Tesi sul tema "Argile – Environnement"

La distribution des qualités réservoirs dans un champ ou un aquifère peut varier rapidement verticalement et latéralement, ce qui la rend difficile à prévoir. Ce travail se focalise donc sur les phénomènes diagenétiques précoces qui sont ensuite déterminants sur la diagenèse d’enfouissement. A travers les exemples profonds de sédiments glaciaires d'un champ gazier dans l'Ordovicien et de sédiments estuariens d’âge Permien d'un champ en Australie, l'objectif est de montrer l'influence de l'environnement de dépôts sur cette diagenèse précoce et de montrer le rôle essentiel joué par les remaniements sédimentaires dans la prédiction des qualités réservoir. En particulier, les remaniements étudiés sont à l’origine de l’incorporation d’argiles au sein du sédiment qui peuvent alors former des enrobages de grains ou du tapissage de pores. Selon la nature des argiles, que ce soit de l’illite ou de la chlorite ferreuse, l’évolution diagenétique ira soit vers une destruction des qualités réservoir, soit vers une préservation à grande profondeur. Les phénomènes à l’origine de ces remaniements sont, soit associés à la redistribution des argiles par élutriation, conséquence des fortes pressions du fluide interstitiel au sein du sédiment en environnement glaciaire, soit associés au remaniement permanent des sables par les courants tidaux, la floculation des argiles et à leur agglomération aux grains détritique par des fragments de biofilms
Reservoir quality distribution in subsurface, within an aquifer, storage or a hydrocarbon bearing reservoir, is largely variable and hence, difficult to predict. This study focuses on the early diagenetic processes, which are considered as key in the next steps of the diagenesis of deeply buried reservoir. Based on the examples of sandstones deposited in glacial setting during Ordovician of a gas field in Algeria and tidal sandstones from a Permian formation in Australia, the objective is to show the role and control exerted by the depositional environment on early diagenesis, and especially the major role of sediment reworking to predict reservoir quality distribution. The studied reworking processes are responsible of clay incorporation into sand deposits, as clay coats around detrital gains or as pore linings. The nature of clay is then determinant in the diagenetic processes, as these coatings may enhance chemical compaction if illitic in nature, or reversely, may inhibit cementation and help preserving reservoir quality if they are made of ferrous chlorite. These reworkings are associated to fluid overpressure within the sediment in glacial settings, whilst they are associated to the permanent reworking of sands by tidal currents, enabling the agglomeration of clay flocs to detrital grains with biofilm elements acting as natural glue

Les effluents industriels issus des activités de textile présentent souvent une importante charge polluante colorante difficilement biodégradable. Des travaux antérieurs ont montré le potentiel des argiles naturelles non traitées à dépolluer ces effluents teinturiers alors qu’ils sont généralement composés de colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Or, les effluents contiennent également d’autres composés chimiques utilisés dans les différentes étapes du procédé de teinture, et qui sont de natures variées (sels, acides, bases, détergents, dérivés enzymatiques, etc…). Il semblerait que ces produits auxiliaires jouent un rôle dans l'adsorption de colorants anioniques sur l'argile non traitée. Cependant, aucune étude connue à ce jour, n'a porté sur l'effet des additifs de teinture dans le processus de décoloration par des absorbants en général, et par les argiles en particulier. Cette étude est la première à s’intéresser au système colorant-additif-argile. Des tests d’adsorption / désorption en batch ont été menés en considérant différents systèmes colorant-additif-argile. Les résultats des tests montrent que les additifs de type enzymatique favorisent l’adsorption de colorant anionique sur l’argile en neutralisant les charges négatives et en renforçant les liaisons argile-colorant. D’autres additifs ont un effet contraire mais n’annulent pas l’effet positif des additifs enzymatiques lorsqu’ils sont mélangés dans l’effluent. Des hypothèses d’interactions mises en jeu lors de l’adsorption de colorant ont été faites en s’aidant des résultats de la spectrométrie infra-rouge et de masse, de la zétamétrie et de la modélisation des isothermes d’adsorption
Industrial effluents from textile activities often have a high pollution load readily biodegradable. Previous work has shown the potential of natural untreated clays to clean up these dyers effluents although anionic dyes are not easily absorbable on these media. The effluents also contain other chemical compounds used in the different stages of the dyeing process, and which are of various natures (salts, acids, bases, detergents, enzyme derivatives, etc ...). It appears that these auxiliary products play a role in the adsorption of anionic dyes on untreated clay. However, no currently known study has examined the effect of the additives from the dyeing process on the adsorption of dye onto clay. This is the first study to focus on the dye-clay-additive system. Adsorption / desorption batch tests were conducted considering different dye additive-clay systems. The tests’ results show that the enzyme like additives enhance the adsorption of anionic dye on the clay by neutralizing the negative charges and reinforcing clay-dye links. Other additives have the opposite effect, but do not offset the positive effect of enzyme like additives when mixed in the effluent. Assumptions of interactions involved in dye adsorption were made with the help of the results of infrared and mass spectrometry, zetametry and the modeling of adsorption isotherms

L’utilisation de Supplementary Cementitious Materials (SCMs) en substitution du clinker est une technologie aujourd’hui bien connue qui permet de réduire le coût environnemental du ciment. Parmi les SCMs largement utilisés on retrouve les cendres volantes, les laitiers de hauts fourneaux ou encore la poudre de verre. Dans les dernières années, un intérêt grandissant s’est développé pour l’utilisation d’argiles calcinées comme ajouts cimentaires, notamment du fait de leur forte réactivité et leur grande disponibilité. Ce projet de thèse s’intéresse à l’utilisation d’argiles et de marnes calcinées comme ajouts cimentaires. L’objectif principal est d’identifier de nouveaux échantillons susceptibles de présenter un intérêt pour une utilisation comme SCMs. Pour ce faire, une approche multi-échelle macro et micro est utilisée afin d’étudier de manière précise la calcination, la réactivité pouzzolanique et le comportement en système cimentaire de ces nouveaux échantillons. Il a été possible de démontrer que les marnes (malgré leur composition minéralogique complexe) présentent un potentiel d’utilisation comme ajout cimentaire après calcination, et ce, même avec une faible proportion d’argiles. Par la suite, il a été démontré que la palygorskite est une argile à haut potentiel pour une utilisation comme ajout cimentaire après calcination, et peut être considérée comme une alternative viable au métakaolin. L’étude poussée de l’utilisation de palygorskites calcinées comme ajouts cimentaires a également permis d’apporter de nouvelles connaissances fondamentales sur la compréhension des mécanismes impliqués lors de la calcination de ce type de matériaux
The use of Supplementary Cementitious Materials (SCMs) as a substitute for clinker is a well-known technology that can reduce the environmental cost of cement. Among the SCMs widely used today are fly ash, blast furnace slag and glass powder. In recent years, there has been a growing interest in the use of calcined clays as SCMs, particularly due to their high reactivity and availability.This thesis project focuses on the use of calcined clays and marlstones as supplementary cementitious materials. The main aim is to identify new materials that could be of interest for use as SCMs. To this end, a multi-scale macro/micro approach is used to study the calcination, pozzolanic reactivity and performance in cementitious systems of these new materials. It was possible to demonstrate that marlstones (despite their complex mineralogical composition) have the potential to be used as supplementary cementitious materials after calcination, even with a low proportion of clays. Subsequently, it was shown that palygorskite is a high potential clay for use as a supplementary cementitious material after calcination, and can be considered as a viable alternative to metakaolin. The extensive study of the use of calcined palygorskites as SCMs has also provided new fundamental insights into the understanding of the mechanisms involved in the calcination of this type of material

La valorisation des co-produits riches en matières organiques et inorganiques comme additifs dans des formulations à base d’argile peut améliorer à la fois les performances mécaniques et thermiques des produits de terre cuite, de même que le bilan énergétique des procédés de fabrication de ces matériaux. Cette étude a porté sur l’incorporation de combustibles solides de récupération (CSR) dans un mélange de fabrication des produits de terre cuite pour le génie civil en étroite collaboration avec l’entreprise TERREAL dans le cadre du projet LabCom RESPECTc financé par l’ANR.Premièrement, deux CSR ont été sélectionnés et utilisés comme additifs pour améliorer les produits issus des deux gisements de mélange argileux nommés ML et MC de chez TERREAL. L’influence de la nature, du taux d’incorporation des CSR, de la granulométrie des CSR et de la nature de la matrice argileuse sur les propriétés physico-chimiques, mécaniques et thermiques des mélanges argileux/CSR a été étudiée entre 30°C et 1100°C. Dans tous les cas, l’ajout de CSR a permis d’améliorer le caractère isolant des produits de terre cuite, en diminuant leur conductivité thermique. L’ajout de CSR a aussi permis d’améliorer les propriétés mécaniques des produits, en fonction du type et du taux de CSR ajouté, du taux et de la nature (forme, taille et distribution) de la porosité créée. L’étude a démontré que les interactions entre les minéraux argileux et les éléments inorganiques des CSR avaient un impact important sur les propriétés mécaniques et thermiques. Les résultats ont montré que l’ajout de 4% en masse du CSR15-1 contenant un taux de cendres de 65,7% en masse a conduit à une augmentation de la résistance mécanique du matériau à base de la matrice argileuse ML de l’ordre de 32%. Ensuite, un modèle cinétique du frittage basé sur les variations dimensionnelles des matériaux entre 650°C et 1000°C a été développé à partir de l’analyse thermomécanique (ATM) des mélanges (avec ou sans CSR). L’objectif a été de mieux comprendre les mécanismes du frittage mis en jeu. Le modèle développé a montré une bonne adéquation avec les données expérimentales. Les résultats ont montré que l’étape du frittage thermique de ces mélanges se fait en présence d’une phase liquide et que l’ajout de CSR a permis d’accélérer la densification des matériaux. Cela a conduit à une diminution de la température usuelle de cuisson des produits de terre cuite permettant ainsi un gain énergétique non négligeable. Finalement, une étude environnementale a été réalisée lors de la cuisson des mélanges argileux/CSR. Cette étude a particulièrement été focalisée sur la contribution de CSR au bilan énergétique et à l’impact des émissions des gaz critiques tels que le CO2, le CO et l’HCl. Les résultats ont montré que les émissions de CO2 et de CO lors de la cuisson des mélanges argileux/CSR ont augmenté en raison de la décomposition thermique de la matière organique des CSR et que moins de 50% en masse du chlore a été transformé en HCl (18-31 ppm). Le bilan énergétique effectué a montré que l’ajout de CSR au sein des matrices argileuses ML ou MC compense une part non négligeable du gaz naturel usuellement utilisé comme combustible au cours de la cuisson de ces matériaux. Cela s’est traduit par une économie d’énergie thermique et une réduction des émissions de CO2 provenant de la décarbonatation de la matrice argileuse
The valorization of co-products rich in organic and inorganic materials as additives in formulations based on clay matrix can improve both the mechanical and thermal performances of ceramic materials as well as the energy balance of the manufacturing processes of these products. This study focused on the incorporation of Solid Recovered Fuels (SRF) into the clay ceramics for civil engineering in close collaboration with TERREAL as part of the ANR funded LabCom RESPECTc project. Firstly, two SRF were selected and used as additives to improve the properties of ceramic materials from to clay mixture deposits named ML and MC from TERREAL. The influence of the nature, the amount of SRF, the grain size of SRF and the nature of clay matrix on the physico-chemical, mechanical and thermal properties of the clay/SRF mixtures were studied between 30°C and 1100°C. In all cases, the addition of SRF into the clay mixture (ML or MC) has enhanced the insulating nature of the ceramic materials by reducing their thermal conductivity. The addition of SRF has also improved the mechanical properties of the ceramic materials, depending on the nature and the amount of SRF added, the rate and the nature (shape, size and distribution) of the porosity created. The study demonstrated that interactions between clay minerals and inorganic elements of SRF have a significant effect on mechanical and thermal properties. The results showed that the addition of 4 wt.% of SRF15-1 containing an ash content of 65.7 wt.% into clay matrix ML led to increase the mechanical strength of the material based on the clay matrix ML of the order of 32%. Then, a kinetic model of thermal sintering based on the dimensional variations of ceramic materials between 650°C and 1000°C was developed from thermomechanical analysis (TMA) of the clay mixtures (with or without SRF). The main objective is to better understand the mechanism of the thermal sintering involved. The model developed showed a good adequacy with the experimental data. The results showed that the thermal sintering step of these mixtures is carried out by the presence of a liquid phase and that the addition of SRF has accelerated the densification of ceramic materials. This has led to decrease the usual firing temperature of ceramic materials, allowing a significant energy savings. Finally, an environmental assessment was carried out during the firing of clay/SRF mixtures. This study was particularly focused on the contribution of SRF to the energy balance and impact of critical gas emissions such as CO2, CO and HCl. The results showed that CO2 and CO emissions during firing of clay/SRF mixtures increased due to the thermal decomposition of the organic matter of SRF and that less than 50 wt.% of chlorine was converted to HCl (18-31 ppm). The energy balance showed that the addition of SRF into the ML matrix compensates for a significant part of the natural gas usually used as fuel during firing of these ceramic materials. This was reflected by a thermal energy saving and reduction of CO2 emissions from the decarbonatation of the clay matrix

Le développement industriel et urbain accroit la pollution des eaux au Cameroun. Il faut donc rechercher des méthodes de dépollution peu onéreuses et de mise en oeuvre facile. L'objectif de ce travail était d'éliminer les métaux lourds (Cu2+, Pb2+, Hg2+, Cr3+) des eaux usées, par adsorption sur de l'argile brute ou traité thermiquement. L'argile alluviale prélevée dans la région de l'Extrême Nord du Cameroun est essentiellement composée de smectite (46%), kaolinite (38%), interstratifiés (10%) et quartz (5%). Les formules structurales sont (Si3,42Al0,58)(Al0,87Fe0,96Mg0,17)O10(OH)2(C+)0,75 , pour la smectite et Si2Al1,95Fe0,05O5(OH)4. pour la kaolinite. Les cations de métaux lourds s'adsorbent très rapidement sur l'argile brute ; la température et le pH de la solution influencent peu leur adsorption. L'affinité de l'argile pour Cu2+, et Pb2+ est très forte mais faible pour Hg2+ et Cr3+. Le mécanisme proposé est l'échange cationique et la complexation de surface pour l'adsorption de Cu2+, Pb2+ et Cr3+ et un mécanisme de spéciation pour l'adsorption de Hg2+. Les boulettes obtenues par traitement thermique de l'argile au dessus de 500°C sont stables en solution et montrent une bonne capacité d'adsorption des métaux lourds. Les boulettes sont moins efficaces que l'argile brute, mais leur utilisation, évitant la séparation solide-liquide, après adsorption est plus facile
The industrial and urban development increases the water pollution in Cameroon. It becomes imperative to develop inexpensive and easy to manage remediation methods. This work aimed at eliminating heavy metals (Cu2+, Pb2+, Hg2+, Cr3+) from water by adsorption on raw or heat treated clay. The alluvial clay sampled in the far North of Cameroon mainly contains smectite (46%), kaolinite (38%), interlayers (10%) and quartz (5%). The structural formulas are : (Si3,42Al0,58)(Al0,87Fe0,96Mg0,17)O10(OH)2(C+)0,75 for the smectite and Si2Al1,95Fe0,05O5(OH)4 for the kaolinite. The heavy metals cations fastly adsorb on raw clay, the temperature and the pH have not much influence on their adsorption. The clay affinity in relation to Cu2+, and Pb2+ is very strong whereas it is low for Hg2+, Cr3+. For the adsorption of Cu2+, Pb2+ and Cr3+ the proposed mechanisms are the cation exchange and the complexation while for the Hg2+, a mechanism of speciation is involved. The pellets obtained by thremic treatment of the clay above 500°C are stable in solution and they have a good capacity for heavy metals adsorption. Performances of the pellets are lower than those of raw clay, however, their use is easier since they do not need solid-liquid separation after adsorption

L’objectif de ce travail est l’étude des processus et des changements environnementaux récents (pendant les derniers 30000 ans) à travers leurs enregistrement sédimentaire dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire. Nous avons privilégié des méthodes permettant d’obtenir des informations sur le milieu de dépôt et la chronologie des évènements telles que : analyses des argiles, sédimentologie, magnétisme environnemental, caractéristiques isotopiques de la matière organique totale, 14C AMS. La comparaison des datations obtenues sur les coquilles fossiles et la matière organique provenant d’un même niveau sédimentaire nous a montré que l’application des corrections sur les données 14C reste difficile du fait que le bassin a contenu tantôt de l’eau douce oxygénée, tantôt de l’eau stratifiée. C’est en associant les résultats de l’étude des taux des carbonates le long des carottes aux données 14C que nous avons établi l’échelle chronologique proposée. L’étude des minéraux argileux des sédiments nous a permis de conclure que pour le nord-ouest du bassin, l’origine des sédiments à smectite doit être recherchée au nord, et non au sud du bassin versant de la Mer Noire, comme il est admis dans la littérature. Les données de magnétisme environnemental nous ont permis de mettre en évidence des variations significatives dans les conditions d’oxygénation (aérobie/anaérobie) au sommet du sédiment ou dans la colonne d’eau. Ces données magnétiques, ainsi que celles de matière organique montrent aussi des modifications des conditions de salinité dans le bassin. En conclusion nous proposons une reconstitution des conditions d’environnement au cours des derniers 30000 ans
The purpose of this study is to investigate the processes and the recent environmental changes stored in the sediments from the North-Western part of the Black Sea in the last 30,000 years. We used sedimentary cores extracted from water depths ranging from 55 to 2100 m. In order to obtain information about the depositional environment and the chronology of the events, we used different methods: clay mineralogy analysis, sedimentology, environmental magnetism, organic matter characteristics and AMS radiocarbon chronology. Radiocarbon dating of the organic matter and fossil shells was used to obtain a precise chronology of the past events. It was difficult to correct the 14C data, because of the differences between the ages of organic matter and shells that varied significantly from one sample to another. This difficulty comes from the fact that the Black Sea basin contained in some periods oxygenated fresh water and in some periods stratified salty water. The correlation between the 14C data and the carbonate content allowed us to set up a chronology of the sediments. The clay mineralogy pointed out that the sediments containing smectite were carried into the basin mainly from the North and not from the South of the drainage basin, as previous studies indicated. The environmental magnetism study helped us to determine the significant variations in the oxygenation of the sediment and of the water column (i. E. , changes between oxygenated and anoxic conditions). The magnetism study together with the organic matter characteristics also indicates changes in the salinity of the water. Our study reveals the environmental changes that have occurred during the last 30,000 years

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible
The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites

Nous avons etudie un glissement de terrain affectant le lotissement du mas d'avignonet, situe sur la rive gauche de la retenue du monteynard. Une campagne de reconnaissance in situ comportant sondages, releves geologiques, indices de mouvement, mesures inclinimetriques, topographiques et piezometriques nous a permis de mettre en evidence plusieurs surfaces de deformations. On propose des mecanismes probables de rupture de ces glissements; on definit leur geometrie et on evalue les valeurs residuelles des caracteristiques mecaniques a la rupture des argiles litees, formation a l'origine de nombreuses instabilites dans la region. On analyse la stabilite du lotissement ainsi que le role des seismes sur la stabilite a long terme du versant

La connaissance des phénomènes d'hydratation du matériau de remplissage est essentielle pour une prédiction des transferts dans les barrières ouvragées des stockages de déchets radioactifs en milieu géologique. On a développé, dans le cas isotherme, une méthode thermique de mesure continue de l'humidité sur des échantillons d'argile compactée. Cette méthode a été utilisée pour déterminer le coefficient de diffusion et la perméabilité d'un matériau argileux non gonflant (kaolinite). Son application à la bentonite (smectite) demande des développements supplémentaires du fait de la complexité du comportement de ce matériau.

Les effluents industriels issus des activités de textile présentent souvent une importante charge polluante colorante difficilement biodégradable. Des travaux antérieurs ont montré le potentiel des argiles naturelles non traitées à dépolluer ces effluents teinturiers alors qu’ils sont généralement composés de colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Or, les effluents contiennent également d’autres composés chimiques utilisés dans les différentes étapes du procédé de teinture, et qui sont de natures variées (sels, acides, bases, détergents, dérivés enzymatiques, etc…). Il semblerait que ces produits auxiliaires jouent un rôle dans l'adsorption de colorants anioniques sur l'argile non traitée. Cependant, aucune étude connue à ce jour, n'a porté sur l'effet des additifs de teinture dans le processus de décoloration par des absorbants en général, et par les argiles en particulier. Cette étude est la première à s’intéresser au système colorant-additif-argile. Des tests d’adsorption / désorption en batch ont été menés en considérant différents systèmes colorant-additif-argile. Les résultats des tests montrent que les additifs de type enzymatique favorisent l’adsorption de colorant anionique sur l’argile en neutralisant les charges négatives et en renforçant les liaisons argile-colorant. D’autres additifs ont un effet contraire mais n’annulent pas l’effet positif des additifs enzymatiques lorsqu’ils sont mélangés dans l’effluent. Des hypothèses d’interactions mises en jeu lors de l’adsorption de colorant ont été faites en s’aidant des résultats de la spectrométrie infra-rouge et de masse, de la zétamétrie et de la modélisation des isothermes d’adsorption
Industrial effluents from textile activities often have a high pollution load readily biodegradable. Previous work has shown the potential of natural untreated clays to clean up these dyers effluents although anionic dyes are not easily absorbable on these media. The effluents also contain other chemical compounds used in the different stages of the dyeing process, and which are of various natures (salts, acids, bases, detergents, enzyme derivatives, etc ...). It appears that these auxiliary products play a role in the adsorption of anionic dyes on untreated clay. However, no currently known study has examined the effect of the additives from the dyeing process on the adsorption of dye onto clay. This is the first study to focus on the dye-clay-additive system. Adsorption / desorption batch tests were conducted considering different dye additive-clay systems. The tests’ results show that the enzyme like additives enhance the adsorption of anionic dye on the clay by neutralizing the negative charges and reinforcing clay-dye links. Other additives have the opposite effect, but do not offset the positive effect of enzyme like additives when mixed in the effluent. Assumptions of interactions involved in dye adsorption were made with the help of the results of infrared and mass spectrometry, zetametry and the modeling of adsorption isotherms

D'après de nombreux auteurs, les interactions argilo-organiques, en environnement aquatique influenceraient le devenir des matières organiques (MO) lors de leur transfert vers le sédiment. Cependant, l'implication des argiles dans les mécanismes de piégeage et de préservation des composés organiques labiles n'a jamais été démontrée. Cette étude a consisté d'une part à tester la fixation de molécules organiques sur des saponites de synthèse, de charge variable, et une montmorillonite naturelle, par des approches in vitro et in vivo en milieu marin et lacustre. Et d'autre part à éprouver la stabilité des assemblages en milieu agressif. Elle montre que le mode de piégeage est restreint à l'adsorption en surface et bordure des argiles. Aucune intercalation n'a été mise en évidence. In vitro, l'adsorption est en grande partie influencée par la nature des molécules organiques et plus spécifiquement celle de leurs groupements fonctionnels. In vivo, en présence de MO naturelles complexes, les argiles privilégient les fractions organiques peu transformées diagénétiquement. La nature et les concentrations des molécules adsorbées dépendent également des propriétés de surface des minéraux. La densité des charges cationiques induit des conflits stériques qui conduisent, dans l'environnement lacustre étudié, au piégeage sélectif des molécules aromatiques sur les argiles de basse charge. La grande stabilité des assemblages argilo-organiques, éprouvée par des attaques alcalines, indique l'existence de liaisons fortes, probablement multiples, et pérennes entre argiles et MO. En adsorbant durablement les molécules organiques, les argiles réduisent leur disponibilité aux agents agressifs dans les colonnes d'eau. A l'issu de cette étude, il ressort que les interactions argilo-organiques sont un mode de préservation à part entière, au même titre que les processus de dégradation-recondensation, de sulfuration naturelle ou de préservation sélective intrinsèque, permettant le transfert de MO métabolisables vers les sédiments.

De nos jours, la gestion des déchets, comme la gestion de l'eau, constitue un souci important pour la protection de l'environnement. Beaucoup de travaux tant fondamentaux qu'appliqués ont été réalisés ces dernières années afin de développer des solutions concrètes pour améliorer la prévention de l'impact des centres de stockage de déchets sur le milieu souterrain. Habituellement, l'implantation des points de contrôles de la perméabilité d'une barrière argileuse d'un centre de stockage de déchets est faite d'une manière aléatoire ou statistique, qui ne nous permet pas toujours de détecter les éventuelles anomalies des barrières argileuses. Une hétérogénéité peut causer les principales fuites dans la couche, naturelle ou rapportée, dont l'étanchéité est la fonction principale. Cette thèse a pour principal objectif la caractérisation de l'homogénéité des performances hydrauliques des barrières de sécurité passive des centres de stockage de déchets ménagers et assimilés, basée sur l'utilisation de méthodes géophysiques. Nous présentons une méthodologie originale pour la détermination de l'implantation des points de contrôle de perméabilité, en fonction des contrastes de résistivité observés sur les cartes des résistivités de la barrière d'argile. A cet effet, nous avons réalisé des prospections géophysiques de plusieurs barrières argileuses en fond et en couverture d'alvéole de stockage, en utilisant différentes méthodes (électriques, électrostatiques et électromagnétiques). Les perméabilités ont été mesurées in situ en surface et en forage, et en laboratoire sur des prélèvements intacts. Dans cette recherche, nous définissons également un nouveau mode opératoire d'essai de perméabilité en laboratoire, en forage et en surface utilisant la méthode du choc impulsionnel (pulse test) permettant de qualifier rapidement la couche compactée et ainsi de ne pas retarder de manière excessive l'atelier de compactage
Nowadays, waste management, as water management, constitutes a major concern for the environmental protection. Many fundamental and applied works were carried out these last years in order to develop concrete solutions to improve the prevention of the impact of the domestic waste storage centers on the underground medium. Usually, the establishment of the permeability control points of clay barrier of waste storage center is done in a random or statistical way, which always does not enable us to detect the possible anomalies of the argillaceous barriers. A heterogeneity can cause the principal escapes in the natural or compacted layer, whose sealing is its principal function. This thesis has for main goal the characterization of the hydraulic performances homogeneity of the passive safety barriers of the domestic waste storage centers, based on the use of geophysical methods. We present an original methodology for the determination of the permeability control points location, according to the resistivity contrasts observed on the resistivity maps of the clay barrier. To this end, we carried out geophysical prospections of several clay barriers in the bottom and the coverage of storage centers, by using various methods (electric, electrostatic and electromagnetic). The permeabilities were measured in situ on the surface and in drilling, and in the laboratory on taking away intact samples. In this research, we also define a new permeability test procedure in the laboratory, in drillings and on the surface using the pulse test method, allowing to qualify the compacted layer quickly and thus not to delay in an excessive way compaction work

La mesure in situ de la perméabilité des sols et des matériaux utilisés dans les dispositifs d'étanchéité pour la protection du sol et des eaux souterraines est devenue une obligation règlementaire dans la législation française. Ces matériaux dont la perméabilité est généralement inferieure a 1. 10-6 m/s nécessitent l'utilisation de méthodes d'essais spécifiques. On distingue généralement deux grandes familles que sont les essais de surface au moyen d'infiltromètres a anneaux et les essais de forage, réserves a la caractérisation d'horizons en profondeur. Nous avons rédige un Etat de l'Art sur les principaux procèdes utilises en France et a l'étranger en tentant, au moyen d'essais comparatifs, de fixer leurs domaines d'application respectifs et leurs restrictions éventuelles. A partir d'appareillages nouvellement conçus tenant compte des enseignements tires des problèmes rencontres par le passe, nous proposons une analyse précise des méthodologies d'essai a charge constante, principe qui a été retenu pour la normalisation des essais. L'étude expérimentale porte sur des matériaux argileux dont les caractéristiques physiques et les perméabilités sont différentes : sols lumineux, sols argileux, sols traites a la bentonite ainsi que les geosynthétiques bentonitiques. Notre travail réside essentiellement dans une approche originale de l'interprétation des données d'infiltration obtenues durant les premières heures d'essai. Nous confrontons les méthodes d'analyse en milieu non sature et en milieu sature et jugeons les résultats obtenus par rapport a la perméabilité réelle. Toujours dans un souci de rapidité d'essai, nous proposons des développements autour de la méthode du choc impulsionnel appliquée en forage pour la caractérisation des sols. Cette méthode, par son principe, peut conduire a l'estimation de perméabilité inférieure a 1. 10-9 m/s en quelques heures ce qui revêt un intérêt majeur pour le contrôle de perméabilité en cours de chantier
Field permeability measurement of soils and materials used in containment system for protection of soils et groundwater is now a obligation in French regulation. These materials have a permeability generally Jess than 1. 10-6 m/s and need specific test methods. We distinguish traditionally two families that are shallow methods with ting infiltrometers and borehole methods more common for characterization of deeper materials. We wrote a State of the Art about the main methods used in France and abroad trying, with the help of comparative tests, to determinate their respective field of application and eventual restrictions. We propose a precise analysis of constant head test methods which was chosen for French standardization with the new apparatus we conceived from passed experiences. Experimental studies are performed on clayey soils which have different physical properties and permeability: silt, clay, sand bentonite mixtures, and also geosynthetic clay liners. Our work deal with an original analysis of infiltration data during the first hours of infiltration. We compare different unsaturated and saturated approach with the traditional methods. To manage short term tests to qualify soil liners, we propose some developments on the pressure pulse technique applied to boreholes. This method can lead to estimation of perm abilities less than 1. 10-9 m/s in a few hours what provide a great interest for permeability control during construction of soil liners

Des minéraux d’altération préservés sur Mars dans les terrains anciens semblent indiquer des environnements où l’eau liquide était relativement pérenne il y a 3,5 à 4 milliards d’années. Cependant, la nature exacte de ces environnements fait encore débat, notamment pour les plus primitifs. L’eau liquide était-elle stable en surface partout ou s’agissait-il souvent d’environnements hydrothermaux profonds ? En raison de modifications ultérieures des terrains altérés, la reconnaissance des contextes géologiques pose problème. Des minéraux d’altération ont récemment été détectés dans les terrains relativement récents de la province magmatique de Tharsis, dans la région de Noctis Labyrinthus, qui montrent une morphologie relativement préservée. L’analyse croisée de la morphologie, de la minéralogie et du contexte géologique de ces affleurements à l’échelle locale nous conduit à proposer un scénario d’altération hydrothermale, également applicable à l’échelle régionale, et nous permet de dégager des associations minéralogiques potentiellement caractéristiques, sur Mars, de ce type d’environnement. D’origine également incertaine, les sulfates des dépôts stratifiés de Valles Marineris font l’objet d’une autre contribution de cette thèse. Nous avons d’une part réalisé une cartographie mise à jour de ces sulfates grâce aux données OMEGA et d’autre part estimé leur abondance, via une approche empirique se basant sur l’acquisition au laboratoire de spectres de mélanges intimes de matériaux purs en proportions contrôlées. Le bilan de masse que nous en tirons se montre compatible avec une altération hydrothermale, et la méthode ouvre des perspectives pour des études ultérieures
Alteration minerals preserved on Mars in ancient terrains seem to indicate environments where liquid water was relatively perennial 3. 5 to 4 billion years ago. However the exact nature of these environments is still debated, notably for the most primitive. Was liquid water stable globally at the surface or were deeper hydrothermal settings often involved ? Because of subsequent modifications of altered terrains, the recognition of exact geological settings is impeded. Alteration minerals were recently detected in the relatively recent terrains of Tharsis magmatic province, in the region of Noctis Labyrinthus, terrains which show fairly well preserved morphological features. The parallel analysis of the morphology, mineralogy and geological context of these outcrops at the local scale lead us to propose a scenario based on hydrothermal alteration, which is also relevant at the regional scale, and allows us to recognize mineralogical associations that may be distinctive, on Mars, of such environments. Also equivocal, the origin of sulfates found in the layered deposits of Valles Marineris was also considered in this thesis. On one hand we built an updated map of these sulfates using OMEGA data and on another hand we estimated their abundance using an empirical approach: we took laboratory spectra of intimate mixtures of pure materials in various, controlled, relative amounts. While the resulting estimate of sulfur mass balance in itself is consistent with hydrothermal alteration, this approach also opens interesting possibilities for future studies

De nos jours les ressources en eau potable sont fortement réduites suite à une augmentation démographique accompagnée d’une forte industrialisation et d’un développement intensif de l’agriculture. Les rejets de micropolluants d’origine variable (pesticides, colorants, phénols, métaux lourds…) dans l’environnement ne cessent d’augmenter. Ces polluants, toxiques et peu dégradables, sont en général à l’origine de nombreux effets nocifs sur la santé. Ils affectent aussi directement l’équilibre des écosystèmes suite à la dégradation de la qualité des différents milieux de l’environnement (sol, eau, air). D’où le souci de développer des procédés qui œuvrent à la préservation des ressources hydriques contre la pollution par le traitement à la source des eaux polluées. L’application des adsorbants naturels et abondants comme l’argile pour le traitement des eaux est une voie légitime pour préserver le capital hydrique. C’est pourquoi le présent travail de recherche s’est articulé autour de la caractérisation physico-chimique d’une série d’argiles naturelles échantillonnées dans la région Nord du Maroc. Plusieurs techniques ont été sollicitées : La DRX, SFX, FTIR, ATG, la volumétrie d’adsorption d’azote, l’électrophorèse, outre la détermination de quelques propriétés physico-chimiques comme la CEC et le COT. Ceci nous a permis d’établir une série de données avec les différentes propriétés de ces matériaux. Elle peut être ainsi sollicitée pour orienter l’utilisation de ces matériaux selon le besoin. Dans une deuxième étape, nous avons étudié l’adsorption de l’arsenic et des contaminants organiques (le bleu de méthylène et le violet de méthylène) par les argiles
Today drinking water resources are greatly reduced due to population increase accompanied by high industrialization and intensive agricultural development. Releases of varying micropollutants (pesticides, dyes, phenols ...) in the environment are increasing. These pollutants, toxic and poorly degradable, are usually the source of many harmful health effects. They also directly affect the balance of ecosystems following the deterioration of the quality of various environmental medium (soil, water, air). Hence the concern to develop methods that work to preserve water resources against pollution by treating polluted sources. The application of natural and abundant adsorbents like clay in the water treatment is a legitimate way to preserve the water capital. That is why my research is articulated around the physicochemical characterization of a series of natural clays sampled in the northern region of Morocco. Several techniques have been sought: XRD, XRF, FTIR, TGA, The BET-N2 specific surface area, electrophoresis. Furthermore the determination of some physicochemical properties such as CEC and TOC. This allowed us to establish a database with the different properties of these materials. This database may be sought to guide the use of these materials according to their nature. In a second step, we studied the adsorption of arsenic and organic contaminants (methylene blue and methylene violet) by clays. The kinetics of equilibrium adsorbent / adsorbate is an essential step to optimize the conditions for determination of adsorption isotherms

Le développement industriel et urbain accroit la pollution des eaux au Cameroun. Il faut donc rechercher des méthodes de dépollution peu onéreuses et de mise en oeuvre facile. L'objectif de ce travail était d'éliminer les métaux lourds (Cu2+, Pb2+, Hg2+, Cr3+) des eaux usées, par adsorption sur de l'argile brute ou traité thermiquement. L'argile alluviale prélevée dans la région de l'Extrême Nord du Cameroun est essentiellement composée de smectite (46%), kaolinite (38%), interstratifiés (10%) et quartz (5%). Les formules structurales sont (Si3,42Al0,58)(Al0,87Fe0,96Mg0,17)O10(OH)2(C+)0,75 , pour la smectite et Si2Al1,95Fe0,05O5(OH)4. pour la kaolinite. Les cations de métaux lourds s'adsorbent très rapidement sur l'argile brute ; la température et le pH de la solution influencent peu leur adsorption. L'affinité de l'argile pour Cu2+, et Pb2+ est très forte mais faible pour Hg2+ et Cr3+. Le mécanisme proposé est l'échange cationique et la complexation de surface pour l'adsorption de Cu2+, Pb2+ et Cr3+ et un mécanisme de spéciation pour l'adsorption de Hg2+. Les boulettes obtenues par traitement thermique de l'argile au dessus de 500°C sont stables en solution et montrent une bonne capacité d'adsorption des métaux lourds. Les boulettes sont moins efficaces que l'argile brute, mais leur utilisation, évitant la séparation solide-liquide, après adsorption est plus facile
The industrial and urban development increases the water pollution in Cameroon. It becomes imperative to develop inexpensive and easy to manage remediation methods. This work aimed at eliminating heavy metals (Cu2+, Pb2+, Hg2+, Cr3+) from water by adsorption on raw or heat treated clay. The alluvial clay sampled in the far North of Cameroon mainly contains smectite (46%), kaolinite (38%), interlayers (10%) and quartz (5%). The structural formulas are : (Si3,42Al0,58)(Al0,87Fe0,96Mg0,17)O10(OH)2(C+)0,75 for the smectite and Si2Al1,95Fe0,05O5(OH)4 for the kaolinite. The heavy metals cations fastly adsorb on raw clay, the temperature and the pH have not much influence on their adsorption. The clay affinity in relation to Cu2+, and Pb2+ is very strong whereas it is low for Hg2+, Cr3+. For the adsorption of Cu2+, Pb2+ and Cr3+ the proposed mechanisms are the cation exchange and the complexation while for the Hg2+, a mechanism of speciation is involved. The pellets obtained by thremic treatment of the clay above 500°C are stable in solution and they have a good capacity for heavy metals adsorption. Performances of the pellets are lower than those of raw clay, however, their use is easier since they do not need solid-liquid separation after adsorption

En milieu marin, la protection contre la corrosion peut être assurée par protection cathodique. Cette technique conduit à la formation d'un dépôt isolant, appelé dépôt calco-magnésien, qui améliore le rendement de la protection. Or, il a été montré dans ces travaux, réalisés en milieu semi naturel, que la formation de ce dépôt est fortement retardée en présence d'une forte densité de sédiments marins, sans pourtant nuire à la réduction des besoins énergétiques nécessaires au maintien de la protection. Ce retard de formation a été attribué à l'action des sédiments marins sur le renforcement de la couche magnésienne qui initie la formation des dépôts calco-magnésiens. L'étude de l'influence de trois argiles (principaux composants des sédiments marins) sur la formation de ce dépôt en eau de mer artificielle a mis en avant un mode d'action différent selon l'argile étudiée. Du fait de son affinité pour le magnésium, la montmorillonite retarde la formation du dépôt calco-magnésien en renforçant la couche magnésienne in situ. La kaolinite favorise également la formation de cette couche magnésienne et conduit à un blocage de la formation du carbonate de calcium. Enfin, la chlorite, du fait de son affinité pour le calcium, accélère la formation des dépôts calco-magnésiens. L'étude en milieu semi naturel a montré que l'utilisation d'anodes sacrificielles, pour l'application de la protection cathodique, conduit à une contamination en zinc de l'eau de mer qui se transmet aux sédiments de surface. Ce zinc, sorbé sur les sédiments, est potentiellement remobilisable vers la phase aqueuse, et les sédiments deviennent alors une source potentielle de pollution
In marine environment, protection against corrosion is generally applied by cathodic protection. This technique induces the formation of an insulating deposit, named calcareous deposit, which improves protection efficiency. But, the tests realised in natural sea water indicate that the calcareous deposit formation is highly delayed when marine sediments are present, whereas the energy required for the cathodic protection are reduced. This delay might be explained by sediments presence that reinforces the Mg deposit, which initializes the calcareous deposit formation. The influence of three clays (main sediments constituents) on calcareous deposit formation in artificial sea water was studied. The results obtained depend on the clay’s nature. The affinity of montmorillonite for Mg2+ delays calcareous deposit formation by in situ Mg deposit reinforcement. Kaolinite favours this Mg deposit too and prevents the calcium carbonate deposition. Finally, the affinity of chlorite for Ca2+ speeds up the calcareous formation. Investigations in semi natural conditions show that the sacrificial anodes used induces zinc sea water contamination. The solubilized zinc can be transferred to surface sediments, which then become a secondary pollution source, as the sorbed labile zinc can be mobilized to sea water

Cette thèse s'est attachée à décrire le concept dynamique d'une activité microbiologique viable et durable en conditions de stockage géologique profond et à évaluer son impact sur les propriétés de confinement et les composants du stockage. Ainsi, dans cette étude, un modèle bactérien basé sur la ferriréduction a été choisi pour ses critères de viabilité dans le système et sa capacité à altérer les matériaux dans les conditions du stockage. Les principaux résultats de ce travail de thèse ont permis de démontrer la capacité du milieu à supporter l'activité bactérienne ferriréductrice et les conditions de son développement dans les environnements argileux profonds. Il a été clairement montré la biodisponibilité du Fe(III) structural des matériaux argileux et des oxydes de fer produits lors des processus de corrosion métallique. Dans ce système, la corrosion paraît être un facteur positif pour les activités bactériennes notamment en produisant une source énergétique, l'hydrogène. Les activités bactériennes ferriréductrices peuvent entraîner une reprise de la corrosion métallique via la consommation des oxydes de fer de la couche passivante. La conséquence directe pourrait être une diminution de la durée de vie des enveloppes métalliques de colisage. Dans le cas des matériaux argileux ferrifères, les conséquences d'une telle activité sont telles qu'elles peuvent avoir un impact sur l'ensemble de l'édifice poreux que ce soit en termes de réactivité chimique des matériaux ou de comportement physique de la barrière argileuse. Un des résultats les plus marquants est la cristallisation de nouvelles phases argileuses à des températures très basses, inférieures à 40°C, témoignant de l'influence considérable de l'activité microbienne anaérobie dans les transformations minéralogiques des minéraux argileux. De plus, il faut noter que ces expériences ont permis de visualiser pour la première fois un mécanisme de respiration bactérienne à distance via une extension de la disponibilité d'éléments essentiels, ici le Fe3+. En conclusion, ces résultats ont clairement démontré l'impact du facteur microbiologique sur la réactivité des matériaux argileux et métalliques tout en s'appuyant sur des paramètres de contrôle de l'activité bactérienne. La pertinence de la prise en compte de ces activités microbiologiques dans le cas des évaluations de sûreté d'un stockage est ainsi établie
This thesis sought to describe the dynamic concept of a viable and sustainable microbiological activity under deep geological disposal conditions and to assess its impact on containment properties and storage components. Thus, in this study, a model based on the bacterial ferric reduction was chosen for its sustainability criteria in the system and its ability to alter the materials in storage conditions. The main results of this work demonstrated the capability of the environment to stand the iron-reducing bacterial activity and the conditions of its development in the deep clay environments. The bio-availability of structural Fe (III) in clay minerals and iron oxides produced during the process of metal corrosion was clearly demonstrated. In this system, the corrosion appears to be a positive factor on bacterial activities by producing an energy source, hydrogen. The iron-reducing bacterial activities can lead to a resumption of metallic corrosion through the consumption of iron oxides in the passive film. The direct consequence would be a reduction of the lifetime of metal containers. In the case of ferric clay minerals, the consequences of such an activity are such that they can have an impact on the overall porous structure both in terms of chemical reactivity of the materials or physical behavior of the clayey barrier. One of the most significant results is the crystallization of new clay phases at very low temperatures, below 40°C, highlighting the influence of the anaerobic microbial activity in the mineralogical transformations of clay minerals. Furthermore, these experiments also allowed to visualize, for the first time, a mechanism of bacterial respiration at distance, this increases the field of the availability of essential elements as Fe3+ for bacterial growth in extreme environment. In conclusion, these results clearly showed the impact of the microbiological factor on the reactivity of clay and metal minerals, while relying on control parameters on bacterial activity. The relevance of taking into account these microbiological activities in the case of safety assessments of a repository is then established

La valorisation des co-produits riches en matières organiques et inorganiques comme additifs dans des formulations à base d’argile peut améliorer à la fois les performances mécaniques et thermiques des produits de terre cuite, de même que le bilan énergétique des procédés de fabrication de ces matériaux. Cette étude a porté sur l’incorporation de combustibles solides de récupération (CSR) dans un mélange de fabrication des produits de terre cuite pour le génie civil en étroite collaboration avec l’entreprise TERREAL dans le cadre du projet LabCom RESPECTc financé par l’ANR.Premièrement, deux CSR ont été sélectionnés et utilisés comme additifs pour améliorer les produits issus des deux gisements de mélange argileux nommés ML et MC de chez TERREAL. L’influence de la nature, du taux d’incorporation des CSR, de la granulométrie des CSR et de la nature de la matrice argileuse sur les propriétés physico-chimiques, mécaniques et thermiques des mélanges argileux/CSR a été étudiée entre 30°C et 1100°C. Dans tous les cas, l’ajout de CSR a permis d’améliorer le caractère isolant des produits de terre cuite, en diminuant leur conductivité thermique. L’ajout de CSR a aussi permis d’améliorer les propriétés mécaniques des produits, en fonction du type et du taux de CSR ajouté, du taux et de la nature (forme, taille et distribution) de la porosité créée. L’étude a démontré que les interactions entre les minéraux argileux et les éléments inorganiques des CSR avaient un impact important sur les propriétés mécaniques et thermiques. Les résultats ont montré que l’ajout de 4% en masse du CSR15-1 contenant un taux de cendres de 65,7% en masse a conduit à une augmentation de la résistance mécanique du matériau à base de la matrice argileuse ML de l’ordre de 32%. Ensuite, un modèle cinétique du frittage basé sur les variations dimensionnelles des matériaux entre 650°C et 1000°C a été développé à partir de l’analyse thermomécanique (ATM) des mélanges (avec ou sans CSR). L’objectif a été de mieux comprendre les mécanismes du frittage mis en jeu. Le modèle développé a montré une bonne adéquation avec les données expérimentales. Les résultats ont montré que l’étape du frittage thermique de ces mélanges se fait en présence d’une phase liquide et que l’ajout de CSR a permis d’accélérer la densification des matériaux. Cela a conduit à une diminution de la température usuelle de cuisson des produits de terre cuite permettant ainsi un gain énergétique non négligeable. Finalement, une étude environnementale a été réalisée lors de la cuisson des mélanges argileux/CSR. Cette étude a particulièrement été focalisée sur la contribution de CSR au bilan énergétique et à l’impact des émissions des gaz critiques tels que le CO2, le CO et l’HCl. Les résultats ont montré que les émissions de CO2 et de CO lors de la cuisson des mélanges argileux/CSR ont augmenté en raison de la décomposition thermique de la matière organique des CSR et que moins de 50% en masse du chlore a été transformé en HCl (18-31 ppm). Le bilan énergétique effectué a montré que l’ajout de CSR au sein des matrices argileuses ML ou MC compense une part non négligeable du gaz naturel usuellement utilisé comme combustible au cours de la cuisson de ces matériaux. Cela s’est traduit par une économie d’énergie thermique et une réduction des émissions de CO2 provenant de la décarbonatation de la matrice argileuse
The valorization of co-products rich in organic and inorganic materials as additives in formulations based on clay matrix can improve both the mechanical and thermal performances of ceramic materials as well as the energy balance of the manufacturing processes of these products. This study focused on the incorporation of Solid Recovered Fuels (SRF) into the clay ceramics for civil engineering in close collaboration with TERREAL as part of the ANR funded LabCom RESPECTc project. Firstly, two SRF were selected and used as additives to improve the properties of ceramic materials from to clay mixture deposits named ML and MC from TERREAL. The influence of the nature, the amount of SRF, the grain size of SRF and the nature of clay matrix on the physico-chemical, mechanical and thermal properties of the clay/SRF mixtures were studied between 30°C and 1100°C. In all cases, the addition of SRF into the clay mixture (ML or MC) has enhanced the insulating nature of the ceramic materials by reducing their thermal conductivity. The addition of SRF has also improved the mechanical properties of the ceramic materials, depending on the nature and the amount of SRF added, the rate and the nature (shape, size and distribution) of the porosity created. The study demonstrated that interactions between clay minerals and inorganic elements of SRF have a significant effect on mechanical and thermal properties. The results showed that the addition of 4 wt.% of SRF15-1 containing an ash content of 65.7 wt.% into clay matrix ML led to increase the mechanical strength of the material based on the clay matrix ML of the order of 32%. Then, a kinetic model of thermal sintering based on the dimensional variations of ceramic materials between 650°C and 1000°C was developed from thermomechanical analysis (TMA) of the clay mixtures (with or without SRF). The main objective is to better understand the mechanism of the thermal sintering involved. The model developed showed a good adequacy with the experimental data. The results showed that the thermal sintering step of these mixtures is carried out by the presence of a liquid phase and that the addition of SRF has accelerated the densification of ceramic materials. This has led to decrease the usual firing temperature of ceramic materials, allowing a significant energy savings. Finally, an environmental assessment was carried out during the firing of clay/SRF mixtures. This study was particularly focused on the contribution of SRF to the energy balance and impact of critical gas emissions such as CO2, CO and HCl. The results showed that CO2 and CO emissions during firing of clay/SRF mixtures increased due to the thermal decomposition of the organic matter of SRF and that less than 50 wt.% of chlorine was converted to HCl (18-31 ppm). The energy balance showed that the addition of SRF into the ML matrix compensates for a significant part of the natural gas usually used as fuel during firing of these ceramic materials. This was reflected by a thermal energy saving and reduction of CO2 emissions from the decarbonatation of the clay matrix

Les minéraux argileux sont omniprésents dans les environnements géologiques de surface et sub-surface du globe terrestre. Parmi eux, ceux qu'on appelle communément " argiles gonflantes " peuvent être de très petite taille (<2µm) et de fait adsorber de grandes quantités d'eau et de solutés à leurs surfaces. De ce fait, même en faible proportion, les minéraux argileux gonflants peuvent contrôler une grande partie des propriétés physiques, mécaniques et chimiques des environnements dans lesquels ils sont présents. Ce manuscrit se focalise sur différents modèles, basés sur des formalismes thermodynamiques, que l'on a proposés pour décrire et prédire les propriétés d'adsorption de ces minéraux, vis-à-vis de cations inorganiques en solution aqueuse (cations majeurs des eaux naturelles et cations traces métalliques). Des modèles d'échange d'ions, parfois dénommé modèles " macroscopiques ", tout comme des modèles de complexation de surface intégrant une description de l'interface solide/solution et de ce fait parfois nommé modèles " microscopiques " sont reportées et discutées, notamment par rapport à la bibliographie existante sur le sujet. Ces modèles, tous multi-sites et prenant en compte l'adsorption de toutes les espèces présentes dans le milieu aqueux (notamment H+), ont été contraints, quand cela était possible, par des données structurales et morphologiques des particules représentatives des conditions saturées en eau ; conditions pour lesquelles les modèles d'adsorption sont généralement proposés. Puis, la capacité d'un modèle proposé pour une montmorillonite du Wyoming (smectite basse charge) et basé sur la théorie des échangeurs d'ions à prédire les propriétés d'assemblages minéralogiques complexes pauvres en matière organique (sédiment, horizon Bt de sol) aussi bien en mode statique (batch) qu'en mode dynamique (expérience en colonne) est présentée. Nous discutons également de la capacité d'un modèle multi-site basé sur le formalisme Gaines Thomas décrivant les propriétés d'adsorption d'une vermiculite (minéral argileux gonflant haute charge) à prédire des données obtenues en régime dynamique en milieu très dilué (faible rapport solide/solution) sur ce même matériau. Pour cela, différentes études ont été réalisées soit en régime advectif/dispersif avec une poudre dispersée, soit en régime purement diffusif avec des monocristaux. Enfin, des perspectives sont présentées et concernent la capacité des modèles précédemment proposés à pouvoir contraindre les modèles de diffusion double milieu qui interpréteraient des données macroscopiques de diffusion obtenues avec des échantillons de vermiculite compactée.

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible
The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites

Cette thèse est une étude du bassin d’avant-pays de l’Oural méridional au Kazakhstan (Mougodjar) à partir de données sédimentologiques (affleurements) et de sub-surface (profils sismiques, puits). Une étude sédimentologique des séries turbiditiques d’âge Carbonifère terminal-Permien inférieur a été menée dans le Mougodjar. L’étude des dépôts a permis de caractériser les environnements des dépôts turbiditiques et de mettre en évidence des séquences de long terme se succédant du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’analyse des faciès turbiditiques montre que les séquences de long terme sont contrôlées par les fluctuations du niveau marin global sous contrôle glacio-eustatique. L’orogenèse du Permien inférieur associée à la surrection de l’Oural a contrôlé le volume et la nature des apports sédimentaires alimentant le bassin d’avant-pays. Ceci se traduit par l’importance variable des conglomérats et brèches de démantèlement du matériel volcanique et des plate-formes carbonatées situées sur les marges du bassin et par des réorganisations locales des pentes sous-marines (changements de sens des paléo-courants). Les minéraux smectitiques dominent les assemblages argileux analysés dans les séries du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’illite, la kaolinite et la chlorite sont présentes en plus faibles proportions. Les assemblages argileux indiquent une relative pérennité des apports détritiques qui varient au cours du temps selon la distribution des faciès turbiditiques. Les fluctuations climatiques n’apparaissent pas contrôler la distribution des minéraux argileux qui semble plutôt associée (1) à l’érosion de stocks argileux variés en fonction des fluctuations eustatiques et/ou (2) à la redistribution du matériel détritique le long d’un transect proximal-distal sous l’effet de processus de tri granulométrique. La distribution de la matière organique principalement marine du Dévonien moyen au Carbonifère, montre que les paléoenvironnements étaient favorables à de fortes paléo-productivité de surface probablement associées à une dysoxie/anoxie de toute ou partie de la colonne d’eau, dans un contexte de bassin marin restreint. Les plus fortes valeurs de COT (20 %) mesurées dans la coupe de Kiya (Famennien) sont pourraient être associées à un des OAEs majeurs du Dévonien, l’évènement Hangenberg, mais la précision des données biostratigraphiques disponibles ne permet pas de l’assurer. Quoi qu’il en soit, les OAE qui se succèdent au Dévonien auraient pu favoriser l’accumulation et la préservation de la matière organique dans le Dévonien du Mougodjar, en plus des facteurs physiographiques (restriction du bassin vers le sud). Les fortes concentrations en carbone organique (COT 20%) des sédiments dévoniens montrent de bonnes roches mères potentielles. Les teneurs en carbone organique, surtout d’origine terrestre, des sédiments turbiditiques permiens sont plus faibles (COT pouvant cependant atteindre 4%) mais assez élevées dans certains niveaux stratigraphiques. Les faciès silto-sableux proximaux ont livré les plus fortes concentrations en COT. Ces turbidites permiennes ont des caractéristiques de réservoirs. Elles peuvent aussi se révéler de roches-mères gas-prone potentielles. L’interprétation des données de sub-surface nous a permis de préciser la structure du bassin d’avant-pays à l’échelle de l’Oural méridional. Il est constitué de plis et de chevauchements à vergence est qui résultent d’une évolution polyphasée. Les plis s’amortissent vers l’ouest et passent à la partie peu déformée du bassin puis à la plate-forme. A partir de ces données nous avons reconstruit des schémas d’évolution tectono-sédimentaire et des cartes paléogéographiques de la partie occidentale du Mougodjar
This thesis is dedicated to the study of the foreland basin of southern Ural in Kazakhstan (Mougodjar). Sedimentological data have been collected from field investigations, and sub-surface data (seismic profiles, wells) have been studied. A sedimentological investigation of the turbidites, Carboniferous to Early Permian in age, has been performed. It allowed to characterize the environments of deposition of the turbidites and to evidence the long-term succession from uppermost Carboniferous to early Permian. The analysis of turbides indicates that the long-term sequences are controlled by global sea-level changes controlled by glacio-eustatism. The Early Permian orogeny, associated to the uplift of the Ural chain, controlled the quantity and quality of the sedimentary input sourcing the foreland basin. Important variations in the conglomeratic levels reflect (1) the erosion of material from the volcanic arc and carbonate platforms constituting the margins of the basin, and (2) local reorganizations of sub-marine slopes (changes in paleo-current directions). The smectitic minerals are the most frequent in the clay minerals assemblages reported in the uppermost Carboniferous to Early Permian sequences. Illite, Kaolinite, and chlorite are less frequently observed. This assemblage of clay minerals shows a permanence of detrital sources filling the basin. This pattern is thought to reflect a sorting effect of the clay particles along a proximal-distal transect, either than a direct paleoclimatic control. The distribution of the organic matter, mainly marine from the Middle Devonian to the Carboniferous indicates that the paleoenvironments were looked favourable to high surface paleoproductivities associated to a dysoxy/anoxy of all, or part, of the water column in the context of a restricted marine basin. The highest values of COT (20 %) found in the Kiya section (Fammenian) may be associated to a major Devonian OAE, the Hangenberg event. However, the accuracy of available biostratigraphic data does not allow to ensure such correlation. Indeed, OAE events may have favoured the accumulation and preservation of the organic matter in the Mougodjar, in addition to physiographical effects (e.g., the relative closure of the basin toward the south). The high concentration in organic carbon (COT 20%) of the Devonian sediments shows good potential source rocks. The content in organic matter, mainly from terrestrial origin, of the Permian turbidites are lower (COT reaching up to 4%), but quite high in some stratigraphic levels. The proximal silty-sandy deposits display the higher COT values. These Permian turbidites may be good reservoirs. They could also be potential gas-prone source rocks. The study of the sub-surface data allowed us to determine the structure of the foreland basin at the scale of southern Ural. It is constituted of folds and west-vergent thrusts resulting from a polyphased tectonic evolution. The folds gradually disappear toward the west passing westward either to the stable Russian platform in the north or to the eastern Pre-Caspian basin to the south. We have reconstructed the tectono-sedimentary evolution of the western Mougodjar through paleogeographic maps. Five key periods have been selected between the Devonian to early Permian period. Our reconstructions evidence two main orogenic events: (1) a first collision between the European continent and the Magnitogorsk volcanic arc in Middle Devonian, and (2) the major uralian orogeny during the Late Carboniferous to Early Permian times resulting from the collision of the European continent with the Kazakh and Siberian plates. This event originated the foreland basin, which is almost completely fulfilled by a thick detrital sequence. In Kungurian, the foreland basin is almost completely isolated and a thick evaporitic sequence deposited

La réduction des émissions de dioxyde de carbone liées à la production du ciment est un enjeu majeur pour l’industrie cimentière aujourd’hui. Environ 60% de ces émissions sont d’origine chimique et sont émis au cours d’une étape cruciale dans la fabrication du ciment : la clinkérisation. Une des solutions pour engager la réduction des émissions de CO2 liées à l’utilisation du béton est la substitution du clinker par d’autres matériaux. Depuis quelques dizaines d’années, la communauté scientifique s’intéresse particulièrement à l’utilisation des argiles calcinées, et plus spécifiquement de la métakaolinite, comme matériaux de substitution au clinker. La combinaison de ces matériaux avec du filler calcaire affiche des résultats très prometteurs en termes de performances mécaniques. Cette étude tend à démontrer que les résultats obtenus avec une argile composée avant calcination d’illite et de kaolinite sont équivalents à ceux obtenus avec une argile majoritairement kaolinitique. A travers une étude multi-échelle, ce travail montre que l’utilisation d’une argile pure n’est pas forcément nécessaire. Dans le cas des liants ternaires, les cortèges d’hydrates développés sont semblables avec l’un ou l’autre matériau argileux. L’approche performantielle adoptée pour l’évaluation de la durabilité des bétons contenant un liant ternaire montre que la carbonatation de ces bétons demande une attention particulière. De manière globale les résultats obtenus dans cette étude sont encourageants et positifs quant à l’utilisation industrielle d’argiles calcinées composites dans les ciments
The reduction of carbon dioxide emissions related to cement production is a key point for industry today. About 60% of these emissions are chemical and issued from a crucial step in cement production: clinkerization. One of the solutions to reduce carbon dioxide emissions associated with concrete is the substitution of clinker by other materials. Since some decades, scientific community is particularly interested to the use of calcined clays (and specifically metakaolin) as supplementary cementitious materials (SCM). The combination of such materials with limestone filler is very promising in terms of mechanical properties. This study aims at demonstrate that the results obtained with a clay composed of illite and kaolinite before calcination are equivalent to those observed with a clay containing only kaolinite. Through a multi-scale approach, this work shows that the use of a pure clay is not necessary. In the case of ternary binders, hydrate assemblage is similar with one or the other clay. Performance-based approach is adopted for the qualification of durability indicators for concrete containing such binders and carbonation of these concretes must be given attention. Results in this study are encouraging and promising for the industrial use of composite calcined clays in cements

Cette thèse est une étude du bassin d’avant-pays de l’Oural méridional au Kazakhstan (Mougodjar) à partir de données sédimentologiques (affleurements) et de sub-surface (profils sismiques, puits). Une étude sédimentologique des séries turbiditiques d’âge Carbonifère terminal-Permien inférieur a été menée dans le Mougodjar. L’étude des dépôts a permis de caractériser les environnements des dépôts turbiditiques et de mettre en évidence des séquences de long terme se succédant du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’analyse des faciès turbiditiques montre que les séquences de long terme sont contrôlées par les fluctuations du niveau marin global sous contrôle glacio-eustatique. L’orogenèse du Permien inférieur associée à la surrection de l’Oural a contrôlé le volume et la nature des apports sédimentaires alimentant le bassin d’avant-pays. Ceci se traduit par l’importance variable des conglomérats et brèches de démantèlement du matériel volcanique et des plate-formes carbonatées situées sur les marges du bassin et par des réorganisations locales des pentes sous-marines (changements de sens des paléo-courants). Les minéraux smectitiques dominent les assemblages argileux analysés dans les séries du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’illite, la kaolinite et la chlorite sont présentes en plus faibles proportions. Les assemblages argileux indiquent une relative pérennité des apports détritiques qui varient au cours du temps selon la distribution des faciès turbiditiques. Les fluctuations climatiques n’apparaissent pas contrôler la distribution des minéraux argileux qui semble plutôt associée (1) à l’érosion de stocks argileux variés en fonction des fluctuations eustatiques et/ou (2) à la redistribution du matériel détritique le long d’un transect proximal-distal sous l’effet de processus de tri granulométrique. La distribution de la matière organique principalement marine du Dévonien moyen au Carbonifère, montre que les paléoenvironnements étaient favorables à de fortes paléo-productivité de surface probablement associées à une dysoxie/anoxie de toute ou partie de la colonne d’eau, dans un contexte de bassin marin restreint. Les plus fortes valeurs de COT (20 %) mesurées dans la coupe de Kiya (Famennien) sont pourraient être associées à un des OAEs majeurs du Dévonien, l’évènement Hangenberg, mais la précision des données biostratigraphiques disponibles ne permet pas de l’assurer. Quoi qu’il en soit, les OAE qui se succèdent au Dévonien auraient pu favoriser l’accumulation et la préservation de la matière organique dans le Dévonien du Mougodjar, en plus des facteurs physiographiques (restriction du bassin vers le sud). Les fortes concentrations en carbone organique (COT 20%) des sédiments dévoniens montrent de bonnes roches mères potentielles. Les teneurs en carbone organique, surtout d’origine terrestre, des sédiments turbiditiques permiens sont plus faibles (COT pouvant cependant atteindre 4%) mais assez élevées dans certains niveaux stratigraphiques. Les faciès silto-sableux proximaux ont livré les plus fortes concentrations en COT. Ces turbidites permiennes ont des caractéristiques de réservoirs. Elles peuvent aussi se révéler de roches-mères gas-prone potentielles. L’interprétation des données de sub-surface nous a permis de préciser la structure du bassin d’avant-pays à l’échelle de l’Oural méridional. Il est constitué de plis et de chevauchements à vergence est qui résultent d’une évolution polyphasée. Les plis s’amortissent vers l’ouest et passent à la partie peu déformée du bassin puis à la plate-forme. A partir de ces données nous avons reconstruit des schémas d’évolution tectono-sédimentaire et des cartes paléogéographiques de la partie occidentale du Mougodjar
This thesis is dedicated to the study of the foreland basin of southern Ural in Kazakhstan (Mougodjar). Sedimentological data have been collected from field investigations, and sub-surface data (seismic profiles, wells) have been studied. A sedimentological investigation of the turbidites, Carboniferous to Early Permian in age, has been performed. It allowed to characterize the environments of deposition of the turbidites and to evidence the long-term succession from uppermost Carboniferous to early Permian. The analysis of turbides indicates that the long-term sequences are controlled by global sea-level changes controlled by glacio-eustatism. The Early Permian orogeny, associated to the uplift of the Ural chain, controlled the quantity and quality of the sedimentary input sourcing the foreland basin. Important variations in the conglomeratic levels reflect (1) the erosion of material from the volcanic arc and carbonate platforms constituting the margins of the basin, and (2) local reorganizations of sub-marine slopes (changes in paleo-current directions). The smectitic minerals are the most frequent in the clay minerals assemblages reported in the uppermost Carboniferous to Early Permian sequences. Illite, Kaolinite, and chlorite are less frequently observed. This assemblage of clay minerals shows a permanence of detrital sources filling the basin. This pattern is thought to reflect a sorting effect of the clay particles along a proximal-distal transect, either than a direct paleoclimatic control. The distribution of the organic matter, mainly marine from the Middle Devonian to the Carboniferous indicates that the paleoenvironments were looked favourable to high surface paleoproductivities associated to a dysoxy/anoxy of all, or part, of the water column in the context of a restricted marine basin. The highest values of COT (20 %) found in the Kiya section (Fammenian) may be associated to a major Devonian OAE, the Hangenberg event. However, the accuracy of available biostratigraphic data does not allow to ensure such correlation. Indeed, OAE events may have favoured the accumulation and preservation of the organic matter in the Mougodjar, in addition to physiographical effects (e.g., the relative closure of the basin toward the south). The high concentration in organic carbon (COT 20%) of the Devonian sediments shows good potential source rocks. The content in organic matter, mainly from terrestrial origin, of the Permian turbidites are lower (COT reaching up to 4%), but quite high in some stratigraphic levels. The proximal silty-sandy deposits display the higher COT values. These Permian turbidites may be good reservoirs. They could also be potential gas-prone source rocks. The study of the sub-surface data allowed us to determine the structure of the foreland basin at the scale of southern Ural. It is constituted of folds and west-vergent thrusts resulting from a polyphased tectonic evolution. The folds gradually disappear toward the west passing westward either to the stable Russian platform in the north or to the eastern Pre-Caspian basin to the south. We have reconstructed the tectono-sedimentary evolution of the western Mougodjar through paleogeographic maps. Five key periods have been selected between the Devonian to early Permian period. Our reconstructions evidence two main orogenic events: (1) a first collision between the European continent and the Magnitogorsk volcanic arc in Middle Devonian, and (2) the major uralian orogeny during the Late Carboniferous to Early Permian times resulting from the collision of the European continent with the Kazakh and Siberian plates. This event originated the foreland basin, which is almost completely fulfilled by a thick detrital sequence. In Kungurian, the foreland basin is almost completely isolated and a thick evaporitic sequence deposited

L'objectif de ce travail est l'étude des processus et des changements environnementaux récents (durant les derniers 30000 ans) à travers leurs enregistrement sédimentaire dans la zone Nord-Ouest de la Mer Noire (carottes sédimentaires prélevées à des profondeurs allant de 55 à 2100 m sous la tranche d'eau). Nous avons privilégié des méthodes permettant d'obtenir des informations sur le milieu de dépôt et la chronologie des évènements telles que : analyses des argiles, sédimentologie, magnétisme environnemental, caractéristiques isotopiques de la matière organique totale, 14C AMS. Afin d'obtenir une chronologie la plus fiable possible des évènements nous avons effectué des datations par le 14C de la matière organique et des coquilles fossiles du sédiment. La comparaison des datations obtenues sur les coquilles et la matière organique provenant d'un même niveau sédimentaire nous a montré que l'application des corrections sur les données 14C reste difficile ; cette difficulté provient du fait que le bassin a contenu tantôt de l'eau douce oxygénée, tantôt de l'eau stratifiée. C'est en associant les résultats de l'étude des taux des carbonates le long des carottes aux données 14C que nous avons établi l'échelle chronologique proposée. L'étude des minéraux argileux des sédiments nous a permis de conclure que pour le nord-ouest du bassin, l'origine des sédiments à smectite doit être recherchée au nord, et non au sud du bassin versant de la Mer Noire, comme il est admis dans la littérature. Les données de magnétisme environnemental nous ont permis de mettre en évidence des variations significatives dans les conditions d'oxygénation (aérobie/anaérobie) au sommet du sédiment ou dans la colonne d'eau. Ces données magnétiques, ainsi que celles de matière organique montrent aussi des modifications des conditions de salinité dans le bassin. En conclusion nous proposons une reconstitution des conditions d'environnement au cours des derniers 30000 ans.

Mars est un objet privilégié pour comprendre l'évolution d'une planète. Des témoins géologiques de son activité interne et des échanges surface-atmosphère sont préservés sur 4 Ga. Cette thèse étudie ces échanges au travers de la circulation des fluides dans la croûte. Le climat froid et sec de l'Amazonien (< 3 Ga) implique la condensation, sublimation et diffusion des espèces volatiles dans le régolithe. Ce paradigme est modifié par la découverte de l'importance de la convection d'air dans les sols poreux (aérothermalisme). Ce processus a été mis en évidence par l'imagerie thermique (Mars Odyssey/THEMIS) et la morphologie (e.g., Mars Express/HRSC) pour Cerberus Fossae et le volcan Arsia Mons. La période Hespérienne est marquée par la libération massive d'eau aboutissant à la formation des terrains chaotiques et des chenaux de débâcle. Nous proposons que ces objets résultent de la convection d'argiles. Cette hypothèse originale est corroborée par les détections de phyllosilicates (données CRISM et OMEGA).

La Nouvelle-Calédonie est formée sur 33% de son territoire de roches ultrabasiques enrichies en éléments traces métalliques (ETM) (Fe, Ni, Cr, Co et Mn). L’érosion de ces massifs représente une source importante de ces ETM vers le lagon, partiellement inscrit au patrimoine mondial par l’UNESCO pour sa biodiversité. La compréhension des cycles géochimiques de ces éléments toxiques apparaît donc essentielle pour évaluer les impacts possibles sur la biodiversité de cet écosystème. La spectroscopie d’absorption des rayons X a montré que la contribution des sulfures de fer est très faible, Ni et Fe sont portés par la goethite et les argiles. Ces derniers étant la phase majeure de ces deux éléments ont été identifiés comme du chrysotile, et des greens clays : une smectite (nontronite), un mica (glauconite) et une serpentine de type greenalite/berthierine. Le cycle des argiles joue donc un rôle majeur dans le cycle de Fe et de Ni mais aussi de Mn et dans une moindre mesure de Cr. La spéciation de Mn se partage entre les argiles et les carbonates alors que Cr est surtout porté par la goethite et la chromite hérité des massifs et en dernier par les argiles. Il est important de noter que Cr se trouve sous sa forme réduite correspondant à sa forme la moins toxique. L’absence de Cr(VI) est liée à l’absence des oxydes de Mn dans les sédiments, permettant de ne pas oxyder Cr(III) en Cr(VI). Enfin, les extractions chimiques montrent une biodisponibilité relativement faible de ces métaux à l’exception de Mn impliquant un piégeage efficace, limitant ainsi les impacts sur l’environnement même si les concentrations extraites sont loin d’être négligeables pour la biodiversité du lagon
New Caledonia is covered on 33% of ultramafic rocks enriched in trace metals elements (Fe, Ni, Cr, Mn and Co). The erosion of these massifs represents an important source of these trace metals towards the lagoon, partially registered on the World List Heritage by UNESCO for its biodiversity. Understanding the geochemical cycle of these toxic trace metals is essential to evaluate the potential impacts on the biodiversity of this ecosystem. X-ray absorption spectroscopy (XAS) has shown that the contribution of iron sulfides is low, Ni and Fe are bearing by goethite and clays. These latter minerals representing the major phase for the Fe and Ni speciation were identified as chrysotile and green clays: a smectite (nontronite), a mica (glauconite) and a serpentine like a greenalite/berthierine. The clay minerals cycle and the green clay plays a major role in the Fe and Ni cycle, but also in Mn and to a lesser extent in the Cr cycles. The Mn speciation is shared by the clay minerals and the carbonates species whereas Cr is bearing by goethite and chromite inherited of laterite and in lesser extent by clay minerals. Cr is totally present under the reduced form which is the less toxic form. This absence of Cr(VI) is linked to the absence of Mn oxides in sediments avoiding the oxidation of Cr(III) to Cr(VI) and thus limits the impact on the environment. Finally, the chemical extractions of these metals show a relatively low bioavailability of trace metals except for Mn implying an effective long-term trapping for trace metals and thus limiting the environmental impacts even if the concentrations extracted are not negligible and can be threaten the biodiversity of the lagoon