Pédogenèse d'un Luvisol et spéciation du zinc

Résumé du document

La redistribution de Zn au cours de la pédogenèse a été étudiée au travers de sa spéciation dans un Luvisol forestier développé sur anomalie géochimique naturelle et présentant des teneurs élevées en Fe, Mn, P et Zn.
Ce travail repose sur une analyse de l'évolution de la composition chimique multi-élémentaire à l'échelle du solum et d'une localisation de Zn, par fractionnement granulométrique et chimique, dans les différents horizons. La nature du ou des matériau(x) parental(aux) et des processus pédologiques à l'origine de la différenciation de ce solum sont discutés.
Ainsi, les profils des éléments majeurs, traces et des terres rares dans la fraction totale montrent que le Luvisol est issu de l'altération en place de deux calcaires Sinémuriens micritiques superposés, la discontinuité géologique entre les deux étant marquée par la présence d'un lit de nodules phosphatés à la base du Lotharingien qui se retrouve de façon héritée dans le profil.
Ce solum, aujourd'hui décarbonaté, présente une forte concentration en plombs de chasse résultant de la reconcentration de Fe et Mn. Les horizons de surface sont eux appauvris en lutum, Fe et Mn.
Les extractions séquentielles montrent que la majorité de Zn est liée aux oxy-hydroxydes de fer et au résidu. Des fractionnements physiques ont montré que les nodules phosphatés et les plombs de chasse, et plus spécialement les oxy-hydroxydes de Fe et de Mn, sont les phases qui concentrent le plus Zn. La dégradation en cours des horizons de surface, et des plombs de chasse qu'ils contiennent, les ont appauvris en Zn. Un horizon profond d'Argile, au contact du calcaire sous-jacent, se caractérise par sa teneur exceptionnellement élevée en Zn, principalement sous forme d'oxy-hydroxydes de Mn et de Fe mal cristallisés. L'origine de cette concentration n'a pu être tranchée de façon définitive.

Extraits

[...] Les solutions d'extraction et de rinçage sont centrifugées et filtrées à 0,2 µm sur une membrane en acétate de cellulose. Si besoin est, les filtrats sont acidifiés à avec HNO Chem-Lab), puis conservés séparément à avant analyse de Fe, Mn et Zn par spectroscopie d'absorption atomique flamme Caractérisations minéralogiques La composition minéralogique des fractions totales, du lutum, des plombs de chasse, des nodules phosphatés, de la fraction dense de SM et des résidus d'extractions a été déterminée par diffraction des rayons X (DRX). [...]

[...] Il est situé sur une plateforme calcaire à gryphées arquées du Sinémurien. Cette formation, de 5 à 10 m d'épaisseur, est composée de bancs calcaires cristallins gris bleuté durs et compacts (85 à 95% de CaCO3, Tab. irrégulièrement intercalés entre de minces interlits marneux plus tendres. Au dessus, se développe un niveau de 1 à 3 m d'épaisseur, attribué au Lotharingien (partie supérieure du Sinémurien) et contenant à sa base des nodules phosphatés, correspondant généralement à des fossiles (Baize et Chrétien, 1994). [...]

[...] Cependant, Eu et Ce notamment présentent un comportement quelque peu différent des autres REE, ce qui provoque l'apparition d'anomalies dans les spectres normalisés. Les anomalies sont quantifiées en calculant le rapport entre la concentration normalisée de l'élément dans l'échantillon et la concentration normalisée que devrait avoir cet élément dans l'hypothèse où aucune anomalie n'existerait. Dans le cas de Ce par exemple : Anomalie = Ce/Ce* = 2 x Ce / (La + Ce représentant la concentration normalisée en Ce de l'échantillon et Ce* la concentration normalisée hypothétique en Ce que devrait avoir l'échantillon s'il n'y avait pas d'anomalie. [...]

[...] Au résidu de cette première phase, on ajoute 10 mL de HNO3 4M Chem-Lab) durant 20 min à 90°C (Chao et Sanzalone ; Hall et al., 1996) Etape 8 : le résidu de l'étape 7 est analysé comme précédemment (voir ci-dessus). L'extraction est effectuée en triplicat, sous agitation (agitateur rotatif à 30 rpm ou magnétique lors des chauffages) et à température ambiante (sauf indication contraire). Des blancs sont également réalisés. Après chaque étape, un rinçage par 20 mL d'eau MilliQ est réalisé durant 1h. [...]

[...] Vient ensuite un horizon (95-135 cm) à matrice lutique sombre, contenant quelques nodules phosphatés dégradés et riches en plombs de chasse, d'où sa dénomination Hg, pour horizon grenailleux. A partir de 135 cm, une plus grande dégradation et une matrice plus claire conduisent à le noter Hgd. A l'apparition de la nappe vers 145 cm se développe un horizon très lutique (noté horizon Argile), ocre à zones bleutées et peu calcaire. La limite avec le calcaire est ondulée, variant entre 170 et 180 cm. [...]