Géochimie isotopique du bore dans les cycles supergènes d'altération

Boron isotopie geochemistry during surface processes

• Auteur / Autrice : Estelle Rose
• Direction : Marc Chaussidon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Brahmapoutre (cours d'eau)

Himalaya

Smectites

Espaces naturels

Bore

Kaolinite

Mots clés libres

Altération

Processus supergène

Isotope

Fractionnement isotopique

Adsorption

Argile minéral

Micro-sonde ionique

Hydrochimie

Rivière

Érosion

Rivière Gange

Rivière Brahmapoutre

Résumé

Cette étude a permis de mettre en évidence les grandes variations de compositions isotopiques du bore dans des milieux naturels aussi différents que les rivières, les sédiments argileux, les sols et les précipitations atmosphériques (pluies et neiges). Ce travail a nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse des isotopes du bore par micro-sonde ionique dans des matériaux naturels contenant parfois moins de 1 ppb de bore. Les compositions isotopiques du bore des rivières, qui sont parmi les premières à avoir été mesurées, sont très variables (≈35%o). Ces variations suggèrent que le bore est un traceur potentiel des processus d'érosion. Les variations de compositions isotopiques du bore dues à l' altération des silicates sont sensibles à la nature de la dissolution (congruente ou incongruente) et au pH du sol où les minéraux secondaires se forment. D'importantes variations de la composition isotopique de bore du Gange et du Brahmapoutre entre les périodes de mousson et hors mousson (≈15%o), soulignent l'extrême hétérogénéité des apports à l'océan, ce dont il faut tenir compte pour la compréhension de la composition isotopique de bore de l'eau de mer. Les compositions isotopiques du bore des fractions argileuses (<0,1μm et <2μm) de sédiments et de sols himalayens présentent également d'importantes variations. La systématique du bore permet de différencier les argiles riches en kaolinite qui ont des compositions isotopiques de bore appauvries en ¹¹B, des argiles riches en smectites qui sont enrichies en ¹¹B. Ces variations sont accentuées par le rythme saisonnier très marqué qu' engendre la mousson. Les mesures inédites de compositions isotopiques du bore dans les précipitations atmosphériques apportent pour la première fois des informations sur les compositions isotopiques en bore de l'atmosphère. Des expériences en laboratoire sur des processus d'évaporation d'eau de mer ont montré qu'il était possible de reproduire les concentrations et les compositions isotopiques de bore des pluies naturelles.

Large variations in boron (B) isotopic compositions were found in river waters, clay minerals from sediments and soils, rain waters, and snow. For this study, a new analytical method was developed to analyse boron isotopes in natural samples with low boron content (sometimes less than 1 ppb). Boron isotopie compositions of river waters, which are among the first to be measured, are highly variable ( ≈35%o). These variations suggest that boron is a potential tracer of weathering processes. Variations in boron isotopic compositions due to silicate alteration are sensitive to the extent of dissolution (total or partial) and to the pH of the soil where secondary minerais are formed. Large changes in boron isotopic compositions found in the Gange and the Brahmapoutre rivers between the monsoon and the dry seasons (≈ 15%o) reveal the extreme heterogeneity of inputs to the ocean, which has to be considered to understand the processes regulating the B isotopic composition of seawater. Boron isotopic compositions of clay minerals (<0. 1μm et <2μLm) from Himalayan sediments and soils display also large variations. However, it is possible to discriminate between kaolinite rich clays, which display typical low Il B enrichments, and smectiterich clays, which are usually enriched in ¹¹B. These differences are enhanced by the monsoon. The newly measured boron isotopic compositions in rain waters and snows unravel information on the boron isotopic composition of the atmosphere. Experiments performed in the laboratory to mimic the evaporation of seawater showed that it is possible to reproduce concentrations and isotopic compositions of natural rain waters.