Analyse des mécanismes du lessivage des argiles dans les sols par des approches expérimentales

Analysis of clay lessivage mechanisms in soils by experimental approaches

• Auteur / Autrice : Romain Van Den Bogaert
• Direction : Sophie Cornu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géociences de l'environnement
• Date : Soutenance le 11/03/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Ackerer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Cornu, Rafael Angulo-Jaramillo, Yves Lucas, Mathieu Lamandé, Stéphane Sammartino, Eric Michel, Jérôme Labille
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rafael Angulo-Jaramillo, Yves Lucas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pédologie

Sols -- Lessivage

Argile

Mots clés libres

Argile

Lessivage

Pédogénèse

Sol

Clay

Lessivage

Pedogenesis

Soil

Résumé

Parmi les processus pédogénétiques, le lessivage des argiles dans les sols est un processus très répandu qui consiste en un transfert de particules, d’un horizon supérieur éluvié vers un horizon illuvié. Néanmoins, un certain nombre de lacunes persiste dans la compréhension de ce processus. Nous avons donc étudié : les processus d’écoulement de l’eau dans la porosité active, l’effet des cycles pluie - interpluie sur la rétention des particules, et les conséquences des perturbations physico-chimiques de la solution du sol sur la stabilité en suspension des particules de sols. Pour aborder ces différents points, nous avons fait le choix d’une approche réductionniste de laboratoire couplée à des méthodes analytiques modernes, souvent peu usitées en sciences du sol. Comme matériaux modèle, des horizons E de luvisol non remanié et des particules argileuses naturelles extraites de ces mêmes horizons ont été utilisés. Pour la première fois nous avons pu visualiser que les écoulements macroporeux préférentiels s’effectuent sous forme de ruisselets. Notre travail permet en outre, une première avancée vers l’estimation de la surface de contact eau – sol. Nous montrons que la rétention des particules s’effectue dans une zone de matrice à proximité macropores actifs, zone plus ou moins importante selon la durée de l’interpluie. Nous avons enfin montré que les variations de la concentration en calcium et du pH de la solution, consécutives à l’infiltration de l’eau de pluie dans la porosité, provoquent une évolution de l’arrangement des particules en suspension sur une échelle de temps correspondant à la durée d’un évènement pluvieux

Clay translocation is a widespread process of particle transfer from a surface eluviated horizon to a deeper illuviated horizon. Nevertheless, a number of gaps persist in understanding this process. We therefore investigated: the water flow processes in the active porosity, the effect of rain-interrain cycles on the retention of particles, and the consequences of physical and chemical disturbances of the soil solution on the stability of soil particles in suspension. To address these issues, we have made the choice of a laboratory reductionist approach coupled with modern analytical methods, poorly used in soil science. As a model materials, we used undisturbed luvisol E horizons and natural clay particles extracted from these horizons. We show experimentaly for the first time that macroporous preferential flow consist in rivulets. Our work also provides a first step towards estimating the water-soil specific surface area. We show that particle retention occurs in the matrix close to active macropores, the thickness of the concern matrix being a function of the interrain duration. Finally we have shown that the variations of the calcium concentration and pH of the soil solution, subsequent to the infiltration of rain water into the pores, cause a change in the arrangement of the particles in the soil suspension on a timescale corresponding to the duration of a rainfall event