Altération de l'île volcanique de Mayotte (Comores) : approches par géochimie des eaux et isotopie du silicium sur les roches de profils d'altération

par Romain-Arnaud Puyraveau

Thèse de doctorat en Géosciences de l'Environnement

Sous la direction de Isabelle Basile-Doelsch.

Soutenue le 05-10-2016

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement (Marseille) , en partenariat avec CEREGE (laboratoire) et de Bureau de recherches géologiques et minières (France) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Nehlig.

Le jury était composé de Isabelle Basile-Doelsch, Sophie Opfergelt, Sétareh Denise Rad, Pierre Deschamps, Olivier Radakovitch.

Les rapporteurs étaient Jean-Jacques Braun, Damien Cardinal.


  • Résumé

    Dans cette étude, nous cherchons à dresser le bilan de l’altération à l’échelle de l’île de Mayotte (en surface et en souterrain), à contraindre l’impact des facteurs de contrôle dominant l’altération, puis à caractériser les processus impliqués dans les fractionnements des isotopes du silicium à l’échelle du profil d’altération.Deux campagnes d’échantillonnage incluant des eaux de rivières et des eaux souterraines ont été réalisées en saison humide et sèche, complétées par le prélèvement mensuel de 5 rivières. La prise en compte des crues (3 % de l’année) dans le calcul des taux d’altération moyens annuels en rivière a entraîné une augmentation de ≈32 % du bilan annuel. Le taux d’altération chimique global de l’île de Mayotte s’élève à 94 t/km²/an (81 t/km²/an en surface & 131 t/km²/an en souterrain). Nos résultats mettent en avant le rôle prépondérant des écoulements souterrains dans le transport de matériel dissous directement à l’océan. La contribution du domaine souterrain au bilan de l’altération diminue avec l’âge des formations, soulignant l’implication de l’âge des roches du bassin versant comme paramètre clé dans le contrôle des taux d’altération.Les isotopes du Si ont été analysés sur des roches totales le long de profils d’altération associés à différentes conditions d'altération du régolite : météorique (basse température) ou hydrothermale (haute température). À l’échelle du profil, les deux types de régimes ont montré un appauvrissement en 30Si en fonction du degré d’altération. À l’échelle du minéral, le fractionnement des isotopes du Si s’est révélé plus négatif pendant la précipitation de kaolinite secondaire à haute température qu’à basse température.

  • Titre traduit

    Alteration of the volcanic island of Mayotte (Comoros) : approaches by water geochemistry and silicon isotopes on rock weathering profiles


  • Résumé

    In this study, we seek to establish the weathering budget at the scale of the island of Mayotte (rivers and groundwater), to constrain the impact of dominant control factors to the weathering both locally and at a global scale, and then to characterize the processes involved in the fractionation of silicon isotopes across the weathering profile.Two field campaigns, in order to sample river water and groundwater, were carried out during wet and dry season, supplemented by the monthly monitoring of 5 rivers. By taking account of river floods (3% of the year) in the calculation of average annual weathering rates in the river has increased the annual weathering budget by ≈32%. The overall rate of Mayotte Island chemical weathering is 94 t/km²/yr (81 t/km²/yr from surface & 131 t/km²/yr from underground). Our results highlight the important role of groundwater flow to the dissolved material export directly to the ocean. The contribution of groundwater to the weathering budget decreases with the age of the geological formations, highlighting the involvement of the age of the rocks of the watershed as a key parameter in the weathering rates control.Si isotopes were analyzed for whole rock along two weathering profiles associated with different alteration conditions of the regolith: meteoric (low temperature) or hydrothermal (high temperature). At the weathering profile scale, the two types of alteration regimes showed 30Si depletion as a function of the degree of weathering. At the mineral scale, Si isotope fractionation was more negative during the secondary kaolinite precipitation at high temperatures than at low temperatures.


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Informations

  • Sous le titre : Altération de l'île volcanique de Mayotte (Comores) : approches par géochimie des eaux et isotopie du silicium sur les roches de profils d'altération
  • Détails : 1 vol.(328p.)
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