Apport des déséquilibres 238U-234U-230TH à l'étude minéralogique et géochimique des profils d'altération : Cas de deux profils latéritiques africains

• Auteur / Autrice : Olivier Dequincey
• Direction : François Chabaux, Carmen Claver
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers - Géochimie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de géochimie de la surface
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Leprun, Bruno Hamelin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Chaussidon, Raymond Montigny, Claude Hillaire-Marcel

Résumé

Les interactions eaux-roches au sein des profils d’altération sont à l’origine de flux d’éléments chimiques sous forme dissoute ou particulaire, allant des continents vers les océans. Les latérites couvrant un tiers de la surface des continents et leur mode de formation étant discuté, on se propose d’étudier de tels profils afin d’en retracer la formation et l’évolution et d’y rechercher les processus d’altération actuellement actifs. Le matériel étudié est constitué de roches totales ainsi que de fractions argileuses fines (< 0,2μm), matériel privilégié pour l’enregistrement des événements récents. L’approche combine minéralogie, géochimie analytique et géochimie isotopique. On s’intéresse tout particulièrement à l’apport des déséquilibres 238U-234U-230Th à la caractérisation des mobilités récentes. Les deux latérites étudiées sont une ferricrète du Burkina Faso et un latosol du Cameroun. Les horizons pétrographiques constitutifs des latérites semblent dériver de conditions d’altération différentes de la roche mère et non pas d’un processus progressif et continu d’altération. L’origine autochtone des cuirasses ferrugineuses est appuyée par des arguments minéralogiques et géochimiques. Les éléments chimiques sont remobilisés et redistribués lors de l’évolution des profils, comme le montre par exemple la distribution des lanthanides, ce qui perturbe aussi les signatures des systèmes isotopiques à longues périodes. Des mobilités récentes, voire actives, sont mises en évidence par les déséquilibres 238U-234U-230Th en tout point des profils. Les caractéristiques des mobilisations d’U peuvent être estimées à partir d’équations de désintégration radioactive pour des systèmes simples affectés par une mobilisation simple d’U et évoluant ensuite en système fermé. Dans le cas d’un système ouvert et soumis à la fois à un lessivage et à un apport d’U, une modélisation appropriée permet d’évaluer les caractéristiques des mobilités d’U (flux, variations). Les déséquilibres 238U-234U-230Th se révèlent être un outil adapté à la mise en évidence et à la caractérisation des mobilités chimiques récentes dans les profils d’altération. Il apparaît que des processus multiples affectent actuellement l’ensemble des horizons des latérites et participent donc aux flux chimiques issus de ces profils.

In weathering profiles, water-rock interactions generate chemical fluxes from continents to oceans, as dissolved elements or particles. Laterites cover one third of the continents’ surface and their formation processes are discussed. It is proposed to study such profiles to decipher their formation and evolution and to recognise the active weathering processes affecting them. Whole rock samples were analysed as well as fine clay fractions (< 0. 2. μm), in which essentially recent events are recorded. The study combined mineralogical, geochemical and isotopic approaches. The potentials of 238U-234U-230Th disequilibria in characterising recent mobilities were particularly considered. Two laterites were studied: a ferricrete from Burkina Faso, and a latosol from Cameroon. The superposed petrographical horizons of lateritic profiles derive from different weathering conditions of the bedrock, and not from a continuous and progressive weathering process. The autochthonous formation of the ferruginous caps is evidenced by mineralogical and geochemical arguments. Remobilization and redistribution of chemical elements occur during the evolution of the profiles, as shown by the lanthanide distribution, which also modifies the signature of long period isotopic systems. Recent, or present, chemical mobilities affect the whole profiles, as evidenced by the 238U- 234U-230Th disequilibria. The characteristics of U mobilization processes can be evaluated by use of radioactive decay equations for simple systems affected by a single U mobilization process and then evolving as closed systems. In the case of open systems affected by both U leaching and U input, an appropriate modelling allow to estimate the characteristics of U mobilities (flux, variations). The 238U-234U-230Th disequilibria are useful to detect and characterise the recent chemical mobilities affecting the weathering profiles. It appears that several processes presently affect each horizon of the lateritic profiles, and thus participate to the exported chemical fluxes.