Impact des processus physico-chimiques eau-roche sur le comportement des isotopes du Zn et du Cu en systèmes contrôlés et naturels : application au bassin amazonien

par Damien Guinoiseau

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'environnement

Sous la direction de Marc Benedetti.


  • Résumé

    Cette thèse a pour but de préciser l'impact des interactions physico-chimiques du zinc (Zn) et du cuivre (Cu) avec les phases minérales ou organiques sur leur mobilité et leur disponibilité dans l'environnement. Afin d'identifier les principaux processus pouvant entrainer une modification de leur comportement, l'approche isotopique s'est avérée être l'outil analytique le plus adapté. Parmi les principales phases réactives présentes dans l'environnement, seul le fractionnement isotopique associé à l'adsorption du Zn sur les argiles demeure inconnu. Une détermination de celui-ci en milieu contrôlé a donc été menée sur de la kaolinite, l'argile la plus répandue en milieu tropical. Par la suite, la dynamique du Zn et du Cu a été observée dans deux environnements macroscopiques où les interactions de ces métaux avec les phases minérales ou organiques peuvent être facilitées : le bassin versant organique du Rio Negro ainsi que la zone de confluence "Encontro das Aguas" formant l'Amazone. Le bassin du Rio Negro se caractérise par un export majoritaire de Zn et du Cu sous forme colloïdale et par un contrôle prédominant par la matière organique. Le Zn dans les particules conserve néanmoins la signature acquise dans les sols et témoigne donc de l'impact du cycle pédologique sur le signal observé dans le fleuve. La zone de confluence fait se rencontrer deux rivières aux chimies contrastées (le Rio Solimôes sédimentaire et le Rio Negro organique). Du point de vue isotopique, cet environnement fonctionne tel un mélange de deux sources, conservant de ce fait le message isotopique initial. A l'opposé, les calculs de flux en amont et en aval de cette zone révèlent d'importantes pertes élémentaires (notamment du Zn et du Cu), définissant cet environnement tel un filtre géochimique avec un déphasage entre le matériel sédimentaire et dissout apporté et celui exporté.

  • Titre traduit

    Impact of water-rock physicochemical processes on the behavior of Zn and Cu isotopes in controlled and natural systems: application to the Amazon basin


  • Résumé

    This study aims at defining the impact of physico-chemical interactions of Zinc (Zn) and Copper (Cu) with minerai and organic phases on their transport and availability in the environment. To identify the main processes involving a modification of their behaviour, the isotope ratio measurement appears as the most adapted tool. Among the main reactive minerais in the environnent, only the isotope fractionation associated with Zn adsorption onto clays is missing. Its determination by laboratory experiments was led on the kaolinite clay, the most common clay in tropical regions. Thereafter, Zn and Cu were observed in two macroscopic ecosystems where metal interactions with minerai or organic constituents are facilitated: the organic Rio Negro basin and the "Encontro das Aguas" mixing zone that forms the Amazon River. The Rio Negro basin is characterized by a dominant Zn and Cu export as colloids and by a predominant control of organic matter. Nevertheless, Zn in particles preserves the signature acquired in soifs and evidences the direct link between pedological cycle and recorded riverine signal. The "Encontro das Aguas" area results from the confluence of two chemically contrasted rivers (organic-rich Rio Negro and sediment-rich Rio Solimôes). According to Zn and Cu isotope ratios, this system evolves only as an integrative mixing of sources, keeping intact the initial isotopic message. By contrast, the calculations of flux upstream and downstream of this zone reveal important ememetah losses (namely for Zn and Cu), characterizing this environment as a geochemical filter with a dephasing between the input and the output of sediment and dissolved material.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (350 p.)
  • Annexes : 260 réf. Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothêque Tnaversitaire des Grands Moulins.
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  • Cote : TS (2016) 031
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