazonien, ces sols présentent une expansion spatiale très importante (1/3 de la superficie du bassin du Rio Negro). Ils se forment aux dépens de latérites jaunes sableuses, elles-mêmes issues d’une dégradation de latérites rouges plus argileuses, situées dans les positions bien drainées des paysages. La formation de ces sols est attribuée à des nappes perchées propices à l’accumulation de complexes organo-métalliques dans les fronts de podzolisation et à l’apparition dans leurs réservoirs sableux de conditions très réductrices et acides, impropres au développement de la vie. Le travail présenté dans ce mémoire traite de (i) l’appauvrissement préalable des latérites dans les paysages les plus podzolisées des bas plateaux du haut bassin amazonien, (ii) de l’évolution des podzols hydromorphes dans ces plateaux en relation avec les incisions du réseau hydrographique et (iii) de la dynamique de ces processus dans les différentes facettes des paysages du bassin du Rio Negro. Cette étude pluri-échelle intègre ainsi des caractérisations des différentes composantes du sol par des approches géochimiques pétrographiques et minéralogiques (DRX, IRTF, SRD), des études de séquence de sols et des reconnaissances d’unités de paysages, couplant ainsi approches de terrain, traitement d’images et spatialisation des structures. L’érosion accrue des latérites depuis la bordure vers la partie centrale et déprimée des plateaux à podzols affecte séparément la partie supérieure (sols) et inférieure (saprolite) des latérites. Dans la partie supérieure des latérites, la dissolution sélective des oxydes de fer (hématite puis goethite) puis des argiles kaolinitiques en milieu de plus en plus hydraté est 5 associée au jaunissement et à l’appauvrissement des sols. Dans sa partie inférieure, le développement de nappes phréatique est d’abord propice au blanchiment des saprolites et les écoulements accrus au voisinage des dépressions à podzols au développement d’horizons éluviés. Ces érosions chimiques (milieu non saturé) mais aussi particulaires (milieu saturé) génèrent des réservoirs sableux en forme de "double langue" qui sont alors exploités par la podzolisation. L’étude confirme l’importance des nappes perchées des podzols dans l’accumulation de complexes organo-métalliques dans les fronts de podzolisation. Elle souligne également l’effet des incisions du réseau hydrographique sur la morphologie et dynamique des podzols. En milieu semi confiné (dépressions des plateaux), les podzols à nappe développent des environnements fortement réducteurs. Ils sont profondément imprégnés par les matières organiques à la bordure des aires podzoliques et plus acides au voisinage des réservoirs sableux et axes de drainage. A l’inverse, l’incision de vastes aires podzoliques par les rivières favorise la minéralisation des matières organiques et l’oxydation du fer à la bordure des aires podzoliques (rabattement des nappes), une éventuelle réactivation en profondeur de la podzolisation dans les zones aval érodés et un apport de sables blancs aux rivières. A l’échelle du bassin du Rio Negro, l’étude montre le contrôle des apports pluviométriques et des surfaces d’aplanissement (Ucayali) et sédimentaires (Formation Içá) dans le développement des podzols. La forte extension de ces formations sur les surfaces du Tertiaire et leur plus faible extension dans les incisions et dépôts du Quaternaire suggèrent une apparition d’aires podzoliques dans le bassin, antérieure à la mise en place du réseau de drainage moderne du Rio Negro il y a environ 2,5 Ma. L’incision des aires les plus podzolisées dans les zones amont et plus pluvieuses du bassin aurait limité leur expansion et alimenté en sables les pièges à sédiments du lit majeur du Les podzols sont des sols peu fertiles, à morphologie très spectaculaire, présentant des compartiments supérieurs sableux et des compartiments inférieurs peu perméables, enrichis en matière organique et en métaux. Dans les régions les plus pluvieuses du haut bassin amazonien, ces sols présentent une expansion spatiale très importante (1/3 de la superficie du bassin du Rio Negro). Ils se forment aux dépens de latérites jaunes sableuses, elles-mêmes issues d’une dégradation de latérites rouges plus argileuses, situées dans les positions bien drainées des paysages. La formation de ces sols est attribuée à des nappes perchées propices à l’accumulation de complexes organo-métalliques dans les fronts de podzolisation et à l’apparition dans leurs réservoirs sableux de conditions très réductrices et acides, impropres au développement de la vie. Le travail présenté dans ce mémoire traite de (i) l’appauvrissement préalable des latérites dans les paysages les plus podzolisées des bas plateaux du haut bassin amazonien, (ii) de l’évolution des podzols hydromorphes dans ces plateaux en relation avec les incisions du réseau hydrographique et (iii) de la dynamique de ces processus dans les différentes facettes des paysages du bassin du Rio Negro. Cette étude pluri-échelle intègre ainsi des caractérisations des différentes composantes du sol par des approches géochimiques pétrographiques et minéralogiques (DRX, IRTF, SRD), des études de séquence de sols et des reconnaissances d’unités de paysages, couplant ainsi approches de terrain, traitement d’images et spatialisation des structures. L’érosion accrue des latérites depuis la bordure vers la partie centrale et déprimée des plateaux à podzols affecte séparément la partie supérieure (sols) et inférieure (saprolite) des latérites. Dans la partie supérieure des latérites, la dissolution sélective des oxydes de fer (hématite puis goethite) puis des argiles kaolinitiques en milieu de plus en plus hydraté est 5 associée au jaunissement et à l’appauvrissement des sols. Dans sa partie inférieure, le développement de nappes phréatique est d’abord propice au blanchiment des saprolites et les écoulements accrus au voisinage des dépressions à podzols au développement d’horizons éluviés. Ces érosions chimiques (milieu non saturé) mais aussi particulaires (milieu saturé) génèrent des réservoirs sableux en forme de "double langue" qui sont alors exploités par la podzolisation. L’étude confirme l’importance des nappes perchées des podzols dans l’accumulation de complexes organo-métalliques dans les fronts de podzolisation. Elle souligne également l’effet des incisions du réseau hydrographique sur la morphologie et dynamique des podzols. En milieu semi confiné (dépressions des plateaux), les podzols à nappe développent des environnements fortement réducteurs. Ils sont profondément imprégnés par les matières organiques à la bordure des aires podzoliques et plus acides au voisinage des réservoirs sableux et axes de drainage. A l’inverse, l’incision de vastes aires podzoliques par les rivières favorise la minéralisation des matières organiques et l’oxydation du fer à la bordure des aires podzoliques (rabattement des nappes), une éventuelle réactivation en profondeur de la podzolisation dans les zones aval érodés et un apport de sables blancs aux rivières. A l’échelle du bassin du Rio Negro, l’étude montre le contrôle des apports pluviométriques et des surfaces d’aplanissement (Ucayali) et sédimentaires (Formation Içá) dans le développement des podzols. La forte extension de ces formations sur les surfaces du Tertiaire et leur plus faible extension dans les incisions et dépôts du Quaternaire suggèrent une apparition d’aires podzoliques dans le bassin, antérieure à la mise en place du réseau de drainage moderne du Rio Negro il y a environ 2,5 Ma. L’incision des aires les plus podzolisées dans les zones amont et plus pluvieuses du bassin aurait limité leur expansion et alimenté en sables les pièges à sédiments du lit majeur du Rio Negro (Archipelago Mariuá)

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. ( [ ]p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 89-94

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T GLOB 2009 15
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.