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L’intense altération géochimique, qui a affecté l’ensemble de la zone transcontinentale des boucliers pendant plusieurs millions d’années, a dissous partiellement la partie supérieure de la croûte continentale dont une partie des éléments résiduels (essentiellement du quartz) est aujourd’hui associée aux phases supergènes, issues de la reprécipitation à l’échelle régionale d’une partie du fer, de la silice et de l’aluminium parental. Il s’en suit la formation d’un manteau de débris parfois chapeauté par des cuirasses ferrugineuses, alumineuses ou manganésifères. Cette configuration implique une difficulté de traçage des signatures parentales des minéralisations primaires, la localisation et l’interprétation des anomalies géochimiques. En effet, les processus pédologiques et géomorphologiques, en occurrence le cuirassement, affectent l’expression de la localisation de ces anomalies. Le paysage de la zone d’étude, interprété et traduit en terme de susceptibilité à rendre d’éventuelles anomalies géochimiques, en d’autres termes du caractère résiduel ou transporté de celles-ci, donne quatre classes à potentiel de déplacement d’anomalie : (i) anomalie résiduelle, (ii) anomalie sub-résiduelle, (iii) anomalie déplacée, (iv) anomalie fortement déplacée et (ou) masquée. Une telle caractérisation et spatialisation de l’espace à prospecter constitue un support substantiel pour l’orientation des campagnes de prospections géochimiques. La cartographie des altérites doit se poser comme une composante essentielle des techniques modernes, novatrices d’exploration géochimique, qui créent le besoin croissant de mieux comprendre aussi bien la cuirasse transportée que la mesure suivant laquelle elle cache ou révèle des minéralisations en profondeur.

RÉSUMÉ Vingt-six nouveaux sites d'altérites, souvent appelées saprolites, ont été découverts sous les dépôts meubles des hauts plateaux de la Gaspésie. Ces altérites, qui appartiennent à une ancienne surface de météorisation tronquée, ont une composition minéralogique et géochimique distinctes à la fois de la roche en place et des dépôts sus-jacents. L'âge de ces altérites est probablement tertiaire. La préservation préférentielle des altérites sur les versants NNO et SSE des montagnes, c'est-à-dire en amont et en aval par rapport à l'écoulement glaciaire régional, est interprétée comme un nouvel indicateur de glaciation continentale en Gaspésie. Trois autres surfaces de météorisation stratigraphiquement plus jeunes ont été reconnues dans les dépôts sus-jacents. Ces surfaces sont: 1) la surface actuelle, 2) une surface interstadiaire et 3) une surface interglaciaire. L'âge relatif de ces surfaces de météorisation a été estimé par comparaison des caractères morphologiques, minéralogiques, géochimiques et stratigraphiques des matériaux qui leurs sont associés. 1) Les colluvions de surface, qui représentent la plus jeune surface de météorisation, n'ont été exposées qu'aux processus de météorisation postglaciaire; leurs fractions argileuses montrent un lessivage en Mn, Co1 Cu, Pb, Zn, As et U, et un enrichissement en Cr et Fe par rapport aux sédiments glaciaires sous-jacents. 2) Les dépôts de pente intertill présentent la période de météorisation précédente; ces dépôts sont formés de géli-fracts qui ne montrent aucun indice d'altération géochimique. Ils se sont formés sous un climat périglaciaire, durant un interstadiaire. 3) Les colluvions oxydées en position stratigraphique infratill représentent une troisième période de météorisation; leur degré d'altération se compare à celui des colluvions de surface exposées aux conditions climatiques actuelles et leur âge serait donc interglaciaire.

[fr] Les roches ignées du massif d’El Aouana font partie de la chaîne magmatique miocène des Maghrébides qui s’étend du nord de la Tunisie jusqu’au Maroc. Ces roches sont composées de faciès volcaniques (andésites et dacites) et subvolcaniques (microdiorites et microgranodiorites), qui ont été mis en place au sein des flyschs crétacés, oligo-miocènes et sédiments miocènes post-nappes. Les andésites sont composées de phénocristaux de plagioclase, d’amphibole et de pyroxène dans une mésostase microlithique. Les dacites sont plus riches en plagioclase avec de rare minéraux ferromagnésiens souvent altérés. Les microdiorites et microgranodiorites sont généralement à hornblende verte, plagioclase, pyroxène et rare biotite dans une mésostase microcristalline. Les résultats géochimiques montrent que ces roches sont calco-alcalines avec une affinité type-I et elles présentent un enrichissement en éléments à grand rayon ionique (LILE) et éléments de terres rares légers (LREE) par rap­port aux éléments à champs électrostatique élevé (HFSE) et aux éléments de terres rares lourds (HREE). Les anomalies négatives en Nb, P et Ti témoignent d’un magma de zones de subduction. Les observations de terrains, les données pétrographiques et géochimiques montrent que les granitoïdes miocènes d’El Aouana ont été mis en place dans un environnement post-collisionnel. Ces roches sont similaires aux granitoïdes métalumineux, post-collisionnels de l’Algérie du nord, considérés comme dérivés d’une source mantellique métasomatisée suite au processus de ‘slab break-off’ sous la marge nord-africaine.

Greenstone belts are long, curvilinear accumulations of mainly volcanic rocks within Archean granite−greenstone terranes, and are subdivided into two geochemical types: komatiite−tholeiite sequences and bimodal sequences. In rare instances where basement is preserved, the basement is unconformably overlain by platform to rift sequences consisting of quartzite, carbonate, komatiite and/or tholeiite. The komatiite−tholeiite sequences consist of km-scale thicknesses of tholeiites, minor intercalated komatiites, and smaller volumes of felsic volcanic rocks. The bimodal sequences consist of basal tholeiitic flows succeeded upward by lesser volumes of felsic volcanic rocks. The two geochemical types are unconformably overlain by successor basin sequences containing alluvial–fluvial clastic metasedimentary rocks and associated calc-alkaline to alkaline volcanic rocks. Stratigraphically controlled geochemical sampling in the bimodal sequences has shown the presence of Fe-enrichment cycles in the tholeiites, as well as monotonous thicknesses of tholeiitic flows having nearly constant MgO, which is explained by fractionation and replenishment of the magma chamber with fresh mantle-derived material. Geochemical studies reveal the presence of boninites associated with the komatiites, in part a result of alteration or contamination of the komatiites. Within the bimodal sequences there are rare occurrences of adakites, Nb-enriched basalts and magnesian andesites. The greenstone belts are engulfed by granitoid batholiths ranging from soda-rich tonalite−trondhjemite−granodiorite to later, more potassic granitoid rocks. Archean greenstone belts exhibit a unique structural style not found in younger orogens, consisting of alternating granitoid-cored domes and volcanic-dominated keels. The synclinal keels are cut by major transcurrent shear zones. Metamorphic patterns indicate that low pressure metamorphism of the greenstones is centred on the granitoid batholiths, suggesting a central role for the granitoid rocks in metamorphosing the greenstones. Metamorphic patterns also show that the proportion of greenstones in granite−greenstone terranes diminishes with deeper levels of exposure. Evidence is presented on both sides of the intense controversy as to whether greenstone belts are the product of modern plate tectonic processes complete with subduction, or else the product of other, lateral tectonic processes driven by the ‘mantle wind.’ Given that numerous indicators of plate tectonic processes – structural style, rock types, and geochemical features − are unique to the Archean, it is concluded that the evidence is marginally in favour of non-actualistic tectonic processes in Archean granite−greenstone terranes.RÉSUMÉLes ceintures de roches vertes sont des accumulations longiformes et curvilinéaires, principalement composées de roches volcaniques au sein de terranes granitique archéennes, et étant subdivisées en deux types géochimiques: des séquences à komatiite–tholéite et des séquences bimodales. En de rares occasions, lorsque le socle est préservé, ce dernier est recouvert en discordance par des séquences de plateforme ou de rift, constituées de quartzite, carbonate, komatiite et/ou de tholéiite. Les séquences de komatiite-tholéiite forment des épaisseurs kilométriques de tholéiite, des horizons mineurs de komatiites, et des volumes de moindre importance de roches volcaniques felsiques. Les séquences bimodales sont constituées à la base, de coulées tholéiitiques surmontées par des volumes mineurs de roches volcaniques felsiques. Ces deux types géochimiques sont recouverts en discordance par des séquences de bassins en succession contenant des roches métasédimentaires clastiques fluvio-alluvionnaires associées à des roches volcaniques calco-alcalines à alcalines. Un échantillonnage à contrôle stratigraphique des séquences bimodales a révélé la présence de cycles d’enrichissement en Fe dans les tholéiites, ainsi que des épaisseurs continues d’épanchements tholéiitiques ayant des valeurs presque constante en MgO, qui s’explique par la cristallisation fractionnée et le réapprovisionnement de la chambre magmatique par du matériel mantélique. Les études géochimiques montrent la présence de boninites associées aux komatiites, résultant en partie de l’altération ou de la contamination des komatiites. Au sein des séquences bimodales, on retrouve en de rares occasions des adakites, des basaltes enrichis en Nb et des andésites magnésiennes. Les ceintures de roches vertes sont englouties dans des batholites granitoïdes de composition passant des tonalites−trondhjémites−granodiorites enrichies en sodium, à des roches granitoïdes tardives plus potassiques. Les ceintures de roches vertes archéennes montrent un style structural unique que l’on ne retrouve pas dans des orogènes plus jeunes, et qui est constitué d’alternances de dômes à cœur granitoïdes et d`affaissements principalement composés de roches volcaniques. Les synclinaux formant les affaissements sont recoupés par de grandes zones de cisaillement. Les profils métamorphiques indiquent que le métamorphisme de basse pression des roches vertes est centré sur les batholites, indiquant un rôle central des roches granitoïdes durant le métamorphisme des roches vertes. Les profils métamorphiques montrent également que la proportion de roches vertes dans les terranes granitiques diminue avec l’exposition des niveaux plus profonds. On présente les arguments des deux côtés de l’intense controverse voulant que les ceintures de roches vertes soient le produit de processus moderne de la tectonique des plaques incluant la subduction, ou alors le produit d’autres processus tectoniques découlant du « flux mantélique ». Étant donné la présence des indicateurs des processus de tectonique des plaques – style structural, les types de roches, et les caractéristiques géochimiques – ne se retrouvent qu’à l’Archéen, nous concluons que les indices favorisent légèrement l’option de processus tectoniques non-actuels dans les terranes granitiques de roches vertes à l’Archéen.

Les PCB représentent un groupe de substances chimiques chlorées particulièrement rémanent dans l'environnement. La production mondiale cumulée est évaluée à 1 200 000 tonnes et environ 30 % de cette production sont dispersés dans l'environnement, essentiellement dans le milieu océanique. La distribution de ces substances dans l'environnement aquatique est fonction des mécanismes d'échanges aux interfaces eau/atmosphère, eau/sédiment, aux processus de transformation abiotiques et biotiques, et aux processus de bioconcentration dans les organismes vivants. Les travaux réalisés depuis une vingtaine d'années permettent de décrire assez précisément le cycle biogéochimique des PCB dans le milieu océanique. La contamination du milieu marin côtier français est examinée plus particulièrement. La production totale des PCB en France est estimée à 123 000 tonnes et les apports polluants vers le milieu marin côtier, par les fleuves et l'atmosphère, sont évalués entre 2,5 et 3,0 tonnes par an. Les zones côtières les moins touchées par la contamination des PCB sont localisées en Manche sur le littoral nord de la Bretagne jusqu'en Normandie (Ouest Contentin) et en Méditerranée sur le littoral est de la Corse. La zone la plus contaminée est l'estuaire et la baie de Seine qui reçoivent les apports contaminants fluviaux de la Seine. De fortes contaminations sont également observées dans les zones industrielles et urbaines, et dans les secteurs qui reçoivent les effluents urbains non traités (ex : Marseille).Plusieurs études réalisées régulièrement suggèrent une décroissance générale des niveaux de contamination le long du littoral français depuis une décennie.

La première des deux parties de cette synthèse bibliographique sur la genèse des débits montre que la complexité et la diversité des organisations et fonctionnements hydrologiques constatées dans les petits bassins versants ruraux peuvent s'analyser et s'interpréter à l'aide de "clés de lecture" simples, issues d'une approche systémique et dynamique, et utiles aussi pour les modéliser (cf. Partie 2). Elle présente les différents processus tant superficiels que souterrains pouvant contribuer à cette genèse, ainsi que les facteurs du milieu qui les contrôlent: forçages atmosphériques aux limites, conditions hydriques et hydrologiques initiales, propriétés hydrodynamiques des milieux et interfaces traversés, topographie et morphométrie en 3-D du bassin. Elle rappelle ou introduit plusieurs concepts utiles pour caractériser dans chaque cas les combinaisons de processus et facteurs en jeu et leurs effets hydrologiques: seuils fonctionnels et grandeurs caractéristiques contrôlant la forme et la non-linéarité de la réponse du bassin, concepts de "zone ou période active variable" pour un processus donné et de "zone ou période contributive variable" pour un flux aux limites donné décrivant son organisation interne. Elle discute les avantages et limites des différentes méthodes (graphiques, isotopiques, géochimiques) de décomposition des hydrogrammes de crue ainsi que leur complémentarité dans l'étude du système bassin versant.

Résumé L’oasis de Métouia, située au sud‑est de la Tunisie, est caractérisée par un climat aride où les précipitations sont rares et irrégulières. L’oasis doit donc son existence aux eaux souterraines qui, autrefois, provenaient de sources artésiennes actuellement taries suite à une surexploitation de la nappe profonde. La pédogenèse actuelle est dominée par l’évolution des processus de salinisation et d’hydromorphie affectant en totalité ou en partie le profil pédologique. Cette salinisation est la résultante des effets cumulés de la salinité des eaux d’irrigation et celle de la nappe phréatique proche de la surface dont la remontée capillaire génère des efflorescences salines. Ce facteur est accentué par l’absence de lessivage des sols et le dysfonctionnement du réseau de drainage. Le suivi des paramètres abiotiques de l’oasis durant quatre années successives (2001 – 2004), a révélé une interdépendance étroite entre la qualité des eaux précédemment décrite et les processus géochimiques qui en résultent, d’une part, et la dégradation de la zone non saturée, siège des accumulations gypseuses, d’autre part. Par ailleurs, aux facteurs précédemment signalés, viennent s’ajouter la mauvaise exploitation des parcelles et l’absence de règles de gestion du système oasien dans sa globalité. Afin de contrecarrer ces phénomènes qui affectent profondément la sensibilité du système oasien, on a élaboré des recommandations visant l’optimisation des besoins dynamiques en eau, du mode de distribution, ainsi que du réseau de drainage freinant la remontée de la nappe et améliorant l’aération et le lessivage de la zone non saturée.

Afin de documenter davantage la configuration interne de maisons multifamiliales inuit du Labrador et l’impact anthropique de leur occupation sur la matrice sédimentaire, une combinaison d’analyses micromorphologiques et géochimiques a été mise en oeuvre dans l’étude de trois habitations multifamiliales situées sur les sites archéologiques d’Oakes Bay-1 et d’Uivak Point 1. À l’issue des analyses, plusieurs indicateurs anthropiques associés à l’occupation inuit de ces maisons ont été identifiés. Notamment, la présence d’ossements et de matière organique carbonisés, ainsi que l’enrichissement en sodium, en phosphore organique et en baryum, suggèrent la concentration de résidus animaux et organiques pouvant avoir résulté d’activités de cuisine. La dispersion de plusieurs indicateurs anthropiques dans toutes les aires de la maison pourrait avoir été causée par des évènements de nettoyage ou des processus naturels postérieurs aux dépôts. Cette tendance à la dispersion a rendu impossible la détermination d’aires d’activités spécifiques dans les maisons multifamiliales étudiées, à l’exception du cas de la Maison 1 d’Oakes Bay-1. Toutefois, nos données confirment que l’occupation inuit d’Oakes Bay-1 et Uivak Point 1, malgré son caractère saisonnier et sporadique, a assurément eu un impact sur la matrice sédimentaire de ces deux sites archéologiques.

Ce travail décrit les caractéristiques hydrogéologiques et chimiques de deux lieux d'enfouissement de déchets municipaux localisés au Québec. Le site de Laterrière est en opération depuis 1971 dans une ancienne sablière. Sous les dépôts meubles, la topographie du sotte rocheux est marquée par une vallée qui forme une limite imperméable à l'aquifère de sable et impose un écoulement convergent de l'eau souterraine vers la rivière Chicoutimi. Le site de Ste-Sophie, en opération depuis 1976, repose sur une couche de 3,5 mètres de sables fins saturés recouvrant un lit d'argile marine. La surélévation de la nappe dans les déchets favorise un écoulement divergent vers le périmètre de la zone d'enfouissement. Un réseau de piézomètres installé en bordure des deux sites a permis pendant trente mois de prélever des échantillons d'eau et de les analyser. Dans chaque panache de contamination, l'alcalinité, les ions majeurs Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl¯, le fer, le manganèse, l'azote total et ammoniacal, les DCO et DBO5 montrent des concentrations généralement supérieures à celles de L'eau naturelle ambiante. A proximité des deux Lieux d'enfouissement, les teneurs en cadmium, chrome, nickel et plomb excèdent les normes québécoises de potabiLité de l'eau. Dans chaque cas, ta distribution des contaminants est surtout régie par le réseau d'écoulement. La dispersion hydrodynamique et les réactions géochimiques dans le sous-sol sont des processus importants d'atténuation des contaminants.

Ce travail de thèse s'intéresse à l'événement transamazonien en Guyane Française. Le Transamazonien constitue l'événement géodynamique majeur structurant le bouclier des Guyanes entre 2. 2 et 2. 0 Ga. L'évolution de l'orogenèse transamazonienne est décrite en termes de croissance crustale, prenant en compte des processus de recyclage archéen ainsi que des processus d'accrétion juvénile et de réactivation thermotectonique au Paléoprotérozoïque. Notre travail axé sur une étude géochronologique (U-Pb et Ar/Ar) et une étude géochimique (éléments majeurs et éléments en trace) a permis de proposer un modèle d'évolution en quatre étapes : Une première étape avec la formation d'une croûte océanique juvénile à 2. 2 Ga, une seconde étape de croissance crustale, avec la formation de série TTG entre 2. 18 et 2. 1Ga. Cette seconde étape présente une évolution du contexte de subduction générant les TTG, le résultat est la formation de magmas type « sanukitoïdes ». La troisième étape présente la formation de magmas calco-alcalins (2. 1 à 2. 08 Ga) résultant du « refroidissement » du contexte de subduction déjà initié lors de la seconde étape. Le stade final est caractérisé par la formation de granites d'anatexie crustale (2. 1 à 2. 06 Ga). Plus globalement, notre étude sur le Transamazonien s'intéresse à la question clé des domaines paléoprotérozoïques, qui est de définir quels types de processus étaient actifs à cette période ? Le Paléoprotérozoïque se situe à la transition entre la période archéenne dominée par des processus de croissance crustale dits « archaïques » et une période récente caractérisée par des processus de croissance crustale dits « modernes ».

La circulation hydrothermale océanique est un élément clé dans le transfert de chaleur et de matière des profondeurs de la Terre vers sa surface. Certains sites hydrothermaux produisent de grandes quantités d'hydrogène et de méthane. C'est le cas du site de Rainbow (36°N), situé sur la dorsale médio-atlantique, auquel on s'intéresse ici. Les fortes concentrations d'hydrogène ([H2]=16 mM kg-1) et de méthane ([CH4]=2,5 mM kg-1) des fluides chauds (~365°C) émis par ce site ont été interprétées comme étant issues de l'hydratation des péridotites du diapir mantellique qui constitue son socle géologique du site, mais l'altération d'assemblages gabbroïques pourrait également être à l'origine de sa production d'hydrogène. Ces processus géochimiques dépendent fortement des caractéristiques de l'écoulement des fluides au sein de la matrice poreuse et fracturée du site. Cette étude a donc consisté au développement et à l'application de modèle numériques, thermo-hydrogéologique et géochimique et de leur chaînage, dans le but de caractériser la circulation hydrothermale, la production d'hydrogène et son transport au sein du site de Rainbow. Plusieurs résultats découlent de ces modélisations : la circulation hydrothermale est tridimensionnelle, de faible extension horizontale (Ø~2-8km), doit très probablement être canalisée par un chemin préférentiel de forte perméabilité, et peut être stable sur plusieurs milliers d'années. Nous avons pu montrer que l'hydrogène est produit par serpentinisation en amont de la zone de décharge et estimer les coefficients cinétiques in situ, la quantité d'hydrogène produite et montrer la possibilité d'une production d'une durée supérieure à 25 000 ans.

Ce mémoire fait un point sur seize années de recherche dans le domaine du transport réactif, depuis mes travaux de thèse en 1997. Ces recherches s'articulent autour de deux axes équilibrés : d'une part le développement du programme de transport réactif Hytec, d'autre part l'application de ce modèle dans différents domaines. Les deux premières parties du rapport détaillent certains points marquants, pour la plupart publiés ou en cours de publication, de ces travaux de recherche en suivant la double logique développement et applications. La dernière partie propose une réflexion sur des pistes de prolongement de ces recherches. Développement d'outil de transport réactif La première partie, très numérique, détaille le fonctionnement du code Hytec auquel j'ai participé depuis mon arrivée dans le laboratoire. Les équations sous-jacentes du modèle sont décrites. Les méthodes de résolution reposent sur une discrétisation volumes finis sur des éléments de Voronoï pour toute la partie hydrodynamique (écoulement, transport et thermique). Le couplage entre la chimie et le transport est résolu de manière séquentielle itérative. Des développements spécifiques sont ensuite présentés. La prise en compte de la rétroaction de la chimie sur le transport exige des méthodes de couplage spécifiques pour assurer la convergence vers la solution : son effet doit être intégré au coeur du couplage entre chimie et transport. La simulation de milieux à double porosité peut être simulée de manière très élégante en dédoublant les mailles chimiques. L'intégration des gaz a des implications sur la résolution de l'écoulement (et la nécessité de résoudre simultanément les équations en pression et en teneur en gaz), le transport (de la phase gaz indépendamment de la phase aqueuse) et le couplage avec la chimie et l'équilibre eau-gaz. Applications Le code Hytec est utilisé dans de nombreux domaines, dans l'équipe et à l'extérieur no- tamment par les membres du consortium de développement Pôle Géochimie Transport. Deux familles d'applications sur lesquelles j'ai particulièrement travaillé ces dernières an- nées sont détaillées. Le stockage géologique de CO2 est une technologie intéressante pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Avant que la technologie soit déployée, il est indispensable de démontrer son efficacité. Les méthodes détaillées s'attachent à vérifier la durabilité des barrières de stockage : puits et couverture. L'exploitation d'uranium par ISR est une technique utilisée pour les gisements de fort tonnage mais faible teneur. Elle consiste à faire circuler des fluides dans le gisement pour dissoudre et extraire l'élément visé. La simulation par transport réactif est particulière- ment bien adaptée pour décrire les phénomènes. Les travaux détaillés visent à simuler la formation des gisements et leur exploitation.

La croute océanique formée aux dorsales lentes a une composition hétérogène. Pour expliquer sa formation, il est nécessaire d’invoquer des processus d’interactions magma-roche. Afin de contraindre la contribution des processus de cristallisation et d’interaction magma-roche sur le budget géochimique et l’architecture de la croute océanique hétérogène, j’ai étudié deux séquences gabbroiques échantillonnées in situ à l’Atlantis Massif (AM, 30°N, Dorsale Médio-Atlantique, MAR) et l’Atlantis Bank (AB, 57°E, Dorsale Sud-Ouest Indienne, SWIR). J’ai effectué (i) une étude multi-échelle pétro-structurale et géochimique, combinée à une modélisation numérique, de gabbros primitifs forés à l’AM, et (ii) une étude pétrographique et géochimique de gabbros à olivines forés à l’AB. La croute océanique inférieure hétérogène échantillonnée au Site U1309 (AM) présente des troctolites riches en olivines (Ol-T). Elles se distinguent par des olivines partiellement dissoutes, relativement riches en Fo et en Ni, ainsi que par la co-précipitation de clinopyroxènes riches en Mg et de plagioclases. Ces caractéristiques suggèrent que les Ol-T sont le résultat de l’imprégnation d’un protolithe riche en olivines par un magma sous-saturé en olivine. Les profils géochimiques plats entre les minéraux adjacents suggèrent que la composition du protolithe a été modifiée par le magma entrant. Pourtant, le Ni, Li et Co montrent des compositions extrêmement variables à Mg# de l’olivine constant, ce qui suggère qu’ils préservent la signature géochimique du protolithe. La modélisation géochimique indique que ces variations sont héritées d’une hétérogénéité dans les harzburgites U1309. Les expériences en laboratoire ont démontré que la distribution de magma en milieux poreux est contrôlée par la composition modale de la roche percolée. La distribution hétérogène d’orthopyroxène dans le protolithe mantellique contrôle la quantité de magma entrant, et ainsi la quantité d’olivine dissoute, comme indiqué par les variations modales et compositionnelles observées dans les Ol-T à l’AM. La modélisation géochimique indique que la formation des Ol-T peut être expliquée par la percolation de magma et l’assimilation de 5% de protolithe mantellique. Une conséquence de ce processus de réaction est le décalage des compositions du magma à l’AM vers de cristallisation fractionnée apparentes à haute pression. Pourtant, aucune signature géochimique de haute pression n’est observée dans les MORBs à l’AM, alors qu’elles sont observées dans les MORBs d’une portion amagmatique de la SWIR (61°-67°E). La croute océanique à l’AB est faite de gabbros à olivines (75%) et de gabbros à oxides (20%), et par endroits intensément déformée. Les études préliminaires ont mis en évidence des textures indiquant l’assimilation de plagioclase par un magma d’imprégnation, ainsi que la cristallisation de clinopyroxène. Les gabbros à olivines montrent des compositions relativement évoluées. Des études précédentes des gabbros à olivines de l’AB ont montré que leur formation peut être attribuée à l’assimilation de la croute océanique par un magma saturé en clinopyroxène. Les études de l’AM et de l’AB révèlent des processus d’interactions magma-roche associés au transport de magma dans la croute océanique inférieure. Des caractéristiques texturales et géochimiques similaires ont été documentées à Kane (24°N, MAR) et dans les ophiolites Alpines-Apennines. Elles indiquent que les interactions magma-roche sont omniprésentes et contribuent à façonner la croute océanique inférieure aux dorsales lentes. L’étude de roches gabbroiques forées à Hess Deep suggèrent que les interactions magma-roche interviennent également aux dorsales rapides. Le transport réactif de magma dans la croute océanique joue un rôle majeur dans le processus de formation de la croute océanique dans son ensemble. Leur contribution dans la composition des MORBs est probablement contrôlée par la production de magma durant la remontée mantellique
At slow-spreading mid-ocean ridges the lower oceanic crust is extremely heterogeneous, and its formation must be related to some extents of melt-rock interactions. To constrain the relative contribution of crystallization processes and melt-rock interactions on the geochemical budget and architecture of the slow-spread oceanic crust, I investigated two gabbroic sequences sampled in situ at the Atlantis Massif (AM, 30°N, Mid-Atlantic Ridge, MAR) and the Atlantis Bank (AB, 32°S, 57°E, Southwest Indian Ridge, SWIR), where gabbros are exposed by long-lived detachment faults. I performed (i) a multi-scale petro-structural, geochemical and numerical modeling study of primitive gabbroic rocks drilled at the AM, and (ii) a petrographic and geochemical study of olivine gabbros recovered at the AB. AM was drilled during IODP Expeditions 304/305. The heterogeneous lower oceanic crust recovered at Site U1309 presents discrete intervals of olivine-rich troctolites (Ol-T). They are distinguished by partially dissolved olivines with relatively high Fo (86) and Ni contents (>2000 ppm), and they are characterized by the co-precipitation of high Mg# (86-88) clinopyroxene and plagioclase. These characteristics suggest that Ol-T result from impregnation of an olivine-rich protolith by a melt undersaturated in olivine. The flat geochemical profiles across olivine and adjacent minerals suggest that the composition of the protolith was modified by this impregnating melt. Yet, Ni, Li and Co display extremely variable compositions at constant olivine Mg#, suggesting that they retain the signature of the precursor material. Modeling indicates that these chemical variations are likely inherited from the U1309D harzburgites. Experiments show that the melt distribution and paths in a porous media is controlled by the mineral modes of the host rock. The heterogeneous distribution of orthopyroxene in the precursor harzburgitic mantle locally drives the abundance of impregnating melt, leading to different extents of olivine dissolution, as evidenced by variations in mineral modes and chemistry of the AM Ol-T. Geochemical modeling indicates that the melt percolation and assimilation of about 5% of a mantle protolith can explain the formation of the Ol-T. One consequence of this reactive process in Hole U1309D is the shift of melt compositions toward apparent high pressure fractionation. However, no high pressure chemical signature is observed in MORBs from the AM, while it is recorded in MORBs from the nearly amagmatic region along the SWIR (61°-67°E). AB was drilled during IODP Expedition 360. The recovered lower oceanic crust is dominated by olivine gabbros (75%) and oxide gabbros (20%). The section is in places intensively deformed. Shipboard studies have documented textures of plagioclase assimilation by an invading melt crystallizing clinopyroxene. Compositions of olivine gabbros reach relatively evolved signature (Yb = 3-10 x C1-chondrite; MORB Yb = 19). Previous studies on olivine gabbros from AB showed that their formation can be ascribed to assimilation of an oceanic crust by clinopyroxene-saturated trace element enriched melts. The study of AM and AB reveals melt-rock interactions and mineral assimilation associated to melt transport through the accreting lower oceanic crust. Similar textural and chemical features are observed at Kane (24°N, MAR) and in ophiolite complexes (e.g., Alpine and Appennine ophiolites). These evidences indicate that melt-rock interactions are probably ubiquitous, and contribute to shaping the slow-spread lower oceanic crust. The characterization of gabbroic rocks drilled at Hess Deep suggests that melt-rock interactions may take place also at fast-spreading ridge. Melt transport and associated mineral assimilation processes likely play a major role in the building of the oceanic crust overall. Their contribution to the formation of MORB is likely controlled by melt productivity in the upwelling mantle

La cristallogenese des mineraux argileux ferriferes, dans les conditions naturelles de la surface, a ete approchee par l'etude du processus de glauconitisation dans le paleocene du bassin de cote d'ivoire. Un modele par croissance en gel est propose. Chaque grain de glauconie est interprete comme un microsysteme geochimique evolutif hors equilibre thermodynamique ou coexistent des phases metastables et plus stables qui perdurent au cours des temps geologiques

Trois axes de recherche sont actuellement à l'étude concernant le devenir des déchets radioactifs. Le stockage des déchets, à grande profondeur dans des formations géologiques, fait partie de ces options. Le colis de déchets et les différentes barrières sont soumis à l'attaque de l'eau du site et interagissent entre eux. Ces réactions mènent à des modifications de la composition minéralogique des matériaux et de leurs propriétés macroscopiques. Si le couplage chimie-transport est couramment étudié, la rétroaction des variations de porosité est généralement négligée. Or, l'étude des différentes interfaces potentielles dans un stockage montre de probables modifications importantes de porosité. Ce travail réalisé à l'École des Mines de Paris et au Commissariat à l'Énergie Atomique, visait à explorer l'importance effective de la prise en compte des variations de porosité dans des modèles couplés chimie-transport. Un problème théorique, très simple, a permis d'isoler les difficultés soulevées par l'introduction de la variation de porosité dan les calculs. En particulier, elle a mis en évidence le rôle de différentes lois macroscopiques reliant la porosité au transport et à la chimie. Parallèlement, deux séries d'expériences, sur des systèmes chimiques très simples, ont livré des informations pratiques sur des systèmes colmatants. Grâce aux résultats dégagés, la variation de porosité, et sa rétroaction sur le transport et la chimie, ont été intégrés dans le code couplé HYTEC de l'École des Mines. Des problèmes complexes liés à la barrière ouvragée de stockage ont alors été abordés (interaction béton-argile). Des effets nouveaux ont pu être mis en évidence, en particulier la limitation des flux dûe au colmatage partiel au niveau des interfaces, le ralentissement des fronts de réaction et même l'inversion du sens de certaines réactions.

Dans le cadre de l'elaboration de nouvelles regles de gestion des eaux de surface dans les zones humides du littoral atlantique, la question des flux d'origine agricole est abordee a l'echelle d'une unite de gestion hydraulique de 2500 ha, prise comme modele d'etude. Il s'agit principalement de maitriser les risques issus de la mise en culture apres drainage, vis a vis d'autres secteurs d'activites (conchyliculture) et de la preservation des ressources naturelles. La recherche porte sur le reseau hydraulique qui constitue l'element principal de gestion collective des eaux, en vue d'informer les gestionnaires des potentialites de controle qualitatif que l'on peut obtenir a son niveau. Dans ce but, les modifications des flux de matieres sont etudies a trois niveaux : au voisinage des sources de contamination (pompes de drainage), sur un cheminement hydraulique, et a l'exutoire en mer. Les travaux menes montrent la preponderance de l'interface eau-sediment dans le cycle geochimique des elements solubles presents dans l'eau (azote et atrazine, notamment). Les potentialites de denitrification dans le reseau hydraulique varient de 0,6 a 30 mg. M#-#2. J#-#1 ; de meme, l'abattement de l'atrazine par adsorption et biodegradation est evalue a environ -25% en quinze jours (a 30 g. L#-#1 d'atrazine) et -30% en soixante-dix jours (a 2 g. L#-#1 d'atrazine). Les mesures realisees sur les rejets en mer montrent une contamination faible (rejets inferieurs en majorite a 20 mg. L#-#1 de nitrates et a 1 g. L#-#1 en atrazine), mais non negligeable dans le bassin de marennes-oleron (de 7 a 12 tonnes de nitrates, et 3 kg de triazines, pendant toute la saison d'evacuation). L'ensemble de ces mesures a necessite le developpement de materiels specifiques du point de vue hydraulique (courantometre) et geochimique (enceinte benthique, bioreacteur). Ces acquis permettent de raisonner sur l'opportunite de jouer sur les volumes d'eau en stock dans le reseau, sur la densite du reseau, et sur les temps de sejour des eaux contaminees, afin de favoriser les processus naturels de degradation avant les rejets en mer. Ces travaux visent a s'integrer dans un raisonnement global autour de la gestion des niveaux d'eau et de l'hydraulique generale pour exploiter les caracteristiques du milieu.

Un des enjeux de la volcanologie réside dans la compréhension du fonctionnement du système de stockage et de transferts magmatiques associés aux éruptions. Au Piton de La Fournaise, cette étude est ici abordée par une analyse croisée des déformations, couplée à des modélisations numériques, et aux données géochimiques de la période 1998-2007. Au sein de cette activité, nous définissons, depuis 2000, un caractère cyclique ; chaque cycle est défini par une séquence d'éruptions sommitales et latérales terminées par une éruption distale à océanite. Ces éruptions successives sont caractérisées par des dykes s'initiant à des niveaux de plus en plus profonds et des laves de plus en plus primitives. Ces cycles durant lesquels l'inflation du cône est continue, pourraient témoigner d'une réalimentation continue du système de stockage superficiel. Ces résultats permettront dans le futur une meilleure prédiction de la localisation des éruptions, selon leur position dans un cycle d'activité.

La série argileuse du Callovo-Oxfordien recouvre une transition minéralogique entre un interstratifié illite/smectite désordonné (R0 - partie supérieure) et un autre ordonné (R1 - partie inférieure. Or, la minéralogie de ces argiles conditionne les propriétés de rétention de la formation ainsi que leur réactivité en réponse à une perturbation physico-chimique potentiellement induite par le stockage. Dans une optique de caractérisation fine des minéraux argileux du Callovo-Oxfordien, les méthodes conventionnelles et simplificatrices d'identification comme l'utilisation d'abaques issus de la littérature ont été invalidées. La méthode retenue consiste à comparer directement des diffractogrammes de rayons X calculés avec ceux enregistrés sur un même échantillon après différents traitements et à en reproduire toutes les caractéristiques (positions des pics, rapports d'intensité, profils) à l'aide d'un modèle structural unique. Les minéraux argileux du forage EST104 peuvent ainsi être décrits comme un mélange de trois phases principales : une illite, une smectite et un interstratifié illite/expansible désordonné (R0) de composition fixe (35% exp.). Avec la profondeur les caractéristiques structurales de ces phases sont constantes. La transition minéralogique précédemment décrite traduit la modification des proportions relatives des différentes phases. Cette description diffère de celle classiquement proposée pour l'illitisation diagénétique des séries sédimentaires. Cependant, l'utilisation des mêmes outils sur une série diagénétique de référence conduit à une description similaire. Ces résultats novateurs impliquent de reconsidérer les mécanismes réactionnels proposés pour ces minéraux ainsi que leur modélisation cinétique. Enfin, la réactivité des minéraux argileux du Callovo-Oxfordien en réponse à une perturbation alcaline est très limitée par la présence de matière organique qui recouvre les particules argileuses et protège ainsi les sites réactifs des minéraux argileux.