Cristallochimie des éléments traces comme traceur des mécanismes de formation de la pyrite sédimentaire

Crystal-chemistry of trace elements as a tracer of the formation mechanisms of sedimentary pyrite

• Auteur / Autrice : Qianyu Deng
• Direction : Guillaume Morin, Pierre Le pape
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Minéralogie environnementale

Mots clés

Mots clés libres

Pyrite

Cristallochimie

Éléments traces

Spectroscopie

Géochimie

Minéralogie

Pyrite

Crystal-chemistry

Trace elements

Spectroscopy

Geochemistry

Mineralogy

Résumé

Les mécanismes de fractionnement chimique lors de la formation de la pyrite sédimentaire sont encore mal compris et très difficiles à modéliser. Ils sont pourtant cruciaux pour pouvoir reconstituer les concentrations en ET dans le milieu de formation et remonter ainsi à des informations paléo-environnementale à partir des pyrites sédimentaires. Ce projet de thèse vise donc à (1) Comprendre les mécanismes d'incorporation de Co, Zn, Mo dans les pyrites en conditions diagénétiques grâce à l'analyse de la spéciation solide lors d'une séquence réactionnelle maitrisée, et (2) Déterminer les facteurs contrôlant le coefficient de partage solide/liquide des éléments traces lors de la formation de la pyrite dans des expériences mimant les conditions de dépôt de type diagenèse précoce. Du point de vue environnemental, ce travail permettra de mieux comprendre et quantifier le rôle des pyrites sédimentaires dans les cycles biogéochimiques du fer et du soufre, mais également d'un certain nombre d'éléments traces potentiellement toxiques, au sein des surfaces et interfaces continentales. Du point de vue des archives sédimentaires, il apportera des informations particulièrement importantes pour mieux contraindre l'utilisation de certains ET dans la pyrite comme marqueurs redox des paléo-environnements.

The mechanisms of chemical fractionation during the formation of sedimentary pyrite are still poorly understood and very difficult to model. They are however crucial to be able to reconstitute the ET concentrations in the formation medium and thus trace paleo- environmental information from the sedimentary pyrites. This thesis project therefore aims to (1) Understand the mechanisms of incorporation of Co, Zn, Mo in pyrites under diagenetic conditions thanks to the analysis of solid speciation during a controlled reaction sequence, and (2) Determine the factors controlling the solid/liquid partition coefficient of the trace elements during the formation of pyrite in experiments mimicking the deposition conditions of the early diagenesis type. From an environmental point of view, this work will make it possible to better understand and quantify the role of sedimentary pyrites in the biogeochemical cycles of iron and sulfur, but also of a certain number of potentially toxic trace elements, within continental surfaces and interfaces. . From the perspective of sedimentary archives, it will provide particularly important information to better constrain the use of certain TEs in pyrite as redox markers of paleo-environments.