Dissertations / Theses: 'Géochimie minérale'

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Oh, Chun Hyuck. "Géochimie minérale et organique et métallogénie du gisement uranifère de Goesan, bassin d'Ogcheon (Corée)." Orléans, 1986. http://www.theses.fr/1986ORLE3030.

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Gautier, Quentin. "Cinétiques de précipitation de minéraux carbonatés magnésiens, influence de ligands organiques et conséquences pour la séquestration minérale du CO2." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1128/document.

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Abstract:

La formation de minéraux carbonatés magnésiens par carbonatation de silicates de magnésium constitue une option pérenne et sûre de séquestration du dioxyde de carbone, dont les estimations les plus optimistes indiquent qu'elle pourrait participer significativement à l'effort global de réduction des émissions de CO2 d'origine anthropique. À ce jour cependant, ces réactions chimiques se heurtent à de fortes limitations cinétiques, dont l'origine réside dans la faible réactivité des phases minérales en présence. Alors que de nombreuses études se sont intéressées à la phase de dissolution des silicates magnésiens, souvent considérée comme l'étape limitante du processus, ce travail de thèse prend le parti d'étudier expérimentalement les mécanismes et les vitesses de formation des minéraux carbonatés magnésiens qui constituent le produit final des réactions de carbonatation. Dans une première partie, nous nous intéressons à l'influence sur la cinétique de précipitation de la magnésite (MgCO3) de ligands organiques connus pour accélérer la vitesse de dissolution des silicates magnésiens : oxalate, citrate et EDTA. Sur la base d'expériences menées en réacteur à circulation entre 100 et 150°C, nous montrons que ces ligands diminuent significativement la vitesse de précipitation de la magnésite en raison (1) de la complexation des cations Mg2+ en solution, estimée grâce à une base de données thermodynamiques établie à partir d'une revue critique de la littérature, et (2) de l'adsorption des ligands au niveau d'un nombre limité de sites à la surface du minéral, avec pour conséquence une diminution de la constante cinétique de précipitation. Cette inhibition de la cristallisation de la magnésite est maximale dans le cas du citrate. L'utilisation de la microscopie à force atomique en conditions hydrothermales nous a permis de sonder l'origine de l'inhibition observée. Elle nous indique en particulier que le citrate et l'oxalate agissent sur le processus de croissance cristalline à la surface de la magnésite, modifiant la forme des îlots de croissance ainsi que la fréquence de génération des marches cristallines par le processus de croissance en spirale. Nous montrons que ces deux ligands agissent au niveau de sites surfaciques différents, probablement fonction de leurs structures et de leurs propriétés chimiques. Nous proposons que l'inhibition plus forte exercée par le citrate sur le processus de croissance de la magnésite provienne d'une interaction préférentielle du ligand avec les marches cristallines aigües, qui limitent le processus de croissance en spirale de par leur faible vitesse d'avancement. La description de ces phénomènes à l'aide d'une loi cinétique empirique permet d'effectuer une modélisation numérique simple de la carbonatation de la forstérite (Mg2SiO4) en présence de ligands à 120°C, qui suggère que les ligands organiques étudiés ont une influence défavorable sur le processus global de carbonatation de ce minéral .La troisième et dernière partie de ce travail s'intéresse à la solubilité et à la cinétique de précipitation d'un carbonate de magnésium hydraté, l'hydromagnésite, entre 25 et 75°C. Les résultats obtenus indiquent que la vitesse de croissance de l'hydromagnésite excède largement celle de la magnésite à affinité chimique comparable, tandis que l'énergie d'activation du processus est beaucoup plus faible que celle de la magnésite. Ces données cinétiques originales confirment que la déshydratation des ions Mg2+ est l'étape limitante de la précipitation de la magnésite en solution aqueuse. Toutefois, du fait de sa solubilité plus forte, l'hydromagnésite n'est susceptible de se former plus rapidement que la magnésite qu'à pH alcalin et basse température. Elle ne peut à ce titre constituer un palliatif à la faible vitesse de précipitation de la magnésite lors de la carbonatation des silicates magnésiens
Forming magnesium carbonate minerals through carbonation of magnesium silicates has been proposed as a safe and durable way to store carbon dioxide, with a possibly high potential to offset anthropogenic CO2 emissions. To date however, chemical reactions involved in this process are facing strong kinetic limitations, which originate in the low reactivity of both Mg-silicates and Mg-carbonates. Numerous studies have focused on the dissolution of Mg-silicates, under the questionable hypothesis that this step limits the whole process. This thesis work focuses instead on the mechanisms and rates of formation of magnesium carbonates, which are the final products of carbonation reactions. The first part of the work is dedicated to studying the influence on magnesite precipitation kinetics of three organic ligands known to accelerate Mg-silicates dissolution rates : oxalate, citrate and EDTA. With help of mixed-flow reactor experiments performed between 100 and 150°C, we show that these ligands significantly reduce magnesite growth rates, through two combined mechanisms: (1) complexation of Mg2+ cations in aqueous solution, which was rigorously estimated from a thermodynamic database established through a critical review of the literature, and (2) adsorption of ligands to a limited number of surface sites, leading to a decrease of the precipitation rate constant. The observed growth inhibition is maximal with citrate. We then used hydrothermal atomic force microscopy to probe the origin of the documented growth inhibition. Our observations show that citrate and oxalate interact with the crystal growth process on magnesite surface, modifying the shape of growth hillocks as well as the step generation frequency through spiral growth. We also show that the ligands adsorb preferentially on different kink-sites, which is probably related to their different structures and chemical properties. We propose that the stronger magnesite growth inhibition caused by citrate is related to a preferential interaction of the ligand with acute steps on the magnesite surface, which limit the spiral growth process through their low advancement rate. The description of these processes with an empirical rate law allows performing simple numerical simulations of forsterite carbonatation at 120°C in the presence of the ligands. We thus demonstrate that the use of the investigated ligands would clearly be detrimental to the carbonation of forsterite. The third and last part of this work deals with hydromagnesite solubility and growth kinetics between 25 and 75°C. The obtained results show that hydromagnesite growth rates largely exceed magnesite rates at comparable chemical affinity, while the activation energy of the process is much smaller than for magnesite. This original kinetic dataset thus confirms the long-standing hypothesis that Mg2+ dehydration is the rate-limiting step for Mg-carbonate precipitation from aqueous solution. However, due to its higher solubility, hydromagnesite may grow more quickly than magnesite only at low temperature and alkaline pH. Thus, it may not provide a solution to the sluggish precipitation kinetics of magnesite during Mg-silicates carbonation

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Caillaud, Alexis. "Dépôts organiques en milieu marin : les facteurs clés des bassins hémipélagiques : le Mésozoïque du Bassin du Sud-Est de la France." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R012/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est d’étudier la sédimentologie des dépôts organiques dans un bassin hémipélagique (séries mésozoïques du Bassin du S-E de la France) afin de comprendre les processus de transport et de préservation de la matière organique (MO), ainsi que sa distribution dans les différents cortèges sédimentaires. Les résultats démontrent qu’il n’y a pas de relation entre le cortège organique et la granulométrie de la fraction terrigène ou la minéralogie de la fraction argileuse. Des turbidites sont présentes dans un niveau organique particulier, mais elles n’ont pas acheminé de MO terrestre dans le bassin ; au contraire, elles ont eu un rôle négatif sur la préservation du contenu organique. De la MO terrestre est observée dans certains niveaux organiques, mais sans lien avec des dépôts gravitaires, signifiant donc que la MO terrestre peut être transportée vers le domaine marin distal sans nécessairement impliquer des processus gravitaires. Il n’y a pas de lien évident entre la nature de la MO et les cortèges de dépôts dans les séquences stratigraphiques de 3e ordre. L’apport majeur de ce travail concerne l’approche multi-facteurs de la sédimentologie de la MO en domaine marin. Pour une productivité primaire marine constamment faible à normale, il a été mis en avant le rôle de 3 facteurs clés pour la formation de dépôts organiques en bassin hémipélagique : le taux de sédimentation, la nature intrinsèque de la MO, et les conditions d’oxygénation du bassin. Les niveaux organiques les plus riches en MO sont les événements anoxiques globaux, démontrant que l’anoxie est le facteur permettant les plus fortes accumulations organiques dans ce type de bassin sédimentaire
The goal of this work is to study the sedimentology of organic deposits in a hemipelagic basin (Mesozoic deposits of the S-E France Basin) in order to understand the processes responsible for transport and preservation of organic matter (OM), as well as its distribution in various sedimentary settings. The results demonstrate that there is no relationship between the organic content and the grain size of the terrigenous fraction or the mineralogy of the clay fraction. Turbidites are present in a particular organic level, but they did not convey terrestrial OM in the basin; on the contrary, they had a negative role upon the preservation of the organic content. Terrestrial OM is observed in some organic levels, but not related to gravity deposits, meaning that terrestrial OM can be transported to the distal marine domain without necessarily involving gravity processes. There is no clear link between the nature of the OM and the place of the deposits in the 3rd order stratigraphic sequences. The major contribution of the present work concerns the multi-factor approach to the sedimentology of OM in the marine domain. For a constantly low to normal marine primary productivity, it was highlighted the role of 3 key factors for the formation of organic deposits in the hemipelagic basin: the sedimentation rate, the intrinsic nature of OM, and the basin oxygenation conditions. The organic levels the richest in OM are the global anoxic events, which show that anoxia is the factor allowing the strongest organic accumulations in this type of sedimentary basin

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Dufaud, Fabien. "Etude expérimentale des réactions de carbonatation minérale du C02 dans les roches basiques et ultrabasiques." Paris, Institut de physique du globe, 2006. http://www.theses.fr/2006GLOB0010.

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Abstract:

Une des voies envisagées pour limiter la teneur atmosphérique en CO2 est son stockage minéral sous forme de carbonates stables sur des périodes géologiques. Le but de cette thèse était d'étudier les réactions de piégeage de CO2 sous forme de carbonates dans les roches basiques et ultrabasiques. Une première étude, relative à la dissolution de la sidérite (FeCO3) par spectroscopie d'absorption des rayons X sous pression et température, a été réalisée dans le but d'étudier l'une des réactions limitantes du piégeage minéral. Une loi de dissolution, une énergie d'activation et des données de spéciation du fer en solution ont été obtenues. Ces expériences ont permis de tester le potentiel de micro- réacteurs sur ligne synchrotron pour ce type d'études. Un modèle analogique de la réaction de carbonatation de roches basiques et ultrabasiques à 90°C et 280 bar de CO2 a permis d'identifier que des mécanismes de dissolution nucléation précipitation de sidérites/ankérites/ magnésites zonées contrôlent la carbonatation. Le taux de piégeage minéral dans ces conditions est de quelques pourcents par an. Pour étudier des situations à taux de carbonatation plus élevés, une étude sur minéraux triés a été réalisée entre 400 et 500°C et 1,0 et 1,7kbar. Dans ces conditions le taux de piégeage minéral atteint plusieurs dizaines de pourcents en quelques heures. Les effets de la fugacité d'eau et de la salinité ont été étudiés. L'analyse minéralogique et chimique des produits de réaction a permis de mettre en évidence un couplage stoechiométrique entre la serpentinisation et la carbonatation de l'olivine. Une méthodologie permettant de réaliser des bilans de masse à partir des données isotopiques du carbone a été mise au point, suggérant l'importance de la formation de quantités faibles mais significatives d'espèces de carbone réduit
Mineral storage of carbon dioxide in the form of geologically stable carbonates is an option for mitigating the atmospheric CO2 increase. The purpose of this thesis has been to study carbonate formation in basic and ultrabasic rocks under high pressure high temperature possible CO2 injection conditions. First, data on siderite dissolution, a reaction limiting CO2 mineral storage, have been acquired by x-ray absorption spectroscopy under high pressures and high temperatures. A dissolution rate law, an activation energy and solution speciation data are given. These experiments have allowed to test the potential for these kinds of studies of batch microreactors mounted on synchrotron beamlines. Then, a laboratory experiment aimed at mimicking CO2 injection in basic and ultrabasic rocks at 90°C and 280 bar CO2 pressure is shown. Carbonatation by dissolution/precipitation of peridotites, basalts and serpentinites yields zoned siderites/ankerites/magnesites with mineral storage rates, depending on the substrate rock, of few percents per year. Finally, in order to study cases with high carbonatation rates, an experimental study on olivines, pyroxenes and serpentines has been relalized at 400-500°C and 1-1. 7 kbar. Mineral storage rates of several percents per hour have been measured. The importances of water fugacities and salinities have been evidenced and a stoichiometric coupling between carbonate production and olivine serpentinization has been shown. A methodology based on carbon isotopic analyses has been developed for establishing mass balances. It suggests that small but significant quantities of reduced carbon are formed in these experiments

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Gautier, Quentin, and Quentin Gautier. "Cinétiques de précipitation de minéraux carbonatés magnésiens, influence de ligands organiques et conséquences pour la séquestration minérale du CO2." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00806512.

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Abstract:

La formation de minéraux carbonatés magnésiens par carbonatation de silicates de magnésium constitue une option pérenne et sûre de séquestration du dioxyde de carbone, dont les estimations les plus optimistes indiquent qu'elle pourrait participer significativement à l'effort global de réduction des émissions de CO2 d'origine anthropique. À ce jour cependant, ces réactions chimiques se heurtent à de fortes limitations cinétiques, dont l'origine réside dans la faible réactivité des phases minérales en présence. Alors que de nombreuses études se sont intéressées à la phase de dissolution des silicates magnésiens, souvent considérée comme l'étape limitante du processus, ce travail de thèse prend le parti d'étudier expérimentalement les mécanismes et les vitesses de formation des minéraux carbonatés magnésiens qui constituent le produit final des réactions de carbonatation. Dans une première partie, nous nous intéressons à l'influence sur la cinétique de précipitation de la magnésite (MgCO3) de ligands organiques connus pour accélérer la vitesse de dissolution des silicates magnésiens : oxalate, citrate et EDTA. Sur la base d'expériences menées en réacteur à circulation entre 100 et 150°C, nous montrons que ces ligands diminuent significativement la vitesse de précipitation de la magnésite en raison (1) de la complexation des cations Mg2+ en solution, estimée grâce à une base de données thermodynamiques établie à partir d'une revue critique de la littérature, et (2) de l'adsorption des ligands au niveau d'un nombre limité de sites à la surface du minéral, avec pour conséquence une diminution de la constante cinétique de précipitation. Cette inhibition de la cristallisation de la magnésite est maximale dans le cas du citrate. L'utilisation de la microscopie à force atomique en conditions hydrothermales nous a permis de sonder l'origine de l'inhibition observée. Elle nous indique en particulier que le citrate et l'oxalate agissent sur le processus de croissance cristalline à la surface de la magnésite, modifiant la forme des îlots de croissance ainsi que la fréquence de génération des marches cristallines par le processus de croissance en spirale. Nous montrons que ces deux ligands agissent au niveau de sites surfaciques différents, probablement fonction de leurs structures et de leurs propriétés chimiques. Nous proposons que l'inhibition plus forte exercée par le citrate sur le processus de croissance de la magnésite provienne d'une interaction préférentielle du ligand avec les marches cristallines aigües, qui limitent le processus de croissance en spirale de par leur faible vitesse d'avancement. La description de ces phénomènes à l'aide d'une loi cinétique empirique permet d'effectuer une modélisation numérique simple de la carbonatation de la forstérite (Mg2SiO4) en présence de ligands à 120°C, qui suggère que les ligands organiques étudiés ont une influence défavorable sur le processus global de carbonatation de ce minéral .La troisième et dernière partie de ce travail s'intéresse à la solubilité et à la cinétique de précipitation d'un carbonate de magnésium hydraté, l'hydromagnésite, entre 25 et 75°C. Les résultats obtenus indiquent que la vitesse de croissance de l'hydromagnésite excède largement celle de la magnésite à affinité chimique comparable, tandis que l'énergie d'activation du processus est beaucoup plus faible que celle de la magnésite. Ces données cinétiques originales confirment que la déshydratation des ions Mg2+ est l'étape limitante de la précipitation de la magnésite en solution aqueuse. Toutefois, du fait de sa solubilité plus forte, l'hydromagnésite n'est susceptible de se former plus rapidement que la magnésite qu'à pH alcalin et basse température. Elle ne peut à ce titre constituer un palliatif à la faible vitesse de précipitation de la magnésite lors de la carbonatation des silicates magnésiens

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Caillaud, Alexis. "Dépôts organiques en milieu marin : les facteurs clés des bassins hémipélagiques : le Mésozoïque du Bassin du Sud-Est de la France." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2018. http://www.theses.fr/2018LILUR012.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est d’étudier la sédimentologie des dépôts organiques dans un bassin hémipélagique (séries mésozoïques du Bassin du S-E de la France) afin de comprendre les processus de transport et de préservation de la matière organique (MO), ainsi que sa distribution dans les différents cortèges sédimentaires. Les résultats démontrent qu’il n’y a pas de relation entre le cortège organique et la granulométrie de la fraction terrigène ou la minéralogie de la fraction argileuse. Des turbidites sont présentes dans un niveau organique particulier, mais elles n’ont pas acheminé de MO terrestre dans le bassin ; au contraire, elles ont eu un rôle négatif sur la préservation du contenu organique. De la MO terrestre est observée dans certains niveaux organiques, mais sans lien avec des dépôts gravitaires, signifiant donc que la MO terrestre peut être transportée vers le domaine marin distal sans nécessairement impliquer des processus gravitaires. Il n’y a pas de lien évident entre la nature de la MO et les cortèges de dépôts dans les séquences stratigraphiques de 3e ordre. L’apport majeur de ce travail concerne l’approche multi-facteurs de la sédimentologie de la MO en domaine marin. Pour une productivité primaire marine constamment faible à normale, il a été mis en avant le rôle de 3 facteurs clés pour la formation de dépôts organiques en bassin hémipélagique : le taux de sédimentation, la nature intrinsèque de la MO, et les conditions d’oxygénation du bassin. Les niveaux organiques les plus riches en MO sont les événements anoxiques globaux, démontrant que l’anoxie est le facteur permettant les plus fortes accumulations organiques dans ce type de bassin sédimentaire
The goal of this work is to study the sedimentology of organic deposits in a hemipelagic basin (Mesozoic deposits of the S-E France Basin) in order to understand the processes responsible for transport and preservation of organic matter (OM), as well as its distribution in various sedimentary settings. The results demonstrate that there is no relationship between the organic content and the grain size of the terrigenous fraction or the mineralogy of the clay fraction. Turbidites are present in a particular organic level, but they did not convey terrestrial OM in the basin; on the contrary, they had a negative role upon the preservation of the organic content. Terrestrial OM is observed in some organic levels, but not related to gravity deposits, meaning that terrestrial OM can be transported to the distal marine domain without necessarily involving gravity processes. There is no clear link between the nature of the OM and the place of the deposits in the 3rd order stratigraphic sequences. The major contribution of the present work concerns the multi-factor approach to the sedimentology of OM in the marine domain. For a constantly low to normal marine primary productivity, it was highlighted the role of 3 key factors for the formation of organic deposits in the hemipelagic basin: the sedimentation rate, the intrinsic nature of OM, and the basin oxygenation conditions. The organic levels the richest in OM are the global anoxic events, which show that anoxia is the factor allowing the strongest organic accumulations in this type of sedimentary basin

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OGIER, SYLVIE. "Diagenèse précoce en domaine lacustre : étude des composés minéraux et organiques des sédiments récents du lac d'Aydat (Puy de Dôme, France)." Phd thesis, Université d'Orléans, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002273.

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Abstract:

Aydat est un petit lac eutrophe et dimictique du Massif Central (France), en environnement volcanique. L'étude de la diagenèse des sédiments actuels (trappes) et récents (carottes) de ce lac, a été abordée selon les méthodes classiques de la sédimentologie, de la géochimie minérale, ainsi que par l'analyse d'une famille de constituants organiques majeurs : les polysaccharides. Les sédiments actuels ont été collectés mensuellement d'octobre 1995 à septembre 1996 à l'aide de 3 trappes réparties dans la colonne d'eau, dans la partie centrale du lac. Les carottes sédimentaires, de 50 cm de long, ont été prélevées à l'aplomb de la ligne de trappes. La fraction minérale des sédiments est dominée par des particules authigènes. Les frustules de diatomées, qui représentent plus de 80% des sédiments, contribuent de façon stable à l'enregistrement sédimentaire. En revanche, des minéraux autochtones tels que la calcite et les oxy-hydroxydes de fer et manganèse, sont fortement impliqués dans la dynamique biogéochimique lacustre, essentiellement régie par les processus redox induits par l'activité biologique. Ainsi, le comportement des éléments les plus mobiles des sédiments de fond anoxiques, qu'ils soient solubles, échangeables et/ou complexables, a pu être précisé par le biais d'attaques chimiques séquentielles. L'ensemble des données géochimiques acquises sur la phase solide des sédiments, combinées avec les analyses des éléments en solution réalisées par l'équipe du Laboratoire de Géochimie des Eaux (Université Paris VII), a permis d'établir un bilan annuel des éléments chimiques dans le lac d'Aydat. Ce bilan a notamment permis d'identifier 5 types de comportements différents des divers éléments suivis tout au long de l'année d'étude et a également permis de quantifier l'intensité du recyclage des éléments réactifs tels que Fe, Mn, Co, Ba et As, dans le réservoir lacustre. La dynamique de la matière organique, qui est essentiellement régie par les processus géochimiques lacustres via l'activité biologique, a été suivie grâce à l'analyse des polysaccharides, composés ubiquistes majeurs du règne végétal, aisément recyclés. Malgré un flux de matière organique autochtone abondant dans le lac d'Aydat, la composition des sucres neutres reflète mal la production planctonique primaire (diatomées, cyanobactéries), mais plutôt celle de la flore microbienne. L'intense activité bactérienne au sein de la colonne d'eau et surtout au niveau de l'interface eau-sédiment, qui se signale particulièrement par l'abondance d'un désoxyhexose, le rhamnose, empêche les sucres de participer significativement à l'enregistrement sédimentaire. Ainsi, ces composés métabolisables contribuent via les bactéries, aux processus diagénétiques, et donc à l'entretien des cycles biogéochimiques dans lesquels les éléments minéraux les plus réactifs sont périodiquement impliqués.

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Monneron-Gyurits, Matthias. "Bioaccessibilité et spéciation des métaux/métalloides sur d’anciens sites industriels en vue d’une gestion intégrée et d’une refonctionnalisation." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0062.

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Abstract:

Aujourd'hui, la gestion des sites et sols pollués apparaît comme un enjeu majeur des politiques environnementales et sanitaires. Pour ce faire, des outils d'aide à la décision doivent être développés et validés afin de faciliter l'identification et la compréhension des risques induits. Dans ce contexte, l'objectif de cette étude est d'améliorer les connaissances quant aux liens existants entre la nature des contaminants, leurs comportements géochimiques, la nature des phases porteuses et la bioaccessibilité. In fine, de cette compréhension fine en découlera une évaluation plus spécifique des risques environnementaux et sanitaires leur étant imputable, et une remédiation plus cohérente. Pour ce faire, deux sites contaminés à la typologie différente (minier vs industriel) ont été étudiés mais à contamination semblable (As, Pb, Zn et Cd). Après un échantillonnage représentatif en adéquation au type de site et à sa géomorphologie, une caractérisation physico-chimique fine a été effectuée sur chaque échantillon avant de déterminer leur stabilité environnementale et physiologique (bioaccessibilité). Le couplage avec de la minéralogie environnementale a permis d’expliquer le comportement des éléments dans les différents milieux. Dans un second temps, afin de s'affranchir des contraintes d'un milieu complexe comme le sol et de définir l'impact réel de chaque phase porteuse sur les risques, des phases pures ont été synthétisé et soumises aux mêmes tests que les échantillons naturels. Un retour sur le solide est alors systématiquement effectué mettant en évidence les modifications minéralogiques subies par l'échantillon. Des mélanges ont également été effectué afin d’appréhender et de mieux comprendre les effets cocktails d’éléments métalliques et metalloïdes. Cette approche intégrée, multi-analytique et multi-échelle est alors la première étape d'un long processus de compréhension et de prédiction des risques basé sur le couplage géochimie et minéralogie environnementale
Today, the management of polluted sites and soils appears to be a major challenge for environmental and health policies. To do this, decision support tools must be developed and validated to facilitate the identification and understanding of the risks involved. In this context, the objective of this study is to improve knowledge of the links between the nature of contaminants, their geochemical behavior, the nature of carrier phases and bioaccessibility. Ultimately, this understanding will lead to a more specific assessment of the environmental and health risks attributable to them, and to a more coherent remediation. To do this, two contaminated sites with different typologies (mining vs. industrial) were studied but with similar contamination (As, Pb, Zn and Cd). After a representative sampling in accordance with the type of site and its geomorphology, a fine physico-chemical characterization was carried out on each sample before determining their environmental and physiological stability (bioaccessibility). The coupling with environmental mineralogy made possible to explain the behavior of the elements in the various environments. In a second step, in order to overcome the constraints of a complex environment such as the soil and to define the real impact of each bearing phase on the risks, pure phases were synthesized and subjected to the same tests as the natural samples. A return to the solid is then systematically carried out, highlighting the mineralogical changes undergone by the sample. Mixtures have also been made to understand and better understand the cocktail effects of metallic and metalloid elements. This integrated, multi-analytical and multi-scale approach is then the first step in a long process of understanding and predicting risks based on geochemistry and environmental mineralogy coupling

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Maréchal, Benoît. "Caractérisation et interprétation de la variabilité chimique et minéralogique des grès réservoirs.Implications pour la modélisation numérique de la diagenèse minérale des grès du Ravenscar Group (Yorkshire, Royaume-Uni)." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00089197.

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Abstract:

Les grès présentent un intérêt particulier en géologie pétrolière car ils possèdent généralement des gammes de porosité et de perméabilité favorables à la migration, au piégeage et à la récupération des hydrocarbures. Leur caractérisation fait donc l'objet d'études poussées. Ainsi, de nombreux sédimentologues ont analysé en détail une grande variété de systèmes sédimentaires afin de décrire la géométrie des corps gréseux et des barrières de perméabilité, et de caractériser l'organisation interne des faciès sédimentaires. Ces travaux ont conduit à la corrélation des données de puits et à l'élaboration de modèles statistiques prédictifs.
Ces descriptions sédimentologiques ne prennent pas en compte les caractères pétrographiques, minéralogiques ou géochimiques qui permettraient pourtant d'attribuer des causes directes, primaires ou secondaires, aux variations de porosité et de perméabilité rencontrées dans les roches. De plus, depuis quelques années, la diagenèse minérale, souvent à l'origine de ces variations, fait l'objet d'une modélisation déterministe qui s'appuie sur les processus physiques et chimiques mis en œuvre. Des logiciels de plus en plus performants permettent ainsi de réaliser des simulations destinées à proposer des bilans géochimiques variés qu'il est nécessaire de valider par des observations de terrain.
Cette thèse a pour objectif, d'une part, de compléter les études sédimentologiques par l'acquisition et l'analyse de données géochimiques et, d'autre part, de mieux comprendre la diagenèse des grès réservoirs en associant la géochimie à la modélisation numérique.
Deux formations géologiques, analogues de réservoirs exploités, ont servi de support à cette étude : les grès fluviodeltaïques du Ravenscar Group (Jurassique Moyen, côtes du Yorkshire, Royaume-Uni) et les Grès turbiditiques d'Annot (Eocène-Oligocène, Bassin du Sud-Est, France). L'échantillonnage a été réalisé afin d'apprécier la variabilité verticale et latérale de composition à diverses échelles (centimétrique à hectométrique) aussi bien entre faciès sédimentaires qu'au sein d'un même niveau lithostratigraphique.
L'étude géochimique montre que les faciès sont caractérisés par leur gamme de composition chimique ainsi que par leur style de variabilité élémentaire. Elle permet également de mieux comprendre la répartition des minéraux et des éléments au sein de la roche.
Ainsi, dans certains faciès, le tri sédimentaire entre les petits minéraux lourds et le reste de la roche (entrainment sorting) engendre des variations de teneur importantes pour les éléments portés par ces différentes classes de particules détritiques (Zr, Cr, Th, etc. pour les minéraux lourds ; Al, Na, K, etc. pour la fraction élastique). Des caractéristiques chimiques propres à chacune de ces populations de minéraux, valables à une échelle verticale de plusieurs mètres, peuvent alors être définies. Certaines d'entre elles, relatives aux éléments immobiles, permettent d'identifier des variations dans l'alimentation détritique. Une ségrégation s'opère également au sein de la fraction élastique entre les particules les plus grosses, dont la nature dépend de la maturité du grès, et les autres grains lors du dépôt.
Deux transformations diagénétiques majeures, à savoir la kaolinitisation et l'albitisation des feldspaths, sont également à l'origine de la distribution particulière des compositions chimiques de la fraction alumineuse des grès du Ravenscar Group.
Ce dernier point a été utilisé pour tester et valider la modélisation numérique de la diagenèse des grès du Ravenscar Group à l'aide du code numérique DIAPHORE de l'Institut Français du Pétrole. La néoformation de kaolinite apparaît alors possible dans la gamme de température 25-80°C, quel que soit le type d'eau superficielle considéré. La précipitation des argiles est induite par la présence et la circulation d'une eau en déséquilibre avec le réservoir gréseux, entraînant la dissolution successive des feldspaths. L'albitisation des feldspaths plagioclases s'effectue à faible température et dépend assez peu du type d'eau injectée. Enfin, l'albitisation des feldspaths potassiques est plus délicate à réaliser et n'est efficace que pour des eaux marines ou saumâtres à des températures supérieures à 50°C, et circulant dans un réservoir soumis à un gradient de température. Les simulations confirment donc l'importance de la perméabilité et de la circulation des fluides dans la diagenèse des aluminosilicates.
Les variations de composition chimique de la fraction alumineuse des grès du Ravenscar Group sont reproduites dans les simulations. Les conditions nécessaires aux transformations sont particulières mais compatibles avec le contexte géologique des grès étudiés. Les principales transformations diagénétiques, indépendantes, nécessitent alors plusieurs épisodes de circulation d'eau pour rendre compte de la diversité des compositions chimiques et minérales observées.
Les travaux menés dans le cadre de cette thèse laissent à penser que l'on pourrait intégrer plus systématiquement l'approche géochimique dans les études de réservoir.

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Chanvry, Emmanuelle. "Caractérisation et facteurs de contrôle des distributions minéralogiques du Bassin Piggyback de Graus-Tremp-Ainsa (Espagne), à l’Eocène Inférieur." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEM034/document.

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Abstract:

Cette thèse propose une méthodologie pour caractériser et intégrer les distributions minéralogiques des dépôts de l’Eocène Inférieur du Bassin de Graus-Tremp-Ainsa dans un cadre séquentiel reconstruit à haute résolution. Le couplage des approches stratigraphiques et géochimiques/minéralogiques permet d’évaluer la part des forçages tectoniques, climatiques, eustatiques et diagénétiques sur l’enregistrement sédimentaire et minéralogique du bassin. La caractérisation de la minéralogie repose sur un calcul automatisé utilisant la géochimie multi-élémentaire et calibré ponctuellement par les outils d’analyse minéralogique conventionnels (pétrographie, DRX, Qemscan, microsonde). Elle a l’avantage de permettre de traiter les évolutions minéralogiques à l’échelle du bassin et sur l’ensemble des lithologies rencontrées. Après avoir évalué les effets de la diagenèse, du tri hydrodynamique et reconstitué la composition minéralogique primaire des sédiments, nous caractérisons les différentes sources.Nous précisons l’évolution de la tectonique (avec un pas de temps de l’ordre du million d’années) et ses effets sur l’architecture sédimentaire et la minéralogie des dépôts. Ceux-ci montrent un contrôle spatial de la diagenèse et des changements spatio-temporels des sources, liés à une compétition entre la tectonique intrabassinale (activité des chevauchements locaux) et régionale (surrection de l’orogène et subsidence flexurale). Nous montrons également que l’impact de la tectonique est modulé par des anomalies climatiques ponctuelles de l’ordre de la centaine de milliers d’années (PETM, ELMO, X-Event), que nous avons reconnues par un changement marqué des environnements de dépôt et des cortèges argileux.Deux grands épisodes régionaux caractérisent l’évolution du Bassin piggyback de Graus-Tremp-Ainsa. Le stade précoce, d’âge Ilerdien-Cuisien Inférieur, est marqué par le passage d’une rampe carbonatée mixte à des systèmes deltaïques alimentés depuis l’orogène pyrénéen par des contributions plutoniques. Cet ensemble passe ensuite à un vaste système fluvio-deltaïque au Cuisien Inférieur / Moyen, montrant l’apport de lithiques carbonatés et silicoclastiques qui coïncide avec l’émergence des nappes sédimentaires. La fin de cet épisode est marquée par la propagation du chevauchement du Montsec et de ses rampes latérales, provoquant un partitionnement du bassin, induisant la surrection du Bassin de Graus-Tremp et une forte subsidence du Bassin d’Ainsa. Ce contraste de subsidence est souligné par un partitionnement de la diagenèse, avec une kaolinisation des formations supérieures du Bassin de Graus-Tremp, liée à la percolation d’eaux météoriques, et, dans le Bassin d’Ainsa, une albitisation des grès couplée à une illitisation des smectites dans les lutites, liée à une diagenèse d’enfouissement plus marquée
We develop here a methodology to integrate the mineralogical record into a high resolution sequence stratigraphic framework realized in the Early Eocene Graus-Tremp-Ainsa Basin. Coupling stratigraphic with geochemical and mineralogical approaches allows us to unravel the effects of tectonics, climate, eustasy and diagenesis on basin architecture and mineralogy. An automated computed mineralogy is derived from whole-rock geochemical data, and calibrated against direct mineral quantifications (petrography, DRX, Qemscan, microprobe). It provides a basinscale view of mineral distribution, irrespective of the lithology. Diagenetic overprint and hydrodynamic sorting effects are evaluated first, then primary mineral distributions are reconstructed and ascribed to different types of sediment sources.We show that, at the million-year timescale, tectonics shape the architecture and the mineralogy of the deposits. Spatially distributed diagenesis and temporal and spatial changes in sediment sources reflect the competing effects of intrabasinal tectonics (local thrust displacements) versus basinscale flexural subsidence linked to the orogen uplift and loading. Tectonically-driven changes are also sensitive to higher frequency (100 ky) anomalic climatic events (PETM, ELMO, X-EVENT) leaving a mineralogical signal in clay fractions and environment deposits succession.The basinscale evolution displays two contrasting stages. During the Ilerdian to the lower Cuisian, a mixed carbonate ramp evolves to a set of deltaic fans of Northern (Pyrenean orogen) provenance delivering plutonic-dominated materials. Then, during the lower/mid Cuisian, they are overprinted by a large fluvial and deltaic system bringing recycled carbonates and siliciclastics sourced in the emerging eastern to southern sedimentary thrust sheets. Later on, the propagation of the Montsec thrust and its lateral ramp decouples the uplifted Graus-Tremp basin from the strongly subsiding Ainsa basin. These different subsidizing schemes are underlined diagenetic overprints diverge, with an extensive kaolinisation of the uppermost units in the Graus-Tremp Basin driven by meteoric fluid circulations, and a severe albitisation of sandstones in the Ainsa basin, coupled with the illitisation of smectites in the lutites and caused by deep basinal fluids

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Brigaud, Benjamin. "Influence du contexte sédimentaire et de la diagenèse sur les propriétés pétrophysiques du Dogger calcaire de l'Est du Bassin de Paris." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00503241.

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Abstract:

A l'Est du Bassin de Paris, les carbonates du Dogger présentent habituellement de faibles porosités et perméabilités, en relation notamment avec une intense cimentation sparitique et d'importants phénomènes de pression-solution (stylolitisation). Il existe néanmoins quelques exceptions à cette tendance : des niveaux réservoirs sont recensés au toit de séquences de dépôt réputées émersives. Pour comprendre la répartition des propriétés pétrophysiques du Dogger calcaire, ce travail de thèse basé sur une étude sédimentologique, diagénétique, géochimique et pétrophysique, se propose d'examiner les influences de la diagenèse précoce puis de la diagenèse tardive sur les propriétés réservoirs dans ces carbonates. L'analyse sédimentologique d'un grand nombre de coupes et de 4 forages carottés répartis sur un profil Langres-Nancy révèle 18 faciès attribuables à 5 environnements de dépôts caractéristiques d'un profil de rampe carbonatée. Ces 4 intervalles sont marqués par des producteurs carbonatés et par des morphologies de rampe différents. Les δ18O et δ13C des fragments biogènes et l'évolution des cortèges argileux suggèrent que des changements environnementaux tels que la température, l'humidité et la pCO2 ont, en partie, contrôlé l'existence de ces intervalles bio-sédimentaires. Huit phases minérales mésogénétiques comprenant 3 générations de calcite, de la pyrite, de la silice, 2 générations de dolomite et de la fluorine se sont succédées depuis le Jurassique moyen, réduisant la porosité intergranulaire. En moyenne 70 % du volume de ces ciments sont formés par 2 zones successives de sparites de blocage (Bc1 et Bc2). Leurs signatures isotopiques indiquent des circulations de fluides parents météoriques ou mixtes probablement liées aux émersions du Crétacé inférieur. Les analyses pétrophysiques ont confirmé les faibles porosités et perméabilités générales de l'Est du Bassin de Paris (φ<5% and k<0.5mD). Toutefois, ces analyses pétrophysiques ont mis en exergue la présence de deux niveaux poreux (Niveau Poreux 1 et Niveau Poreux 2) situés dans la partie supérieure du Dogger calcaire. D'une dizaine de mètres d'épaisseur, ces niveaux poreux ont une porosité dépassant 15%. Leur perméabilité est variable, elle est élevée (k=100-700mD) lorsque les niveaux sont macroporeux et correspondent à des grainstones de shoals oolitiques, elle est faible (k=0,1-1mD) lorsque les faciès sont boueux (dépôts de lagon protégé) et dominés par de la microporosité inter-cristalline. L'architecture stratigraphique issue de l'étude sédimentologique permet de supposer que celle-ci a joué un rôle sur le positionnement des niveaux poreux au sommet du Dogger. En effet, le modèle stratigraphique montre la présence d'un écran imperméable marneux positionné latéralement aux calcaires du sommet du Dogger. Cet écran marneux a pu perturber ou empêcher les recharges en eaux météoriques, pouvant expliquer le sous-développement des ciments de blocage dans ces niveaux poreux du sommet du Dogger. L'étude intégrée sédimentologique et diagénétique montre que l'existence des niveaux poreux réservoirs (NP1 et NP2) semble tributaire d'une histoire sédimento-diagénétique particulière qui peut être résumée en 3 actes : (1) lithification et stabilisation minéralogique précoce sous des surfaces d'émersion (SB7 et SB8), rendant le sédiment résistant aux phénomènes de compaction et pression-solution ; (2) faibles recharges météoriques au Crétacé en raison de l'écran latéral formé par les Marnes à Rhynchonelles (Bathonien), empêchant le développement de ciments de blocage dans le sommet du Dogger (3) faibles recharges hydrothermales et cimentations associées durant l'Oligocène. Ces 3 facteurs ne se sont conjugués qu'au niveau de NP1 et de NP2 (niveaux réservoirs), sur une épaisseur cumulée de moins de 20 m, à comparer aux 210 m totalement compactés et/ou cimentés formant le reste du Dogger (niveaux non-réservoirs).

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Oudin, Elisabeth. "Les sulfures océaniques : étude minéralogique et géochimique des processus hydrothermaux actuels et fossiles." Toulouse 3, 1991. http://www.theses.fr/1991TOU30090.

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Abstract:

Les ressources chaudes (t350c) qui debouchent dans les vallees axiales des rides medio-oceaniques du pacifique ouest ou de l'atlantique forment des amas et des cheminees ou predominent les sulfures de fe-cu-zn. Dans la fosse atlantis ii en mer rouge, les sources hydrothermales alimentent des saumures chaudes qui stagnent dans la fosse ou se deposent des sediments hydrothermaux riches en sulfures de fe-cu-zn. Les variations de salinites observees dans les fluides actuels, peuvent etre attribuees a l'ebullition, pour la premiere fois mise en evidence dans un gisement actuel (fosse atlantis ii, mer rouge). La composition mineralogique et chimique des depots depend surtout de leurs temperatures de formation. Les events zones et la frequence de mineraux instables traduisent les forts gradients thermiques. Les metaux precieux precipitent en dessous de 250c par refroidissement et/ou oxydation du fluide hydrothermal. Dans la fosse atlantis ii, les terres rares hydrothermales sont essentiellement piegees dans les debris de poissons et les isotopes du plomb, du strontium et du neodyme mettent en evidence l'interaction des fluides hydrothermaux avec les sediments et les basaltes. La composition mineralogique et les textures des amas sulfures des complexes ophiolitiques (chypre, oman et nouvelle-caledonie) sont comparables a celles des amas actuels de la ride est pacifique. La composition chimique des amas de chypre et d'oman pourrait traduire l'influence de sediments subductes

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Michaux, Laurent. "Altérations supergènes et hydrothermales des roches basiques et ultrabasiques : pétrologie, géochimie et modélisations thermodynamiques." Aix-Marseille 3, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX30058.

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Abstract:

Les simulations thermodynamiques (modele dissol) differencient les alterations hydrothermales et supergenes par la nature et la quantite des mineraux neoformes. En conditions lateritiques les parageneses naturelles: goethite, gibbsite, kaolinites et argiles 2/1 sont rencontrees. L'alteration hydrothermale des pyroxenes est liee a l'importance du systeme fissural. Les modelisations reproduisent ces transformations dependantes de la temperature qui se font plutot en systemes fermes. Les transferts de matiere se font a echelles tres reduites

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Ancellin, Marie-Anne. "Origine de la diversité géochimique des magmas équatoriens : de l'arc au minéral." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC083/document.

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Abstract:

Les laves d'arc ont une géochimie complexe du fait de l'hétérogénéité des magmas primitifs et de leur transformation dans la croûte. L'identification des magmas primitifs dans les arcs continentaux est difficile du fait de l'épaisseur de la croûte continentale, qui constitue un filtre mécanique et chimique à l'ascension des magmas. En Équateur, cette problématique est particulièrement critique du fait de la grande épaisseur de la croûte (≈ 50-60 km) et de la rareté des magmas primitifs arrivant en surface. Cette thèse a pour but de déterminer la composition des liquides primitifs dans l'arc équatorien, à l'échelle de l'arc entier, et à celle de deux édifices volcaniques : le Pichincha et le Tungurahua. Elle vise également à mieux comprendre comment ces liquides primitifs évoluent à travers la croûte continentale. En Équateur, le pendage, le relief et l'âge de la plaque plongeante varient du nord au sud de l'arc. Ainsi, la première partie de la thèse aborde la question de l'influence de ces paramètres sur la géochimie des magmas, via une étude sur roches totales couvrant la totalité de l'arc. Elle confirme les variations géochimiques décrites à travers l'arc par les études précédentes : augmentation de la teneur en éléments incompatibles et diminution de l'enrichissement en éléments "mobiles" d'est en ouest. L'étude identifie des variations géochimiques le long du front volcanique (e.g., rapport Ba/Th), liées au changement de nature des fluides métasomatiques, qui sont aqueux au centre de l'arc (environ 0,5°S) et silicatés au Nord et possiblement au Sud. Ce changement est attribué à la jeunesse du plancher océanique dans le nord de l'arc, qui pourrait promouvoir la fusion de la plaque plongeante. Enfin, il semble que la contamination par la croûte inférieure augmente vers le sud du front volcanique. Dans un deuxième temps, les produits émis par le Tungurahua lors de ses derniers 3000 ans d'activité sont étudiés. À cette échelle de temps, les paramètres tectoniques de la première étude sont constants. Ce travail détaille le rôle de la croûte dans la production des magmas différenciés, qui sont systématiquement associés à des éruptions plus explosives. Elle conclut que les andésites ont des compositions isotopiques hétérogènes (206Pb/204Pb = 18,834 - 19,038), acquises en profondeur (manteau ou croûte inférieure), qui se restreignent lors de la différenciation des andésites en dacites (206Pb/204Pb = 18,965 - 19,030), par cristallisation fractionnée et assimilation de la croûte supérieure locale (7-9 %). Enfin, la troisième partie de la thèse se focalise sur l'hétérogénéité des magmas primitifs. Des études sur minéraux individuels ont été effectuées au Pichincha et au Tungurahua, et montrent que la majorité des minéraux sont en déséquilibre avec la roche hôte (jusqu'à 8600 ppm en 206Pb/204Pb). Au Pichincha, la diversité des minéraux échantillonnés permet d'identifier la diversité des liquides mantelliques (206Pb/204Pb = 18,816 - 19,007), qui s'alignent dans les espaces Pb-Pb. Comme dans le cas des roches totales du Tungurahua, l'assimilation crustale écrase cette diversité isotopique lors de la différenciation des liquides primitifs, dont la signature n'est pas préservée dans les roches. Au Tungurahua, les minéraux individuels montrent que l'hétérogénéité des signatures est acquise en profondeur. L'analyse de deux lots d'olivines met en évidence une signature radiogénique dans les liquides primitifs du Tungurahua, interprétée comme la présence de croûte délaminée dans la source mantellique du Tungurahua. Enfin, l'étude de lots d'olivines provenant de sept volcans équatoriens montre qu'il n'existe pas de signature primitive unique dans l'arc. La totalité de l'hétérogénéité isotopique des magmas est héritée du manteau (206Pb/204Pb = 18,583 - 19,000). Les compositions des liquides primitifs sont ensuite déviées par la contamination crustale, dans la majorité des cas, vers des signatures plus radiogéniques
Arc lavas display a complex geochemistry resulting from the heterogeneity of primitive magmas and their transformation within the crust. Identifying primitive magma compositions in continental arcs is challenging because continental crust is thick and acts as a mechanical and chemical filter for ascending magmas. This issue is particularly criticial in Ecuador owing to the great thickness of the continental crust (≈ 50-60 km) and the scarcity of erupted primitive magmas. This thesis aims to determine the composition of primitive silicate melts in the Ecuadorian arc, on the scale of the whole arc, as well as on the scale of two volcanic edifices: the Pichincha and the Tungurahua. This study also intends to better understand how those primitive melts evolve during their journey through the continental crust. In Ecuador, slab dip, relief and age change from north to south. Hence, the first part of the PhD focuses on the influence of those parameters on magma geochemistry, through a whole rock study covering the entire arc. It confirms the across-arc geochemical variations described by previous studies: an increase of incompatible element contents and a decrease of fluid-mobile over fluid-immobile element ratios from west to east. We identify along-arc geochemical variations in the volcanic front (e.g. Ba/Th), related to the changing nature of metasomatic fluids, which are aqueous fluids at the centre of the arc (around 0.5°S) and silicate melts to the north and probably to the south. This change may be due to the subduction of a younger and warmer oceanic crust to the north, which might promote slab melting. Lastly, it seems that deep crustal contamination increases towards the south of the volcanic front. Secondly, volcanic products emitted for the last 3,000 years at Tungurahua are studied. On this timescale, the tectonic parameters of the first study are constant. This work details the role of continental crust in the production of differentiated magmas, which are systematically associated with more explosive eruptions. We conclude that andesites have heterogeneous isotopic compositions (206Pb/204Pb = 18.834 - 19.038), acquired at depth (mantle or deep crust), that homogeneize through andesite differentiation to dacite (206Pb/204Pb = 18.965 - 19.030) by fractional crystallization and assimilation of the local upper crust (7-9 %). Lastly, the third part of the PhD focuses on the heterogeneity of primitive magmas. We study individual minerals from Pichincha and Tungurahua volcanoes and show that most minerals are in disequilibrium with their host rock (up to 8,600 ppm for 206Pb/204Pb). The diversity of Pichincha minerals allows the identification of mantle melt diversity (206Pb/204Pb = 18.816 - 19.007), with compositions forming a tight trend in Pb-Pb isotope spaces. As for Tungurahua whole rocks, crustal assimilation erases the diversity of primitive melt isotope signatures through differentiation, so that primitive melt signatures are not preserved in whole rock samples. At Tungurahua, individual minerals show that the heterogeneity of isotope compositions is acquired at depth. The analysis of two olivine fractions reveals the existence of a radiogenic signature in the mantle source of Tungurahua volcano, interpreted as the presence of delaminated crust within the mantle beneath its edifice. Finally, olivine fractions from seven Ecuadorian volcanoes highlight the fact that no unique primitive signature exists in the arc. Isotopic heterogeneity is entirely inherited from the mantle (206Pb/204Pb = 18.583 - 19.000). Primitive melt compositions are then shifted by continental crust contamination which, in most cases, results in more radiogenic signatures

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Ben, Baccar Mohamed Ennaceur. "Modélisation géochimique de la diagénèse minérale et de ses conséquences sur la porosité des réservoirs." Strasbourg 1, 1992. http://www.theses.fr/1992STR1A004.

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Abstract:

Une méthode de simulation thermodynamique et cinétique des réactions au contact des solutions des milieux poreux sédimentaires, au cours de la diagenèse, a été développée. Elle consistait à combiner l'utilisation de deux modèles thermal et DISSOL ou KINDIS, pour simuler successivement et alternativement l'effet thermique et l'interaction eau-roche. A partir des calculs de transferts de masse, la prise en compte des effets volumiques (dissolution, précipitation) a permis de prévoir les conséquences en retour sur l'évolution du milieu poreux. L'exemple théorique des réactions diagenétiques possibles dans un grès, de composition minéralogique donnée, au contact d'une solution à chimisme initial d'eau de mer entre 25 et 160c a été traité. La relation pH, PCO2 pendant ces réactions et leurs effets sur le phénomène d'albitisation des plagioclases et des feldspaths potassiques sont également étudiés. La première application de ce type de modélisations est le champ pétrolier d'Alwyn sud (mer du Nord). La reconstruction de la composition chimique des fluides responsables des événements diagénetiques tardifs, a pu être faite à partir de la comparaison des résultats de simulations aux données des analyses pétrographiques. La deuxième application est le delta de la Mahakam (Indonésie), les hypothèses proposées sur l'origine des eaux de formation ont pu être testées à travers la modélisation des interactions eaux-roches. L'effet de la pression partielle de gaz carbonique sur le phénomène d'illiltisation dans la séquence est également étudié. Bien qu'elle ait donné des résultats intéressants, l'approche utilisée pour la simulation de quelques étapes clés de la diagenèse minérale, dans le cadre général et dans le cadre du bassin d'Alwyn et du delta de la Mahakam, a montré la nécessité de couplage avec un modèle hydrodynamique afin de tenir compte à la fois de la vitesse des réactions chimiques et de la vitesse de circulation de l'eau.

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Almeida, de Carvalho Ancilla Maria. "Evolution of the Early Cretaceous, South-Atlantic pre-salt lacustrine systems : Insights from Stratigraphic Forward and Geochemical Modeling." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS590.

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Abstract:

Les roches carbonatées lacustres de la formation de la Barra Velha (BVF), dans le bassin de Santos, présentent des compositions et textures distinctes, avec des hétérogénéités sédimentaires auxquelles se surimposent celles diagenétiques, conduisant à la formation de réservoirs complexes. Pour mieux comprendre et prédire les hétérogénéités latérales/verticales des réservoirs carbonatés du bassin de Santos, nous avons adopté une approche multidisciplinaire, intégrant des analyses sédimentologiques et diagenétiques, des modèles stratigraphiques et de la modélisation géochimique. À partir des données multi-échelles, nous avons (1) caractérisé la distribution spatiale et stratigraphique des différents faciès et phases diagenétiques et leurs principaux facteurs de contrôle, (2) évalué le modèle conceptuel proposé et fourni les conditions initiales pour le modèle d'interaction fluide-roche en utilisant la modélisation stratigraphique (SFM), (3) étudié les conditions physico-chimiques idéales et les schémas de circulation des fluides dans le bassin régissant les altérations diagenétiques observées dans la zone d'étude. L'analyse des données réalisée dans cette étude met en évidence la distribution spatiale et temporelle des différents types d'argiles magnésiennes, les principaux produits diagenétiques et leur association avec les différents faciès. La distribution stratigraphique des argiles magnésiennes indique une influence de la chimie de l'eau du lac. Par ailleurs, le schéma d'altération des argiles magnésiennes et ses caractéristiques diagenétiques suggèrent un contrôle important du cadre structural. Les tendances spatiales et stratigraphiques des caractéristiques sédimentologiques et diagenétiques indiquent, qu’au premier ordre, l’évolution hydrochimique de l'eau du lac contrôle les principaux aspects de dépôt et de diagénèse, étant modulée par des facteurs locaux qui ont renforcé l'empreinte diagenétique. Les données indiquent que trois caractéristiques principales marquent les variations hydrochimiques de l'eau du lac : une phase initiale associée à un apport important de sédiments détritiques, une phase intermédiaire marquée par des conditions d'évaporation plus élevées et une phase finale caractérisée par des fluctuations des conditions d'évaporation avec une contribution détritique plus faible. Dans la deuxième partie de l'étude, nous proposons un modèle numérique stratigraphique basé sur le modèle géologique conceptuel et l'évaluation des contraintes à grande échelle, telles que la subsidence et les variations du niveau du lac. Le modèle aborde également l'évolution des zones hydrologiques. Grâce à ce modèle, nous proposons une grille latérale et verticale de faciès, utilisée pour définir les conditions initiales de la modélisation en transport réactif. Dans la troisième phase de l'étude, une série de calculs géochimiques permet d’estimer le potentiel diagenétique de différentes sources de solutés et les principaux contrôles paléo-environnementaux sur les modifications diagenétiques. Enfin, nous examinons les principaux scénarios diagenétiques à partir de la modélisation de transport réactif, en nous concentrant sur les processus de dolomitisation, de silicification et de dissolution et sur l’impact de la circulation régionale ou locale des fluides sur les altérations diagenétiques. Les hétérogénéités sédimentaires, liées aux caractéristiques intrinsèques des environnements de dépôt, jouent un rôle crucial dans l'évolution des processus diagenétiques. Les résultats démontrent également l’existence de chemins préférentiels de circulation des fluides et d'altérations diagenétiques associés à l’alternance de strates riches en argiles magnésiennes et de faciès présentant une perméabilité plus élevée. L'approche multidisciplinaire fournit une vue spatiale des interactions entre les propriétés des roches et les schémas possibles de circulation des fluides dans le bassin
The lacustrine carbonate rocks of the Barra Velha Formation (BVF), Santos Basin, present distinct composition and texture, with superimposed sedimentary and diagenetic heterogeneities, forming complex reservoirs. To better understand and predict lateral and vertical heterogeneities of the carbonate reservoirs of Santos Basin, we conduct a multidisciplinary approach, integrating sedimentological-diagenetic analyses, stratigraphic forward (process-based) modeling, and geochemical modeling. From a multiscale dataset of a field localized in the Outer High of the Santos Basin, we (1) characterized the spatial and stratigraphic distribution of the different facies and diagenetic phases and their main controlling factors, (2) evaluated the conceptual model proposed and provide the initial conditions for fluid-rock interaction model, using stratigraphic forward modeling (SFM) (3) investigated the ideal physicochemical conditions and basin fluid circulation patterns ruling the diagenetic alterations observed in the study area. The data analysis performed in this study highlights the spatial and temporal distribution of different types of Mg-clay, the main diagenetic products, and their association with different facies. The stratigraphic variations in Mg-clay distribution indicate an influence of the lake water chemistry. Furthermore, the Mg-clay alteration pattern and its diagenetic features suggest a strong control of the structural setting. The spatial and stratigraphic distribution of sedimentological and diagenetic heterogeneities indicate that the lake water’s first-order hydrochemical evolution drove the major depositional and diagenetic aspects, modulated by local factors, which enhanced the diagenetic imprint. Three main characteristics mark the lake water hydrochemical variation: an initial stage associated with a higher input of detrital content, an intermediary phase marked by higher evaporative conditions, and a final stage characterized by fluctuations of the evaporative conditions with a lower detrital contribution. In the second part of the study, we propose a stratigraphic forward model based on the depositional conceptual model and the evaluation of large-scale constraints, like subsidence and lake-level variations. The model also addresses the lake-level variations relying on the hydrologic water balance between precipitation and evaporation rate and provides insights into the evolution of hydrological zones. Through the process-based model, we propose a lateral and vertical grid of facies used to parametrize the reactive transport modeling. In the third part of the study, a series of geochemical calculations were used to estimate the diagenetic potential of different solute sources and the main paleoenvironmental controls on diagenetic modifications. The calculations show that the pH fluctuation is the main factor impacting the Mg-clay preservation, followed by the diagenetic fluids' Mg/Ca and Mg/Si ratios, and emphasize the role of pCO2 in the diagenetic alteration. In addition, the models point out the ability of different Mg-clay types to generate distinctive amounts of diagenetic products. Finally, we explore diagenetic scenarios on the BVF sag phase through reactive transport modeling, focusing on the dolomitization, silicification, and dissolution processes and addressing the impact of regional versus local fluid circulation on diagenetic alteration. The initial facies heterogeneities, intrinsically related to the depositional characteristics, have a crucial role in the evolution of the diagenetic process. The results also highlight the preferential pathways of fluid circulation and diagenetic alteration associated with Mg-clay-rich layers and facies with higher permeability alternation. The multidisciplinary approach provides a spatial view of the interplay between rock properties and possible fluid circulation patterns in the basin

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Grimaud, Daniel. "Etude géochimique et géothermométrique des eaux thermominérales des Alpes françaises." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077115.

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Etude de 74 eaux thermominerales et d'environ 200 eaux superficielles. Les eaux superficielles sont regroupees en trois types distincts: chlorurees, sulfatees et bicarbonatees. Les eaux thermominerales constituent 5 groupes qui se distinguent par leurs compositions chimiques et leurs situations geologiques differentes. L'application directe des geothermometres chimiques est impossible dans des nombreux cas; on teste donc la validite des temperatures estimees en modelisant la composition de chaque eau a l'equilibre avec une sequence de mineraux habituels des reservoirs geothermaux a la temperature estimee

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Rose, Estelle. "Géochimie isotopique du bore dans les cycles supergènes d'altération." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1999_ROSE_E.pdf.

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Abstract:

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

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Noack, Yves. "Differenciation entre altération météorique et altération hydrothermale : applications aux minéraux ubiquistes : talc, chlorites, serpentines; pétrologie, minéralogie, géochimie." Poitiers, 1985. http://www.theses.fr/1985POIT2021.

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Bonfils, Benjamin. "Mécanismes et verrous de la carbonatation minérale du CO2 en voie aqueuse." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://oatao.univ-toulouse.fr/7920/1/bonfils_partie_1_sur_2.pdf.

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Abstract:

La carbonatation minérale est une technique alternative de capture et stockage du CO2 anthropique. L'abondance des matériaux carbonatables sur terre en fait une solution à fort potentiel. En particulier, la carbonatation directe en voie aqueuse a été présentée dans la littérature comme la voie la plus intéressante d'un point de vue énergétique pour la carbonatation minérale ex-situ, à la condition que les cinétiques naturellement lentes de dissolution des silicates magnésiens en phase aqueuse puissent être accélérées de plusieurs ordres de grandeur. Cette thèse étudie en détail les verrous et mécanismes de cette réaction en présence d'additifs organiques tels que l'oxalate, connus pour leur capacité à accélérer la dissolution des silicates magnésiens. Dans un premier temps, la carbonatation en voie aqueuse sans additif d'une olivine modèle est étudiée de manière à mettre en évidence la nature des phénomènes limitants. Ensuite le travail se concentre sur l'étude du rôle de l'additif oxalate à travers des essais spécifiques et une analyse fine de la phase solide. Il est démontré que pour différentes concentrations de suspension et sous 20 bar de CO2, cet additif conduit à la formation de complexes aqueux stables du magnésium avec l'oxalate et à la précipitation de MgC2O4,2H2O (glushinskite), qui empêchent toute précipitation quantitative de magnésite. La simulation géochimique complète du système a été réalisée et a permis d'expliquer les résultats des essais par un mécanisme de dissolution à grain rétrécissant. L'extension de l'étude à un autre silicate (harzburgite) et à d'autres ligands organiques accélérateurs de la dissolution des silicates tels que le citrate et l'EDTA n'a pas non plus permis d'obtenir la formation quantitative de carbonate, à cause d'une forte complexation en phase aqueuse du Mg extrait du minerai. Ces travaux remettent en doute la perspective de développement d'un procédé industrialisable de minéralisation du CO2 en présence d'additifs organiques.

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Gallino, Stéphanie. "Hydrogéologie, géochimie et modélisation hydrodynamique-thermique d'un système thermo-minéral associé à un contact structural alpin (Aix-les-Bains - Savoie)." Chambéry, 2007. http://www.theses.fr/2007CHAMS039.

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Abstract:

Cette étude propose, au moyen d'une approche interdisciplinaire, un nouveau schéma de circulation des eaux thermales et minérales d'Aix-le-Bains, dans le but d'implanter des forages de sécurité. Un modèle 3D construit à partir des données géologiques et géophysiques montre que deux failles majeures (N135 et N065°E) séparent le trois sites (Thermes Nationaux, Thermes de Marlioz, Raphy Saint Simon). L'hydrochimie démontre que le temps de séjour des eaux sont millénaires, que la majorité de leur minéralisation (Na, K, C1, SO4) est acquise au niveau d'un chevauchement majeur, que les caractéristiques chimiques de chaque site sont liées à l'évolution des processus d'échanges ioniques au cours de la remontée ainsi que dans la partie terminale avec les eaux superficielles. L'origine des sulfates (dissolution de pyrite et/ou de gypse triasique) différencie les eaux thermales des eaux minérales. Les données hydrodynamiques prouvent que les affleurements de calcaires valanginiens et kimméridgiens constituent la zone d'infiltration, que la mise en fonctionnement des forages capte une partie du flux profond en direction des sources, que le karst urgonien a un rôle dispersif dans la partie finale de la remontée. La modélisation couplée hydrodynamique-thermique met en évidence le refroidissement du massif rocheux lors du démarrage du système thermal. Le champ des températures actuelles résulte d'un régime transitoire depuis la dernière déglaciation. L'évolution dans le temps et dans l'espace des conductivités hydrauliques (évolution du réseau karstique) et/ou le démarrage du système hydrothermal plus tardif (lessivage des tills, néotectonique) serait à l'origine de ce régime transitoire
This study, based on a interdisciplinary approach, re-examines the circulation model of the thermal and mineral waters from Aix-les-Bains for drilling a rescue well. A 3D model, built from geological and geophysical data, shows that two major faults (N135 and N065°E) individualize the three studied sites (Thermes Nationaux, Thermes de Marlioz, Raphy Saint Simon). Hydrochemical data suggest a millennial residence time for the waters, a major role of the thrust in the main mineralisation (Na, K, C1, SO4), a strong link between the chemical characteristics of each site and the exchange ionic processes evolution during the upwelling and a mixing with the surface waters in the final part of the upwelling. The mineral waters have a different sulphate origin compared with the thermal waters (pyrite or triassic gypsum dissolution). The hydrodynamical data demonstrates that (i) the Valanginian and the Kimmeridgian limestones represent the infiltration zones, (ii) the starting of the well exploitation catches deep flows towards the springs and (iii) the dispersive role of the urgonian karst in the final upwelling. The coupled hydrodynamical-thermical model evidences the cooling of the thermal waters in deep depth. The current temperatures are induced by an un-steady state flow since the last deglaciation. An evolution in time and space of the hydraulic conductivities (initiation and evolution of the karst), and/or a late starting of the hydrothermal system (tills leaching, neotectonic event) is then needed

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Ddani, Mohamed. "Origine de la diversité de minéraux smectitiques des bentonites dans un contexte volcanique et volcano-sédimentaire : Rif Nord Oriental (Maroc)." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2325.

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Abstract:

Au Maroc Nord oriental, les gisements de bentonites sont, en grande partie, liés au complexe volcanique de Gourougou. Certains de ces gisements proviennent de l'altération hydrothermale (Providencia et Tribia). Tandis que d'autres sont formés dans des milieux marins à laguno-lacustres (Ibourhardayn, Afrah, Moulay Rachid et Melg el Ouidan). Les caractères cristallochimiques des smectites varient selon les conditions physico-chimiques de milieu de formation. Les beidellites sont dominantes dans les systèmes hydrothermaux, tandis que les montmorillonites sont dominantes dans les environnements marins à lacustres, parfois les cristallites de beidellite héritée de l'altération hydrothermale sont associées aux montmorillonites dans les bentonites d'origines pyroclastiques déposées à proximité des appareils volcaniques. Comparés à d'autres systèmes d'altération naturelle et expérimentale, la formation des beidellites ou des montmorillonites semble être contrôlée par la quantité de Mg disponible dans le système. Les beidellites sont formées dans des systèmes hydrothermaux ouverts. Les montmorillonites sont généralement formées dans des systèmes fermés. Ainsi une activité volcanique peut produire différents types de bentonites selon les conditions physico-chimiques de milieu lors de la cristallisation des smectites. La nature cristallochimique des smectites n'est pas le paramètre essentiel de la variation de caractères rhéologiques. Elle se combine à d'autres paramètres, comme la quantité des sels et la nature de cations dominants dans les espaces interfoliaires
A great number of bentonite deposits have been discovered around the Gourougou vocanic massif (northeastern Morocco). Some of them have been formed by hydrothermal alteration (Providencia, Tribia) while the others are formed in marine, lagoonal or lacustrine environments (Ibourhardayn, Moulay Rachid, Melg el Ouidan). The crystallochemical properties of the smectites vary with the alteration conditions (temperature, composition of the fluids). Beidellites are formed in hydrothermal conditions while montmorillonite is formed in sea water of fresh water. The bentonite formed by the alteration of pyroclastic deposits in the vicinity of the volcano are composed of a beidelle-montmorillonite mixture. The formation of beidellite or montmorillonite is controlled by the amount of magnesium available in the alteration system (volcanic glass and solutions). The beidellites are formed in open hydrothermal systems where the solutions are strongly Mg-depleted. The Mg content of the volcanic glass decreases by leaching leading to the precipitation of an Al-rich smectite. On the opposite, the montmorillonites are formed in closed systems. The magnesium provided either by the solution (sea water) or by the volcanic glass itself is incorporated in the neoformed smectites. Consequently, different bentonite types may derive from similar rhyolitic glass according to the local alteration conditions. The rheological properties do not depend directly from the beidellite or montmorillonite crystal structure of the smectites. Other parameters such as the presence of salts and the interlayer cations are more important

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Bongiolo, Everton Marques. "Intégration de données minéralogiques, isotopes stables (O, H) et porosité de roche (14C-PMMA) dans la reconnaissance de l'évolution de l'altération dans le système hydrothermal de Lavras do Sul-RS, Brésil." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2334.

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Antonelli, Fabrizio. "Caractérisation pétrographique et géochimique des marbres griottes (ou cipollino mandolato) des Pyrénées centrales : étude archéométrique de pièces archéologiques des époques gallo-romaine et médiévale." Tours, 1997. http://www.theses.fr/1997TOUR4021.

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Abstract:

Le marbre griotte ou cipollino mandolato, est une des deux pierres ornementales françaises qui furent exportées à Rome durant la période impériale. Pendant la renaissance et jusqu'à la fin du XIXe siècle le succès et la diffusion de ce matériau acquirent une dimension européenne. Malgré son large emploi, la griotte n'a pas fait l'objet de recherches pétrographiques et géochimiques détaillées ce qui a été aborde ici d'une façon systématique et avec des finalités archéométriques. Les carrières anciennes et modernes ont été identifiées dans un secteur des Pyrénées centrales dont les extrêmes, Campan (Hautes-Pyrénées) et Esplas de Serou (Ariège), sont éloignées d'environ 100 km. Tous les gisements sont datés du dévonien supérieur. Les différents lithotypes ont toujours un aspect noduleux, avec des nodules micritiques ou pseudosparitiques blancs ou rose-rougeâtres et une matrice grise, verte ou rouge-violacée, de nature phylliteuse et carbonatée, avec une fraction terrigène plus ou moins abondante (illite/mica potassique, chlorite, quartz et feldspaths). Le résidu insoluble a montré une variabilité comprise entre 3. 5 et 73%. Sa composition chimique est apparue plutôt uniforme, en ce qui concerne les éléments majeurs (Sio#2+al#2o#3 75-80%), très variable dans les cas des éléments en traces. Le traitement statistique par analyse discriminante des éléments chimiques présents dans le résidu insoluble a permis une différenciation optimale des carrières. Les compositions isotopiques ont montre des valeurs de #1#3c comprises entre 0. 1 et 3. 1& et des teneurs en #1#8o variables entre -6. 5 et -16. 0&. Les valeurs fortement négatives de #1#8o, typiques des matériaux de Campan et de Cabane de la Hosse, permettent de les séparer de ceux des autres carrières. Du point de vue archéométrique, la combinaison des informations obtenues par microscopie, par analyse discriminante et par analyse isotopique a permis d'attribuer une provenance a la plupart des échantillons archéologiques.

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Caillaud, Jacinthe. "Localisation et distribution des Eléments Traces Métalliques (ETM) naturels au cours de l'altération supergène d'une serpentinite : rôle des microsystèmes et des minéraux argileux associés." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2345.

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Abstract:

L'étude de la mise en place du fond pédogéochimique sur une serpentinite a été réalisée à l'échelle d'un profil et à celle des microsystèmes d'altération et des minéraux argileux associés. L'altération de la serpentinite est rapide et intense et est caractérisée par une lixiviation précoce du magnésium des minéraux des serpentines. L'étude minéralogique fine montre que trois microsystèmes contrôlent l'altération de la roche : le plasma primaire (les lignées d'altération), le plasma secondaire et les systèmes fissuraux. Le fonctionnement de ces microsystèmes est contrôlé par le potentiel chimique du magnésium présent dans les solutions. La diminution de ce potentiel chimique va engendrer une évolution des phases argileuses d'un pôle trioctaédrique magnésien vers un pôle dioctaédrique ferrifère, devenant alumineux vers la surface. Les ETM portés par les minéraux primaires ne sont pas évacués durant l'altération supergène de la serpentinite, ils s'enrichissent relativement dans les niveaux d'altération. Le chrome, et surtout le nickel, le zinc et le cuivre s'enrichissent de manière importante dans les argiles des niveaux inférieurs par rapport à leurs teneurs initiales dans la roche. Par contre, ces mêmes ETM diminuent dans les argiles globales des niveaux superficiels. Le cobalt et le manganèse présentent des comportements plus indépendants de la phase argileuse, ils sont majoritairement portés par les oxy-hydroxydes. Un transfert des oxy-hydroxydes amorphes vers ces argiles est cependant possible pour le manganèse (Mn échangeable). Le fer remobilisé dans les niveaux supérieurs pour la formation des oxy-hydroxydes secondaires, pièges à ETM, va donc influencer la stabilité des ETM de ces argiles
The pedogeochemical background from a serpentinite was studied at the scales of a weathering profile and its related weathering microsystems and clay minerals. The serpentinite weathering is rapid and intense and show early magnesium leaching from serpentine minerals. A detailed mineralogical study indicates that rock weathering is controled by three microsystems : the primary plasma (weathering sequences), secondary plasma (homogeneization of clay mineralogy and oxides) and the fissural systems. Chemical potential of magnesium in solution appears to control these microsystems ; the decreasing of such potential will generate, from bottom to top, an evolutive sequence from magnesian trioctahedral to dioctahedral, iron rich clay minerals, and then aluminous clay minerals. MTE trapped in primary mineral are relatively concentrated in secondary phases from weathering levels. When compared to their concentrations in rock, chromium, nickel, zinc and copper are strongly enriched in the clay minerals from lower alteration levels. In contrary, upper alteration levels show decreasing MTE concentrations. Cobalt and manganese behaviours are more independant on the clay phases and mainly trapped into oxy-hydroxides. However, manganese can be found as exchangeable state in these upper levels. The secondary oxy-hydroxides generated by iron segregation at the top of the profile are the newly MTE bearing phases to the detriment of clay minerals

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Pinto, Lincoñir Luisa del Carmen. "Traçage de l'érosion cénézoi͏̈que des Andes centrales à l'aide de la minéralogie et géochimie des sédiments (Nord du Chili et Nord-Ouest de la Bolivie)." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30034.

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Abstract:

L'évolution tectonique et orographique de l'orocline bolivien (dans les Andes Centrales) reste un des problèmes posés pour comprendre l'évolution des Andes. L'analyse de la composition minéralogique et géochimique des sédiments piégés dans les bassins néogènes de ce segment de la chaîne andine entre Arica (nord du Chili) et Rurrenabaque (nord-ouest de la Bolivie) permet de reconstituer l'évolution de la mise à l'affleurement des différents compartiments tectoniques et de leur érosion au cours du Cénozoi͏̈que. Les résultats de l'analyse des minéraux lourds contenus dans les sédiments cénozoi͏̈ques, de leur géochimie et de l'isotopie du Sr-Nd confirment que le relief de la Cordillère Occidentale est apparu de façon précoce, et qu'il s'est développé assez tôt et la (proto-)Cordillère Orientale : a) Dans la région de la Cordillère Occidentale affleuraient en surface des roches métamorphiques paléozoi͏̈ques et volcaniques intermédiaires mésozoi͏̈ques pendant le l'Oligocène supérieur - Miocène inférieur, ce qui change vers l'affleurement de roches volcaniques intermédiaires à basiques sub-alcalines (à l'ouest) et à acides alcalines (à l'est) durant le Miocène inférieur - Pliocène et l'affleurement local du substratum métamorphique dans la Précordillère au Miocène supérieur ; b) Dans la région de la Cordillère Orientale étaient à l'affleurement des roches sédimentaires paléozoi͏̈ques ainsi que des granitoi͏̈des et des roches hydrothermales pendant l'Oligocène supérieur - Pliocène, et des roches volcaniques acides sub-alcalines dans son côté occidental au Miocène inférieur - Miocène moyen et qui sont peu représentées aujourd'hui. Les minéraux lourds et les spectres de Terres Rares prouvent que pendant l'" Eocène " - Miocène inférieur le bassin Corque a reçu des matériaux de la même source que celle qui alimentait les bassins de la Cordillère Orientale et de la Zone Subandine, c'est-à-dire essentiellement des roches sédimentaires paléozoi͏̈ques. Les bassins sédimentaires de la Dépression Centrale et les bassins Mauri et Corque de l'Altiplano ont reçu des apports de roches métamorphiques et granitiques du substratum précambrien-paléozoi͏̈que durant l'Oligocène supérieur - Miocène inférieur, " Eocène " - Oligocène supérieur et l'" Eocène " - Miocène moyen, respectivement. .
La evolución tectónica y orográfica del oroclino boliviano (en los Andes Centrales) constituye uno de los problemas para comprender la evolución de los Andes. El análisis de la composición mineralógica y geoquímica de los sedimentos almacenados en las cuencas de este segmento de la de la cadena andina entre Arica (norte de Chile) y Rurrenabaque (noroeste de Bolivia) permite reconstituir la evolución de la exhumación de los diferentes compartimentos tectónicos y su evolución durante el Cenozoico. Los resultados del análisis de minerales pesados contenidos en los sedimentos cenozoicos, de su geoquímica y de la isotopía de Sr-Nd confirman que el relieve de la Cordillera Occidental y (proto-)Cordillera Oriental se desarrollaron bastante temprano. .

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Munier, Thomas. "Évolution des conditions d’altération et des paléoclimats au cours de l'intervalle Albien-Santonien (113-83 Ma) : apports des minéraux argileux et de la géochimie." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS156.pdf.

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Abstract:

L’intervalle Albien-Santonien (~113-83 Ma) est une période charnière dans l’histoire du Crétacé. Cet intervalle est caractérisé par un fort taux de production de croûte océanique, associée à la dislocation de la Pangée et par une activité importante des provinces magmatiques. Ces conditions engendrent une augmentation notable de la pCO2 (Arthur et al., 1985) et une hausse progressive des températures océaniques jusqu’au maximum thermique mi-Crétacé, enregistré à la limite Cénomanien/Turonien (~94 Ma). Ce maximum thermique est suivi, dès la fin du Turonien, par une baisse des températures et de la pCO2 (Linnert et al., 2014). La diminution du volcanisme, une production carbonatée accrue et un stockage de carbone organique important lors de l’événement océanique anoxique OAE 2 à la limite Cénomanien-Turonien participent à la diminution du CO2. Néanmoins l’altération des silicates peut également jouer un rôle dans cette baisse. L’étude de nouveaux forages, réalisés dans le cadre de la mission IODP 369 sur les marges sud et sud-ouest de l’Australie, couplés à d’anciens forages, obtenus lors des missions ODP 122 et 123 sur la marges nord-ouest, nous a permis d’étudier l’évolution des conditions d’altération durant cet intervalle aux moyennes et hautes latitudes dans une zone peu étudiée jusqu’à présent. Une étude détaillée, basée sur la minéralogie des argiles a été réalisée sur six sites dans le bassin de la Grande Baie (site U1512), le bassin Mentelle (sites U1513 et U1516), le bassin Carvarnon (sites 763 et 766) et la plaine abyssale d’Argo (site 765). Sur trois des sites étudiés (U1512, U1513 et 763), des observations au MEB et au MET et des analyses géochimiques (isotopie du Sr et du Nd, concentrations en éléments majeurs et traces) ont complété cette étude. Ces nouvelles données ont été comparées aux nombreux travaux déjà réalisés dans l’océan Atlantique et le domaine péri-téthysien. Au cours de l’intervalle Albien-Turonien, les assemblages de minéraux argileux sont caractérisés par une augmentation des proportions de smectites, observée sur l’ensemble des régions étudiées. Cette augmentation résulte de la combinaison de paramètres globaux et locaux. La stabilisation tectonique des marges africaines et nord-américaines réduit l’altération physique, ce qui entraine une diminution des proportions d’illites et de chlorites, et permet la mise en place de processus pédogénétiques favorisant la formation de smectites. L’altération préférentielle des roches volcaniques dès la fin du Cénomanien, mise en évidence par les mesures isotopiques du Sr et du Nd sur certains sites au large de l’Australie (U1513), entraine également une augmentation des smectites. Enfin, la hausse du niveau marin, enregistrée de l’Albien au Turonien inférieur et associé à un enrichissement en smectites, témoigne de l’influence de la sédimentation différentielle sur les cortèges argileux. L’intervalle Cénomanien/Turonien, caractérisé par une augmentation des kaolinites aux basses et moyennes latitudes de l’hémisphère nord, est marqué par des conditions plus hydrolysantes. Ces kaolinites sont abondantes dans les secteurs soumis aux contraintes tectoniques à la fin du Crétacé inférieur (Aptien-Albien). Ainsi, malgré un climat favorable à leurs formations, l’absence de ces kaolinites dans l’hémisphère sud caractérise l’influence de la topographie et la nécessité de bonnes conditions de drainage pour former ces argiles. L’intervalle Albien-Santonien est ainsi caractérisé par une intensification de l’altération chimique qui culmine au moment du maximum thermique mi-Crétacé. Cette hausse des conditions d’hydrolyse, découplée de l’altération physique, parait néanmoins insuffisante pour faire diminuer la pCO2 lors de ce maximum thermique. Il apparait alors que, malgré un climat favorable à l’hydrolyse, le haut niveau marin et l’aplanissement des masses continentales inhibent l’altération chimique des silicates qui ne tient plus son rôle de puits de CO2
The Albian-Santonian interval (~113-83 Ma) is a key period in Cretaceous history. This interval is characterised by a high seafloor spreading rate, related to the breakup of Pangea, and by a significant activity of large igneous provinces, which generate an increase in pCO2 (Arthur et al., 1985). These conditions lead to a progressive temperature increase until the mid-Cretaceous thermal maximum, recorded at the Cenomanian/Turonian boundary (~94 Ma). This latter is followed from the late Turonian by a decline in temperature and pCO2 (Linnert et al., 2014; Wang et al., 2014). A decrease of volcanic activity, an increase of carbonate production, and an enhanced organic carbon storage during the anoxic oceanic event OAE 2 (Cenomanian-Turonian boundary) are frequently cited to explain the pCO2 decline. However, silicate weathering can also be involved as a triggered mechanism for this decrease. The analyse of new boreholes, drilled during the IODP Leg 369 on the southern and southwestern margins of Australia, coupled with some old boreholes of the ODP Legs 122 and 123 on the northwestern margin, allowed us to investigate the evolution of weathering conditions during this interval at the middle and high latitudes in a poorly studied sector. A detailed work, based on clay mineralogy, has been done on six sites located in the Great Bay Basin (Site U1512), in the Mentelle Basin (sites U1513 & U1516), in the Carnarvon Basin (sites 763 & 766) and the Argo Abyssal Plain (Site 765), respectively. For 3 sites (U1512, U1513 and 763), these studies have been completed by SEM and TEM observations and geochemical analyses (Sr and Nd isotopic ratios and concentrations of major & trace elements). These new data have been compared to the several studies, already done in the Atlantic Ocean and in the peri-Tethyan domain. During the Albian-Turonian interval, the clay mineral assemblages are characterised by an increase in smectite proportions, observed over all the studied regions. This increase results from a combination of global and local parameters. The tectonic stabilisation of the African and North American margins reduces the physical weathering, which leads to a decrease in illite and chlorite proportions, and permits the implementation of pedogenetic processes, which favours the formation of smectites. The preferential weathering of volcanic rocks from the end of the Cenomanian, highlighted by Sr and Nd isotopic measurements on some sites of Australia (U1513) or Africa (959) margins, also results in a relative increase of smectites. Finally, the sea level rise, recorded from the Albian to the Lower Turonian and associated with an enrichment in smectites, highlights the influence of the differential settling process on clay assemblages. The Cenomanian-Turonian interval, characterised by an increase in the proportions of kaolinites at the low and middle latitudes of the Northern Hemisphere, is interpreted as marked by more hydrolysing conditions. These kaolinites are present only in sectors, where tectonic was active at the end of the Early Cretaceous (Aptian-Albian). Thus, despite a climate favourable to their formation, the absence of kaolinites in favour of smectites in the Southern Hemisphere characterizes the influence of topography and good drainage conditions to form these minerals. The Albian-Santonian interval is thus characterised by an increase in chemical weathering that was maximal at the mid-Cretaceous thermal maximum. Nevertheless, this increase in hydrolysing conditions, associated to the denudation of the continental landmasses, seems to be insufficient to cause the pCO2 decrease during this thermal maximum. It appears then, despite a climate favourable for hydrolysis, high sea level and flattening of the continental masses prevent the chemical weathering of silicates which cannot regulate pCO2

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Oyarzun, Muñoz Jorge. "La métallogénie andine : cadre géologique, pétrologique et géochimique et essai d'interprétation." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112092.

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Abstract:

L’analyse des facteurs géologiques, pétrologiques et géochimiques contribue à expliquer la métallogénie andine. Les principaux traits de la Chaîne, avec production continue et abondante de magmas calco-alcalins, prédominance de la tectonique verticale dans des bassins ensialiques, accrétion de la croûte océanique à sa marge, sont exprimés dès le Paléozoïque. La métallogénie paléozoïque pré-figure déjà les futures provinces métalliques andines. Une importante partie de la minéralisation andine est directement liée au magmatisme calco-alcalin d’origine profonde. La zonalité métallique transversale s’explique, par exemple, selon un modèle de « régionalisme des anions », contrôlé en partie par le degré d’oxydation des magmas. Mais la paléogéographie contribue aussi au dépôt – syngénétique ou épigénétique – de quelques-uns des métaux, tels que Pb, Zn et Ag. Le « re-cyclage » des matériaux magmatiques (comparable à celui d’autres arcs, océaniques) enfin en probablement responsable de la « maturation métallique » de la Chaîne au Tertiaire
The Andean metallogenesis is explained through the analysis of geological, petrological and geochemical aspects of the belt. They include a continuous and abundant production of calc-alkaline magmas, a dominance of vertical tectonics in pericontinental “ensialic” basins, and episodes of accretion of oceanic crust. These aspects, as the presence of metallic belts corresponding to the future “Andean” metallogenic provinces, are well expressed since Palaeozoic times. An important part of the Andean mineralization is directly related to the calc-alkaline magmatism. Also, the metallic zoning of the Andes, which is normal to the belt, may be explained in terms of the oxidation conditions of calc-alkalyne magmas; and the regional abundance of “anionic” elements and complexes (partly controlled by these conditions, f. I. : S²⁻ / S⁴⁺). However, palaeogeographic evolution has also contributed to the syngenetic-or epigenetic-deposit of some metals of the belt, such as Pb, Zn and Ag. The re-cycling of magmatic material (comparable to the process inferred in some oceanic island arcs) is probably responsible for a metallogenical “maturing” of the belt, which culminated in the Tertiary

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Blaise, Bertrand. "Sédimentation et paléoenvironnements plio-quaternaires sur la bordure Nord-Est de l'Océan Pacifique." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10119.

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Abstract:

Les analyses sédimentologiques, minéralogiques, micromorphologiques et géochimiques, réalisées sur environ 500 échantillons de sédiments terrestres, côtiers et océaniques du quaternaire récent sur la marge Nord-Orientale du Pacifique et à l'Ouest du Canada, permettent : 1) de définir la dynamique sédimentaire et les mouvements tectoniques dans le secteur marin notamment dans la zone des collines de Dellwood, depuis -15000 ans jusqu'à la période actuelle ; 2) de caractériser, par des assemblages argileux, les différentes époques climatiques du quaternaire récent ; 3) de mettre en évidence l'affinité terrigène essentielle du sédiment et d'identifier des empreintes hydrothermales discrètes. Par ailleurs, une étude minéralogique, dans le secteur océanique, du site 177 (Leg 18, D. S. D. P. ), conduit à préciser l'évolution climatique du domaine Nord-Est pacifique depuis le pliocène inférieur jusqu'au pléistocène supérieur et à mettre en évidence des phénomènes diagénétiques intenses, très localisés. Une synthèse de ces résultats est présentée.

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Lopez, Olivier. "Aspects mécanistiques de la réaction de précipitation de la calcite et mouvements de fluide supercritique dans une matrice calcitique : implications au stockage minéral du C02." Paris, Institut de physique du globe, 2006. http://www.theses.fr/2006GLOB0018.

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Abstract:

La quantité de CO2 présente dans l'atmosphère terrestre s'est accrueconstamment depuis les débuts de la révolution industrielle au point quun réchauffement significatif et des changements climatiques ont étéattribués à lactivité anthropogénique. La séquestration géologique du CO2apparaît donc comme lune des stratégies les plus pertinentes pour laréduction à long terme des émissions atmosphériques de ce gaz à effets deserre. Lexcès de CO2 peut être stocké dans les formations géologiques dedifférentes manières. La solution qui apparaît comme la plus stable est defaire réagir des fluides riches en CO2 avec les minéraux des roches (ou lamatière organique) des formations géologiques encaissantes et de produireune nouvelle matrice solide carbonatée. Les cinétiques des réactionsimpliquées dans la minéralisation du CO2 ont donc été étudiées. La première partie de cette étude sest donc attachée à décrire lesaspects mécanistiques de la réaction de précipitation de la calcite parune approche cinétique permettant dobtenir précisément les vitesses etles constantes cinétiques des réactions ainsi que des informations sur lesmécanismes réactionnels en faisant varier la température (5 à 70°C) ainsique la composition de la solution (degré de sursaturation et présencedinhibiteur : Mg2+ et SO42-). Les résultats de cette étude ont montré quele rôle de la température ne se limite pas à uniquement à un simple effetcatalyseur mais que les changements de mécanismes cinétiques, que latempérature génère, déterminent aussi les quantités de Magnésium quipeuvent sincorporer dans la calcite. Par extension à cette étude, nousavons établi une loi empirique globale décrivant la variation du taux deprécipitation en fonction de la concentration en carbonate et desdifférents paramètres physico-chimiques influençant la réaction deformation de la calcite (PCO2, salinité, température, inhibiteurs, matièreorganique). La température qui peut faire augmenter de 3 ordres degrandeurs le taux de précipitation mais uniquement dans des conditions dedéséquilibre important contrairement à la pression partielle de CO2 qui aune influence égale proche et loin de léquilibre dans des solutionspourtant complètement tamponnée. Dans la deuxième partie, létude sest focalisée sur les mouvements defluides supercritiques à lintérieur dune matrice solide calcitique. Nousavons montré que des bulles de CO2 supercritiques piégées dans desinclusions fluides contenues dans une matrice polycristalline de calcitepouvaient circuler jusquà la surface du cristal. Ces mouvements ont lieuà travers les joints de grain des cristaux à une vitesse de 10 ordres degrandeurs supérieure à la diffusion cristalline dans les conditions detempérature et de pression standard. De plus, nous avons montré que cephénomène altère de manière significative les propriétés de surface descalcites et il doit être pris en compte lors de la modélisation prédictivede la réactivité et du transport des fluides dans le milieu de stockage

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Bouvier, Pierre. "Les gabbro-diorites du domaine de Boussac : pétrographie, minéralogie, géochimie : relations avec le magmatisme acide du domaine de la Marche-Guéret." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112353.

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Abstract:

Le Nord-Ouest du Massif Central français est constitué de trois domaines : le Plateau d'Aigurande, le Domaine de Boussac et le domaine de la Marche-Guéret. Le plateau d'Aigurande est formé par l'empilement d'unités cristallophylliennes d'histoires tectoniques et métamorphiques différentes. Ces unités sont percées de leucogranites et de granites à biotite westphaliens. La mise en place est synchrone des derniers mouvements tangentiels. Le domaine de Boussac est caractérisé par un magmatisme gabbro-dioritique calco-alcalin à affinité potassique, qui se met en place dans des séries mignatitiques et gneissiques. La mise en place des intrusions est synchrone du métamorphisme majeur, attribué au Dévonien moyen à supérieur. Les massifs gabbro-dioritiques sont affectés par des circulations tardives de fluides qui provoquent des perturbations dans la chimie initiale. Le domaine de la Marche-Guéret est constitué de trois ensembles granitiques. Le granite de Guéret, daté à 356 M. A. , représente un magmatisme alumino-potassique. Dans les granites de la Marche, on distingue un ensemble déformé dont la mise en place est datée aux alentours de 325 M. A. Et un ensemble post-tectonique daté à 300 M. A. Les deux ensembles sont constitués par des leucogranites et des granites à biotite d'origine anatectique
The N-W Franch Massif Central consists of three main structural domains, from North to South : the Plateau d'Aigurande, the Boussac and the Marche-Guéret domains. The Plateau d'Aigurande is made up of four overthrusted units, differing by their metamorphic and tectonic evolutions, and intruded by Westphalien granites. The plutonic activity has taken place during the last thrusting event. The Boussac domain, magmatic rocks display a significant evolution, with a calc-alcaline gabbro-diorite series showing potassic affinity. Gabbro-diorite rocks have intruded migmatitic and gneissic series, during the middle to upper Devonian main metamorphic event. The initial chemical composition have been locally disturbed by late fluids contamination. The Marche-Guéret domain consists in three granitic clusters : the Guéret granites (356 MY) which show alumino-potassic affinitys ; the Marche deformed granites (325 MY) and the Marche post-tectonic granites (300 MY). These last two clusters are made up of leucogranites and biotite granites of anatectic origin

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Amal, Youssef. "Analyse mathématique et numérique de modèles de germination et de croissance de particules minérales dans un contexte de simulation géochimique au contact de solutions aqueuses." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13126.

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Abstract:

La plupart des modèles géochimiques qui traitent des interactions entre les roches et les solutions incluent les relations d'équilibre thermodynamique entre les phases solides et la solution, et abordent les problèmes de cinétique en introduisant des vitesse de croissance et de dissolution, mais ils ne décrivent généralement l'étape de nucléation que de manière empirique. De tels modèles supposent que les particules se mettent à nucléer avec une taille fixée une fois pour toutes, dès que la saturation dépasse une valeur critique. De plus, leur vitesse de croissance ou de re-dissolution ultérieure est habituellement supposée indépendante de leur taille, ce qui ne permet pas de décrire certains effets importnas tels que le mûrissement d'Ostwald. Un nouveau modèle a été proposé par Noguera et al. (2006) pour pallier ces déficiences. Il mène à un système d'équations intégro-différentielles hautement non-linéaires qui combine les effets de la germination homogène ou hétérogène des particules, de la croissance cristalline et du mûrissement des cristaux ou de leur redissolution en fonction de l'évolution de l'état de saturation en solution aqueuse de la phase minérale concernée (énergie d'activation). Du point de vue numérique, lors de la germination, le nombre de particules augmente d'une manière continue au cours du temps. Pour prévoir l'évolution du système, il est nécessaire de connaître l'état de chaque particule à tout instant et de mémoriser l'historique de cette évolution. Cette exigence est un est un handicap sévère pour la simulation numérique à cause du coût mémoire engendré. Elle rend aussi le problème plus complexe à résoudre sur le plan numérique. L'objectif de cette thèse était de développer un algorithmz de résolution numérique, capable d'effectuer d'une manière rapide des calculs précis, pour l'introduire dans le modèle de simulation des interactions fluides-roches (Nanokin) qui prend en compte de façon détaillée la germination et la croissance cristalline pour des phases minérales pures ou des phases dont la composition peut varier au cours de leur formation, par exemple sous forme de solutions solides. Cette approche permet de suivre l'évolution de la taille de chaque particule au cours du temps. Il décrit la variation temporelle de la taille des particules et la contribution de chaque particule à l'ensemble de la population (nombre de particules, nombre de moles)
Most geochemical models considering the interactions between rocks ans solutions include thermodynamic equilibrium relationships between solid phases and aqueous solutions, and address the kinetic problems by introducing rates of growth and dissolution, but usually they describe the step of nucleation only empirically. Such models assume that the particules begin to nucleate with a fixed size, once the saturation exceeds a critical value. Moreover, their growth or re-dissolution rate is usually assumed independent of their size, which does not allow describing some effects such as Ostwald ripening. A new model was proposed by Noguera and al. (2006) to correct this weakness. It is controlled by a system of highly non-linear integro-differentials equations which combines the effects of : homogeneous or heterogeneous nucleation, growth and ripening of particles or their re-dissolution as a function of the evolution of the saturation of the concerned mineral phases in the aqueous solution. Due to the nucleation, the number of particles is numerically a function of time strictly increasing. Moreover, to predict the evolution of the system, it is necessary to know the status of each particle at any moment and to remember the history of its evolution. This is very costly in terms of data storage and data processing. The aim of this thesis was to develop an algorithm of numerical resolution that can perform a fast and accurate calculation in order to introduce it in the fluid-rock interactions simulation model, taking into account the germination and growth of pure mineral phases or phases whose composition may vary during their formation, like sollids solutions. The resulting software is called "Nanokin". This approach allows following the size evolution of each particle, as a function of time. It also describes the contribution of each particle to the entire population of particles (number of particles, number of moles)

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Davenport, Jesse. "Isotopic tracing of silicate and carbonate weathering in the Himalayan erosional system." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0241.

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Abstract:

L'altération des lithologies himalayennes a potentiellement impacté le cycle global du carbone. Pour pouvoir contraindre et comprendre les processus qui se sont produits dans l'Himalaya et qui ont affecté ces cycles, nous devons être distinguer les signatures de l'altération du silicate et du carbonate dans la charge dissoute des fleuves de l'Himalaya. Des études antérieures ont tenté de le faire en utilisant diverses méthodes mais il n’existe toujours pas de consensus clair sur l’ampleur et le flux de l’altération du silicate dans l’Himalaya. Cette thèse propose l'utilisation du 40Ca comme traceur pouvant améliorer la quantification du flux d'altération du silicate et du carbonate dans la charge dissoute des rivières himalayennes. Des travaux antérieurs ont montré que le budget de l'eau de mer 40Ca est dominé par une source de manteau, de sorte que les carbonates marins ont une signature homogène de 40Ca indiscernable par rapport à la valeur du manteau. En revanche, la croûte supérieure de silicate devrait avoir développé une composition radiogénique. La différence entre la signature en Ca radiogénique des lithologies de carbonate et de silicate peut donc être utilisée pour différencier l’altération du carbonate et du silicate dans la charge dissoute des rivières. Nous présentons ici une étude géochimique comprenant des analyses de Ca radiogénique des rivières drainant les principales unités lithologiques de l'Himalaya, ainsi que des résultats provenant de sédiments, de substrat rocheux, de sol et de gravier. Nos résultats montrent que les carbonates de l’Himalaya ne présentent pas d’excès de 40Ca radiogénique malgré des signatures très variables 87Sr/86Sr, alors que les sédiments sont radiogènes (+0.9 à +4). Ceci suggère que pour Ca, contrairement à Sr, l'échange isotopique entre les lithologies silicate et carbonate a été minime. La composition en Ca radiogène de l'eau des rivières va de +0.1 dans les captages à prédominance carbonatée à +11 dans les rivières drainant des bassins versants silicatés. Pour les grandes rivières, les estimations du budget relatives à l’altération du silicate et du carbonate sur la base des éléments principaux et la composition en Ca radiogénique tendent à concorder. Cependant, pour certaines rivières plus petites, en particulier celles drainant des bassins à dominance silicatée dans les formations cristallines de HHC et du LH, certaines divergences sont observées. Celles-ci ne peuvent pas être attribuées à une définition imprécise de la composition chimique ou radiogénique en Ca des pôles de mélange utilisés pour la modélisation budgétaire, car les valeurs requises pour résoudre le modèle ne sont pas raisonnables. Ils ne peuvent pas non plus être expliqués par la précipitation de carbonates secondaires dans les rivières car la composition non radiogénique de carbonates suggère que ce processus n'est que mineur. Au contraire, ces différences peuvent être dues à la dissolution des traces de calcite radiogénique contenues dans les lithologies de silicate HHC et LH. Le vieillissement de ce matériau, qui ne représente qu'une infime partie de la surface du captage du silicate, pourrait produire une proportion substantielle du Ca radiogénique et pourrait ainsi avoir une influence significative sur le calcul des budgets de ces bassins à partir des données isotopiques. Néanmoins, comme cet effet est observé principalement dans les bassins à faible taux d’érosion des silicates, son influence sur les estimations du flux global de vieillissement du silicate sera mineure. Plus généralement, les résultats de cette thèse impliquent que le système 40Ca permet une résolution de problématiques qui ne peuvent pas être approfondies avec succès à l'aide d'isotopes Sr dans l'Himalaya. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour définir la gamme complète des compositions de Ca radiogénique dans l’Himalaya afin de répondre clairement aux questions concernant les flux d’altération des silicates
Weathering of Himalayan lithologies has had a potential impact on the global carbon cycle. To be able to constrain and understand the processes that occurred in the Himalayas that affected these cycles, we must be able to distinguish the signatures of silicate and carbonate weathering in the dissolved load of Himalayan rivers. Previous studies have attempted to do this using a variety of methods but there is still not a clear consensus on the magnitude and flux of silicate weathering in the Himalaya. This thesis proposes the use of 40Ca as a tracer that could improve the quantification of the silicate and carbonate weathering flux in the dissolved load of Himalayan rivers. Previous work has shown that the 40Ca budget of seawater is dominated by a mantle source, such that marine carbonates have a homogeneous 40Ca signature indistinguishable from the mantle value. In contrast, the upper silicate crust is expected to have developed a radiogenic composition. The difference between the radiogenic Ca signature of carbonate and silicate lithologies can be therefore used to differentiate between carbonate and silicate weathering in the dissolved load of rivers. Here, we present a geochemical survey, including radiogenic Ca analyses, of rivers draining the main lithological units of the Himalaya, as well as results from sediments, bedrock, soil and gravel. Our results show that Himalayan carbonates exhibit no radiogenic 40Ca excesses despite highly variable 87Sr/86Sr signatures, whereas sediments are variably radiogenic (+0.9 to +4). This suggests that for Ca, unlike for Sr, isotopic exchange between the silicate and carbonate lithologies has been minimal. The radiogenic Ca composition of river water ranges from +0.1 in carbonate dominated catchments to +11 in rivers draining silicate catchments. For large rivers, silicate and carbonate weathering budget estimates based on major elements and radiogenic Ca compositions tend to agree. However, for some smaller rivers, especially those draining silicate dominated basins in the HHC and LH formations, some discrepancies are observed. These cannot be attributed to poor definition of the chemical or radiogenic Ca composition of the endmembers used for budget modeling, as the values required to bring the estimates into agreement are unreasonable. They also cannot be explained by precipitation of secondary carbonates in the rivers as the non-radiogenic composition of the carbonate fraction of sediments suggests that this process is only minor. Rather, these discrepancies may be due to the dissolution/weathering of trace amounts of radiogenic calcite contained within HHC and LH silicate lithologies. The weathering of such material, which represents only a tiny fraction of the area of the silicate catchment, could yield a substantial proportion of the radiogenic Ca and may thus have a significant influence on the isotopically based weathering budgets of these basins. Nevertheless, as this effect is observed primarily in basins with low silicate erosion rates, its influence on estimates of the overall silicate weathering flux will be minor. More generally, the results of this thesis imply that the 40K–40Ca system can resolve issues that cannot be successfully addressed using Sr isotopes in the Himalaya. Further work is needed to define the full range of radiogenic Ca compositions in the Himalaya in order to clearly answer questions regarding silicate weathering fluxes

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Nourtier-Mazauric, Elise. "Modélisation géochimique et numérique des interactions entre des solutions solides et une solution aqueuse. Extension du logiciel de réaction-transport Archimède et application à la diagénèse minérale des réservoirs." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00088991.

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Abstract:

Cette thèse présente un modèle thermodynamique et cinétique des interactions entre un fluide et des solutions solides idéales à plusieurs pôles. La réaction entre une solution solide et la solution aqueuse résulte de la compétition entre la dissolution stoechiométrique de la solution solide initiale et la coprécipitation de la solution solide la moins soluble dans le fluide à l'instant considéré.
Ce modèle a été intégré au logiciel de transport réactif en milieu poreux ARCHIMEDE, puis appliqué à divers exemples. Dans le cas de solutions solides binaires, une méthode graphique a permis de déterminer les compositions des solutions solides qui précipitent, à l'aide des potentiels chimiques des pôles.
Le logiciel ainsi obtenu pourrait être utilisé pour modéliser notamment la diagenèse des réservoirs pétroliers argileux ou carbonatés, ou la dispersion de polluants dans le sol.

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Gal, Frédérick. "Etude géochimique et isotopique des eaux de surface du bassin versant du Furan et des eaux minérales du graben du Forez, Est du Massif Central français." Saint-Etienne, 2005. http://www.theses.fr/2005STET4018.

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Abstract:

La bordure Est du Massif Central Français (socle hercynien et graben oligocène du Forez), est l'objet d'une étude géochimique des eaux de pluie, de surface et minérales. L'étude en isotopes stables (18O, 2H) des précipitations permet de construire une droite locale des eaux météoriques, de quantifier les gradients d'appauvrissement des deltas avec l'altitude, et de déterminer les temps de transit de l'eau dans les aquifères superficiels. Les Solides Totaux Dissous des rivières et aquifères peu profonds vont de 30 à 500 mg/l. Les indices de saturation montrent une interaction limitée avec la matrice granitique. Les rapports d13C indiquent une forte proportion de matière organique dissoute. La détermination des d18O et dD indique une recharge en hiver. L'utilisation de modèles de transit souterrain permet d'estimer des temps de transit de 8 à 15 mois en oxygène et hydrogène. Sept sources minérales (6 carbogazeuses, 2 thermales) présentent 3 faciès chimiques : Ca-Mg-HCO3, Na-HCO3-Cl et Na-HCO3. Les indices de saturation indiquent une nette interaction avec le socle (précipitation/dissolution). Les estimations de température profonde des réservoirs par géothermométrie cation donnent une gamme de 150 à 240°C. Les altitudes des aires de recharge sont proches de celles des reliefs actuels. Les d13C sont influencés par la signature du CO2 profond ; une source thermale (Na-Cl-HCO3) a des valeurs différentes (interaction avec un réservoir sédimentaire). Certaines sources Ca-Mg-HCO3 sont des mélanges avec des eaux de surface (3H). Les durées maximales de temps de transit (14C) sont de 20000 à 25000 ans, voire 8000 ans pour la source thermale précitée
The Eastern French Massif Central (hercynian basement and Oligocene Forez graben), is the aim of a geochemical study of rain-, surface-, and mineral waters. Stable isotopes study (18O, 2H) of rainfalls allows to build a local meteoric water line, to quantify altitudinal gradients, and to determine water transit times within the surface aquifers. Total Dissolved Solids of the rivers and surface aquifers range from 30 to 500 mg/l. Saturation index show little interaction with the granite matrix. D13C ratios indicate a strong proportion of dissolved organic matter. D180 and dD indicate a major refill during winter times. Modelling underground transit times give estimations of about 8 to 15 month (oxygen and hydrogen isotopes). Seven mineral springs (6 carbogaseous, 2 of thermal bearing) belong to 3 chemical facies : Ca-Mg-HCO3, Na-HCO3-C1 and Na-HCO3. Saturation index indicate a clear interaction within the basement (precipitation/dissolution). Quantification of deep temperatures by cation geothermometry give a wide range from 150 to 240°C. Altitudes of recharge areas are close to those of the current reliefs. D13C ratios are strongly influenced by the signature of deep CO2 ; a thermal spring (Na-C1-HCO3) has different values (interaction with sedimentary formations). Some Ca-Mg-HCO3 waters are mixtures with surface water (3H). Maximum times of transit (14C) range from 20000 to 25000 years, and 8000 years for the above mentioned thermal spring

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Gal, Frédérick. "ETUDE GEOCHIMIQUE ET ISOTOPIQUE DES EAUX SUPERFICIELLES DU BASSIN VERSANT DU FURAN ET DES EAUX MINERALES DU GRABEN DU FOREZ, EST DU MASSIF CENTRAL FRANÇAIS." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011941.

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Abstract:

Ce travail est basé sur l'étude d'un continuum eau de pluie – eau de surface – eau minérale, en utilisant différents outils chimiques et géochimiques. La zone d'étude se situe en bordure Est du Massif Central Français. Elle comprend des entités géographiques et géologiques variées (complexe granito-gneissique et cristallophyllien – Monts du Forez et du Lyonnais d'âge hercynien, graben Oligocène du Forez à venues volcaniques miocènes).
La première partie repose sur l'étude en isotopes stables (18O, 2H) des précipitations locales (3 points de mesures ; prélèvements journaliers sur 1 à 3 ans), dont les contenus en tritium permettent de déterminer le bruit de fond atmosphérique actuel. Les mesures 18O, 2H ont permis de construire une droite locale des eaux météoriques et de quantifier les gradients d'appauvrissement des rapports isotopiques en fonction de l'altitude. Ceci permet aussi de déterminer les temps de transit de l'eau dans les aquifères superficiels et de détecter la présence d'eaux récentes dans des eaux plus minéralisées. De plus, une évaluation des quantités d'eau réellement disponibles à l'infiltration (et de leur signature isotopique) a été entreprise en se basant sur différentes méthodes de calcul de l'évapotranspiration.
La seconde partie consiste en l'étude de rivières et d'aquifères peu profonds, majoritairement situés en zone d'arène granitique et connaissant des variations de débit marquées. La détermination des contenus en éléments majeurs cations et anions donne des gammes de Solides Totaux Dissous variant de 30 à 500 mg/l pour les sources, de pH acide à neutre et de faciès Na-Ca-Cl-HCO3. Les calculs d'indice de saturation, incluant les phases minérales des sols locaux, montrent une interaction limitée avec les produits d'altération d'une matrice rocheuse granitique. Les rapports isotopiques en carbone 13 indiquent une forte proportion de matière organique dissoute. La détermination des d18O et dD permet d'envisager une recharge préférentielle en hiver ainsi que des gradients d'altitude proches de ceux enregistrés par les pluies. L'utilisation de modèles de transit souterrain de type « dispersion » permet d'estimer des temps de transit moyens de 10 à 15 mois en oxygène et 8 à 13 mois en hydrogène.
Enfin, 7 sources minérales, en contexte granitique faillé ou sédimentaire, ont également fait l'objet de prélèvements réguliers. Six d'entre elles sont carbogazeuses, deux ont un caractère thermal. Trois faciès chimiques, marquant une augmentation de la minéralisation, sont représentés : Ca-Mg-HCO3, Na-HCO3-Cl et Na-HCO3. Les indices de saturation indiquent une nouvelle fois une nette interaction avec le socle. Or, les précipitations/dissolutions d'espèces minérales modifient les concentrations en cations. Dès lors, les estimations de température profonde des réservoirs (géothermomètres à cations) donnent une gamme de variation de 150 à 240°C. Les rapports isotopiques en oxygène et hydrogène sont beaucoup plus stables que ceux des eaux de surface, les eaux Na-HCO3 ayant des deltas appauvris par rapport à leurs altitudes d'émergence. La détermination des altitudes des aires de recharge, en utilisant les gradients déterminés sur les pluies, donne des altitudes compatibles avec celles des reliefs locaux. Les signatures en carbone 13 sont influencées par la signature du CO2 profond pour les sources carbogazeuses. Une source thermale (faciès Na-Cl-HCO3) a des valeurs très différentes. Certaines sources du faciès Ca-Mg-HCO3, par leur contenu en tritium, attestent de mélanges avec des eaux de surface, de faible importance cependant (13C, 14C). Pour l'ensemble des sources minérales, les durées maximales de temps de transit obtenues par le carbone 14 sont de l'ordre de 20000 à 25000 ans, alors que cette durée est de 8000 ans pour la source thermale précédemment mentionnée.

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Walter, Anne-Véronique. "Caractérisation géochimique et minéralogique de l'altération de la carbonatite du complèxe alcalin de Juquia (Brésil), comportement des terres rares dans les minéraux phosphatés." Aix-Marseille 3, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX30008.

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Abstract:

La carbonatite du complexe alcalin de juquia (bresil) est constituee d'hydroxyfluorapatite et de dolomite associees a de la magnetite et a de la phlogopite. Depuis sa formation, elle a subi deux alterations, l'une hypogene et l'autre supergene. La premiere alteration resulte de deux evenements tardi-magmatiques successifs: 1) cristallisation dans un premier temps de carbonate-apatite sodique, stronsique et enrichie en terres rares moyennes et lourdes, suivie d'apatite stronsique; 2) cristallisation de barytine enrichie en terres rares lourdes. La seconde alteration provoque la dissolution progressive des mineraux de la carbonatite. Les elements alors liberes servent a la formation de calcite, de fluorapatites, de produits ferrugineux et manganesiferes, de gorceixite et de wavellite qui fractionnent les terres rares chacun a leur maniere. Les produits ferrugineux et manganesiferes sont des pieges a terres rares. Les variations des rapports isotopiques du nd, du sr, de l'o et du c apportent des informations supplementaires sur l'origine probable des elements constituant les mineraux formes lors des deux alterations

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Parseval, Philippe de. "Etude minéralogique et géochimique du gisement de talc et chlorite de Trimouns (Pyrénées, France)." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30184.

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Abstract:

Le gisement de talc et chlorite de trimouns s'est forme par l'alteration hydrothermale de roches variees. Les minerais a talc pur proviennent de la transformation de dolomies et ceux a chlorite magnesienne predominante sont issus de roches silico-alumineuses (micaschistes et pegmatites). L'etude mineralogique definit la nature et composition des mineraux dans les differentes zones d'alteration, notamment les mineraux accessoires neoformes dans les minerais (fluorapatite, sphene, rutile. . . ). L'etude geochimique des diverses lignees d'alteration precise le comportement des elements majeurs, traces et des terres rares. On montre que les terres rares legeres passent en solution lors de l'alteration et precipitent sous forme de mineraux divers (allanite, bastnaesite,. . . ) dans les dolomies au toit du gisement. Les mecanismes de la transformation des micas en chlorite sont etudies par microscopie electronique en transmission haute resolution dans le cas de l'alteration de pegmatites en chloritites. Le phenomene de dissolution-recristallisation caracterise la transformation muscovite-chlorite et deux mecanismes de transformation a l'etat solide ainsi que des phenomenes de dissolution-recristallisation sont mis en jeu dans le cas de la transformation de phlogopite en chlorite. L'analyse par spectrometrie mossbauer de minerais chloriteux et talqueux montre que fe#3#+ occupe les sites tetraedriques des chlorites et du talc et que fe#2#+ est dans les sites octaedriques des chlorites. La distribution de ce fe#2#+ est differente en fonction de l'origine (pegmatitique ou micaschisteuse) du minerai chloriteux. L'etude des inclusions fluides precise les conditions de formation (320c, 2. 5 kbar) et definit deux types de fluides a h#2o (co#2) de salinite elevee (20 a plus de 30% de sels: cacl#2, nacl, mgcl#2,. . . ). Ces resultats permettent de modeliser la transformation de dolomite en talc et de proposer un schema d'ensemble des modalites de formation du gisement

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Gama, Sophie. "Evénements métallogéniques à W-Bi (Au) à 305 Ma en Châtaigneraie du Cantal : apport d'une analyse multi-spectrométrique (micro PIXE-PIGE et Raman) des minéraux et des fluides occlus à l'identification des sources de fluides hydrothermaux." Phd thesis, Université d'Orléans, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002404.

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Abstract:

Le district de la Châtaigneraie comporte deux mines de W de type filonien encaissées dans les micaschistes au contact des granites. Afin de contraindre la source de ces minéralisations, des analyses ponctuelles d'éléments traces dans des inclusions fluides et minéraux de la paragenèse minéralisée primaire ont été entreprises par PIXE-PIGE et comparées aux analyses des minéraux et des fluides des réservoirs métamorphique et leucogranitique, sources potentielles des métaux.
L'emploi d'un "funny filter" lors de l'analyse PIXE permet la détection des éléments K à U. Ce travail illustre que cette méthode est absolue à condition que la géométrie du dispositif analytique soit connue précisément. La paragenèse primaire à W possède une signature d'éléments traces d'affinité leucogranitique (F, Mn, Zn, Ga, As, Nb, Sn, Ta, W, Bi). L'arsenic apparaît écouplé des leucogranites et contrôlé par les micaschistes encaissants : cet élément est détecté dans les fluides du métamorphisme barrovien (¡Ö340 Ma) et les minéraux et fluides du stade à W (¡Ö305 Ma). Les caisses filoniennes subissent une fracturation en tension, une intense dissolution du quartz, un dépôt géodique
de pyrite et muscovite, une paragenèse à bismuth natif, bismuthinite, molybdénite, chalcopyrite, covellite, tennantite, waylandite, cannonite, sidérite et chlorite. Des tourmalinites massives stériles se développent, en veines ou en remplacement, de façon contemporaine. Les tourmalinites de La Granière présentent du quartz cataclastique avec de nombreuses microinclusions de biotite, muscovite, feldspath potassique, ilménite, zircon, monazite et xénotime. Le cortège de traces de ce stade est caractérisé par Fe, Mn, Cu, Zn, Ti, Cr, Sc, V, Se, Zr, Ag, Cd, Ba, Sr, Sb, Hf, Y, La, Ce et Th.
Les fluides associés sont aquo-carboniques, riches en K, Ca, métaux de base. Le caractère de ce fluide, alumino-potassique, sous-saturé en silice, phosphaté, chargé en métaux lourds et de transition (y compris Cr et Sc), REE, LILE et HFSE, suggère une affinité avec des fluides métasomatiques du manteau, ce que confirment la géochimie, la minéralogie et la texture d'un lamprophyre sécant sur une veine minéralisée. La chimie des minéraux et des fluides indique une ébullition généralisée des
solutions à ce stade en liaison avec le flux thermique élevé et la remontée rapide du bâti en fin d'orogenèse.

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Tarantola, Alexandre. "Les mécanismes rédox contrôlant la chimie du carbone dans les fluides de l'anchi-métamorphisme : composition des paléofluides, géochimie isotopique, cristallochimie des minéraux phylliteux dans la partie externe des alpes centrales (Suisse)." Nancy 1, 2005. http://www.theses.fr/2005NAN10163.

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Abstract:

Ce travail caractérise les mécanismes auxquels se déroule la transition entre les zones à CH4 et à H2O dans les séries anchi-métamorphiques de la partie Externe des Alpes Centrales, Suisse. Les inclusions fluides piégées dans des quartz fibreux enregistrent l'augmentation des conditions métamorphiques au sein de la roche durant l'orogène Alpin. La fin de la zone à CH4 montre une augmentation de la teneur en CO2 à 270 ± 5°C. La diminution de CH4 et CO2 dans la zone à H2O coïncide avec la présence de calcite remplissant les fentes Alpines. Le fractionnement isotopique (delta13C) entre le méthane et la calcite est en accord avec les températures d'homogénéisation des inclusions fluides. DeltaD(H2O) et delta13C(CO2) des inclusions fluides à la fin de la zone à CH4 caractérisent l'oxydation du méthane. En accord avec les analyses par spectroscopie Mössbauer et EELS, la néoformation de chlorite et muscovite à partir de biotite détritique est considérée comme le moteur de la réaction d'oxydation du CH4
This works characterizes the mechanisms at which occurs the transition between CH4- and H2O- dominated fluid zone in the anchi-metamorphic rocks of the External part of Central Alps, Switzerland. Fluid inclusion trapped in fibre quartz during crack-and-seal mechanism record increasing metamorphic conditions during Alpine orogene. The end of the CH4-zone is characterized by a marked increase of CO2 at 270 ± 5°C. The decrease of CH4 and CO2 in the H2O-zone is contemporaneous with presence of calcite, totally filling Alpine fissures. Isotopic fractionation (delta13C) between methane and calcite is in agreement with homogenisation temperatures of fluid inclusion. DeltaD(H2O) and delta13C(CO2) values of fluid inclusions at the end of the CH4-zone characterise methane oxidation. In agreement with Mössbauer spectroscopy and EELS analyses, neoformation of chlorite and muscovite from detrital biotite is considered as the Fe-reduction driving force of the oxidation of fluid

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Negra, Lotfi. "Pétrologie, minéralogie et géochimie des minéralisations et des roches encaissantes des bassins associés aux structures tectoniques et magmatiques de l'Oued Belif et du Jebel Haddada (Nord des Nefza, Tunisie septentrionale)." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112253.

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Abstract:

Les minerais de fer du Nord des Nefza ont fait l’objet de nombreuses études. Les hypothèses génétiques proposées (chapeaux de fer sur sulfures hypogènes, cuirasses latéritiques, minéralisations hydrothermales liées aux manifestations magmatiques néogènes) sont très contradictoires. L’étude lithologique, pétrographique, minéralogiaue et géochimique des roches encaissantes et des minéralisaitons de fer (Oued Bélif, Tamera, Douahria et Boulanague) et Pb-Z, (Sidi-Driss) a conduit aux résultats suivants. La structure elliptique, à cœur volcanique, de l’Oued Bélif est en tout point constituée de brêches tectonique identiques à celles des diapirs de Trias. Les associations minérales de ces brêches sont dominées par les espèces magnésiennes (chlorite ; vermicultite, talc, saponite, phlogopite, dolomite et magnésite), renferment des minéraux potassiques fréquents (muscovite, orthoclase) et accessoirement : hématite, goethite, métahalloysite, tourmanile, rutile et apatite. Ces associations caractérisent une série triasique métamorphisée et altéré dont les termes évaporitiques ont disparu. La distribution des éléments traces et surtout des terres rares dans les roches magmatiques, dans les argiles du Trias. Altéré et dans les minéralisations ferrières associées (hématite et goethite) montre que les minéraux du fer et les phyllites du trias altéré sont néoformés à partir d'un fluide à caractère marin liée au Trias. Les phénomènes hydrothermaux d'origine magmatique prennent le relai en réactivant le système hydrothermal existant dans le diapir et permettent la forte concentration du fer dans les brêches périphériques de la structure de l’Oued Bélif. L’étude sédimentologique des molasses néogènes minéralisées, montre que dans les bassins de Douahria et de Boulanague les sédiments sont hérités du substratum numidien et contiennent une composante volcanodétritique et pyroclastique importante. Toutefois, dans le bassin de Sidi-Driss-Tamera-Guanara, le remaniement de sédiments Tr triasiques prouve que le Trias de l'Oued bélif a déjà percé au cours de la sédimentation Par ailleurs la découverte de niveaux pyroclastiques dans le terme médian de la série, amène à penser que le volcanisme contemporain à la sédimentation est à caractère explosif. La distribution des éléments traces dans les oxydes et hydroxydes de fer et de manganèse de Tamera montre qu’il s’agit de concentrations de type chapeau de fer sur les sulfures de Pb-Zn-Fe hydrogènes de Sidi-Driss.

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Bardot, Frédérique. "Les minéraux argileux et leur hétérogénéité superficielle : influence de la nature des cations compensateurs superficiels de l'illite sur les mécanismes d'adsorption de gaz." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1998_BARDOT_F.pdf.

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Abstract:

Cette étude contribue à la compréhension des mécanismes d'adsorption de gaz à la surface des minéraux argileux. Le solide utilise est un phyllosilicate 2:1, l'illite du puy. Après purification, neufs échantillons ont été préparés en échangeant les cations compensateurs superficiels avec Li+,Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg²+, Ca²+, Sr²+ ou Ba²+. Ces échantillons ont fait l'objet d'une caractérisation préalable par analyses chimiques, thermiques et texturales. Les résultats obtenus montrent que les particules élémentaires sont formées de 5 à 6 feuillets, de surface spécifique de l'ordre de 170 m²/g et organisées en agrégats dont la porosité est pratiquement indépendante de la nature du cation. Les propriétés énergétiques superficielles ont été analysées par adsorption d'azote et d'argon haute résolution et microcalorimétrie d'adsorption basse température à 77K. Le facteur de forme des particules élémentaires ne peut être déduit des isothermes d'adsorption d'argon que pour les échantillons monovalents. La modélisation des isothermes par la méthode dis met en évidence le rôle des cations pour l'adsorption d'azote et d'argon. Des mécanismes ont alors été proposés en considérant deux familles de sites primaires sur lesquels s'adsorbent les premières molécules de gaz : sites primaires associés aux cations et sites primaires associés aux cages hexagonales vides du réseau tétraédrique. Le rôle de ces sites pour l'adsorption d'azote et d'argon est alors discuté. Les mécanismes d'interaction avec l'eau ont enfin été étudiés par gravimétrie d'adsorption de vapeur d'eau et microcalorimétrie d'immersion à 303K. Il apparait que le moteur principal de l'adsorption d'eau est l'hydratation des cations superficiels accessibles. Les résultats ont aussi été analysés et comparés en termes de mouillabilité.

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Ngombi-Pemba, Lauriss-Paule. "Géochimie et minéralogie des formations argileuses (2.2 - 2.0 Ga) du bassin de Franceville au Gabon : fluctuations de l'oxygène atmosphérique, chimie des océans et diagenèse au Paléoprotérozoïque." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2259.

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Abstract:

Le bassin Francevillien d'âge Paléoprotérozoïque (2.2–2.0 Ga) du Gabon, est bien connu grâce à ses réacteur nucléaires, et pour avoir fourni l'évidence des plus ancienns macrofossiles complexes et organisés. Les sédiments Francevilliens renferment également des minéraux interstratifiés riches en smectite, supposés absents dans des sédiments aussi anciens. Cependant, peu de données existent sur l’état d’oxygénation de l’atmosphère et de l’hydrosphère lors du dépôt de ces roches. Afin d’évaluer les conditions redox de la colonne d’eau lors du dépôt, une étude biogéochimique des éléments sensibles au redox (C, S, Fe, métaux traces, et terres rares) a été effectuée, à l’échelle de la série. Une étude minéralogique des argiles a également été abordée afin de vérifier l’éventuelle relation entre la signature minéralogique des argiles observée, et les conditions redox de dépôt. Les données géochimiques obteunues montrent que lors du dépôt de formations FB et FC, les eaux étaient globalement oxygénées, excepté lors de la sédimentation ferrifère et manganésifère. Celle-ci s’est effectuée sous une colonne d’eau profonde anoxique, lors d’une période de haut niveau marin. En revanche, les black shales de la partie supérieure de la série (FD) se sont déposés dans des conditions euxinques. Ces conditions euxiniques sont reflétées par l’enrichissement en métaux traces, le shift à des valeurs très négatives de δ13Corg et les valeurs de δ98Mo. La série Francevillienne fournit une fenêtre de temps exceptionnelle qui enregistre l’état redox des océans et les fluctuations de l’oxygène atmosphérique durant et immédiatement après le Lomagundi Event, par conséquent, après le GOE. Les analyses
The Paleoproterozoic Francevillian series (2.2–2.0 Ga) of Gabon is well known for its natural nuclear reactor and for having provided evidence of the earliest large colonial macrofossils. These ancient rocks also contain unexpected smectite-rich mixed layers minerals. However, few data are available yet on the oxygenation state of the atmosphere and ocans during the deposition of the Francevillian sediments. In order to investigate the nature of marine water-column chemistry, samples representing the entire section (FB, FC, and FD formations) were subjected to multielement (C, S, Fe, trace metals, and REE) biogeochemical study. In addition, to assess the impact of atmospheric and oceanic paleoredox conditions on clay minerals, a clay minralogical study was performed. Geochemical data show deep water oxic conditions during deposition of FB and FC formations in agreement with the Lomagundi Event (LE). Nevertheless the interlayered Mn and Fe deposits occured in ferruginous anoxic conditions reflecting sea-level changes. The FD black shales reflect euxinic conditions. These conditions, are indicated by trace metals enrichment, negative shift of δ13Corg values and δ98Mo. The Francevillian series show direct geochemical evidence for the state of atmospheric and ocean oxygenation both during and after the LE. These data confirm a significant decrease in the oxygenation of ocean water in the aftermath of the LE and the Great Oxidation Event (GOE). The mineralogical results reveal that the clay mineralogical signature observed in the basin, is not the consequence of the atmospheric oxygen fluctuations. The survival of smectitic minerals is strictly dependent on diagenetic transfo

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Kausar, Allah Bakhsh. "L'arc sud Kohistan, N. Pakistan : évolution pétrologique et distribution des éléments et minéraux du groupe du platine." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717476.

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Abstract:

La croûte intra-océanique du sud-Kohistan comprend les complexes de Spat et Jijal, les amphibolites de Kamila et le complexe de Chilas. Le complexe de Jijal est une intrusion litée constituée de dunite, clinopyroxénite à olivine, websterite, webstérite à grenat et de gabbro à grenat. Mis en place à l'interface manteau croûte, il résulte de la cristallisation fractionnée sous haute pression et haute température (10-12 Kbars; 800- 1100°C) d'un liquide tholéiitique d'arc intra-océanique hautement magnésien. Les roches de Thak Gah (complexe de Chilas) ont cristallisé sous plus faible pression et température (5 - 6 kbars, 800 à 950°C) dans un réservoir magmatique plus superficiel. Les métaplutonites de Chilas et Kamila présentent également des signatures géochimiques analogues à des tholéiites d'arc insulaire. Au contraire, les amphibolites à grains fins du Groupe de Kamila apparaissent comme des métavolcanites de type N-MORB, elles représentent des reliques de croûte océanique et le substratum de l'arc du Kohistan. Plusieurs horizons enrichis en PGE caractérisent le complexe de Jijal. Des enrichissements en Ir,Ru, Ni corrélés au Cr dans les dunites, indiquent que l'irridium et le ruthénium précipitent précocément avec la chromite sous haute fugacité d'oxygène. Des enrichissements en Ir et Ru du même type caractérisent les dunites chromifères des complexes de Thak Gah et de Spat. Dans les webstérites à grenat de Jijal, des sulfures disséminés (chalcopyrite, pentlandite, pyrrhotite± pyrite) et des minéraux du Groupe du platine (témagamite, monchéite, mérenskyite et sperrylite) correspondent à des enrichissements en Ir, Ru, Pt, Pd, Au, Ni et Cu. Ils résultent de la formation d'un liquide sulfuré consécutif à la baisse de f02. Dans les gabbros à grenats, des enrichissements en Pt, Pd et Cu traduisent l'action de fluides hydrothermaux tardi-magmatiques. Ces minéralisations diffèrent de celles du Bushveld. La saturation en soufre induite par les processus de cristallisation sous haute pression apparaît le moteur essentiel des dépôts observés dans les webstérites à grenats. De telles minéralisations représentent un exemple type de dépôts de PGE associés aux arcs insulaires.

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Davenport, Jesse. "Isotopic tracing of silicate and carbonate weathering in the Himalayan erosional system." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0241.

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Abstract:

L'altération des lithologies himalayennes a potentiellement impacté le cycle global du carbone. Pour pouvoir contraindre et comprendre les processus qui se sont produits dans l'Himalaya et qui ont affecté ces cycles, nous devons être distinguer les signatures de l'altération du silicate et du carbonate dans la charge dissoute des fleuves de l'Himalaya. Des études antérieures ont tenté de le faire en utilisant diverses méthodes mais il n’existe toujours pas de consensus clair sur l’ampleur et le flux de l’altération du silicate dans l’Himalaya. Cette thèse propose l'utilisation du 40Ca comme traceur pouvant améliorer la quantification du flux d'altération du silicate et du carbonate dans la charge dissoute des rivières himalayennes. Des travaux antérieurs ont montré que le budget de l'eau de mer 40Ca est dominé par une source de manteau, de sorte que les carbonates marins ont une signature homogène de 40Ca indiscernable par rapport à la valeur du manteau. En revanche, la croûte supérieure de silicate devrait avoir développé une composition radiogénique. La différence entre la signature en Ca radiogénique des lithologies de carbonate et de silicate peut donc être utilisée pour différencier l’altération du carbonate et du silicate dans la charge dissoute des rivières. Nous présentons ici une étude géochimique comprenant des analyses de Ca radiogénique des rivières drainant les principales unités lithologiques de l'Himalaya, ainsi que des résultats provenant de sédiments, de substrat rocheux, de sol et de gravier. Nos résultats montrent que les carbonates de l’Himalaya ne présentent pas d’excès de 40Ca radiogénique malgré des signatures très variables 87Sr/86Sr, alors que les sédiments sont radiogènes (+0.9 à +4). Ceci suggère que pour Ca, contrairement à Sr, l'échange isotopique entre les lithologies silicate et carbonate a été minime. La composition en Ca radiogène de l'eau des rivières va de +0.1 dans les captages à prédominance carbonatée à +11 dans les rivières drainant des bassins versants silicatés. Pour les grandes rivières, les estimations du budget relatives à l’altération du silicate et du carbonate sur la base des éléments principaux et la composition en Ca radiogénique tendent à concorder. Cependant, pour certaines rivières plus petites, en particulier celles drainant des bassins à dominance silicatée dans les formations cristallines de HHC et du LH, certaines divergences sont observées. Celles-ci ne peuvent pas être attribuées à une définition imprécise de la composition chimique ou radiogénique en Ca des pôles de mélange utilisés pour la modélisation budgétaire, car les valeurs requises pour résoudre le modèle ne sont pas raisonnables. Ils ne peuvent pas non plus être expliqués par la précipitation de carbonates secondaires dans les rivières car la composition non radiogénique de carbonates suggère que ce processus n'est que mineur. Au contraire, ces différences peuvent être dues à la dissolution des traces de calcite radiogénique contenues dans les lithologies de silicate HHC et LH. Le vieillissement de ce matériau, qui ne représente qu'une infime partie de la surface du captage du silicate, pourrait produire une proportion substantielle du Ca radiogénique et pourrait ainsi avoir une influence significative sur le calcul des budgets de ces bassins à partir des données isotopiques. Néanmoins, comme cet effet est observé principalement dans les bassins à faible taux d’érosion des silicates, son influence sur les estimations du flux global de vieillissement du silicate sera mineure. Plus généralement, les résultats de cette thèse impliquent que le système 40Ca permet une résolution de problématiques qui ne peuvent pas être approfondies avec succès à l'aide d'isotopes Sr dans l'Himalaya. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour définir la gamme complète des compositions de Ca radiogénique dans l’Himalaya afin de répondre clairement aux questions concernant les flux d’altération des silicates
Weathering of Himalayan lithologies has had a potential impact on the global carbon cycle. To be able to constrain and understand the processes that occurred in the Himalayas that affected these cycles, we must be able to distinguish the signatures of silicate and carbonate weathering in the dissolved load of Himalayan rivers. Previous studies have attempted to do this using a variety of methods but there is still not a clear consensus on the magnitude and flux of silicate weathering in the Himalaya. This thesis proposes the use of 40Ca as a tracer that could improve the quantification of the silicate and carbonate weathering flux in the dissolved load of Himalayan rivers. Previous work has shown that the 40Ca budget of seawater is dominated by a mantle source, such that marine carbonates have a homogeneous 40Ca signature indistinguishable from the mantle value. In contrast, the upper silicate crust is expected to have developed a radiogenic composition. The difference between the radiogenic Ca signature of carbonate and silicate lithologies can be therefore used to differentiate between carbonate and silicate weathering in the dissolved load of rivers. Here, we present a geochemical survey, including radiogenic Ca analyses, of rivers draining the main lithological units of the Himalaya, as well as results from sediments, bedrock, soil and gravel. Our results show that Himalayan carbonates exhibit no radiogenic 40Ca excesses despite highly variable 87Sr/86Sr signatures, whereas sediments are variably radiogenic (+0.9 to +4). This suggests that for Ca, unlike for Sr, isotopic exchange between the silicate and carbonate lithologies has been minimal. The radiogenic Ca composition of river water ranges from +0.1 in carbonate dominated catchments to +11 in rivers draining silicate catchments. For large rivers, silicate and carbonate weathering budget estimates based on major elements and radiogenic Ca compositions tend to agree. However, for some smaller rivers, especially those draining silicate dominated basins in the HHC and LH formations, some discrepancies are observed. These cannot be attributed to poor definition of the chemical or radiogenic Ca composition of the endmembers used for budget modeling, as the values required to bring the estimates into agreement are unreasonable. They also cannot be explained by precipitation of secondary carbonates in the rivers as the non-radiogenic composition of the carbonate fraction of sediments suggests that this process is only minor. Rather, these discrepancies may be due to the dissolution/weathering of trace amounts of radiogenic calcite contained within HHC and LH silicate lithologies. The weathering of such material, which represents only a tiny fraction of the area of the silicate catchment, could yield a substantial proportion of the radiogenic Ca and may thus have a significant influence on the isotopically based weathering budgets of these basins. Nevertheless, as this effect is observed primarily in basins with low silicate erosion rates, its influence on estimates of the overall silicate weathering flux will be minor. More generally, the results of this thesis imply that the 40K–40Ca system can resolve issues that cannot be successfully addressed using Sr isotopes in the Himalaya. Further work is needed to define the full range of radiogenic Ca compositions in the Himalaya in order to clearly answer questions regarding silicate weathering fluxes

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Parrello, Damien. "Conception de biosenseurs fluorescents multicolores pour l'identification in vivo des interactions bio-physicochimiques dans les systèmes minéral-bactérie." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0362/document.

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Abstract:

Le monitoring des écosystèmes terrestres nécessite une connaissance approfondie des interactions entre microorganismes, minéraux et métaux dans les sols. Afin d'évaluer in vivo la disponibilité de métaux tel que le fer dans des systèmes bactéries-minéraux, une approche basée sur l’utilisation de biosenseurs bactériens fluorescents et d’une analyse spectroscopique non-invasive a été explorée. Ce travail a notamment conduit à la construction chez Pseudomonas aeruginosa de fusions génétiques couplant des promoteurs régulés par le fer à des rapporteurs fluorescents multicolores. Les souches obtenues ont été utilisées comme senseur de la disponibilité du fer constitutif de différents minéraux (Nontronites). La réponse de ces biosenseurs bactériens a été étudiée en couplant la spectroscopie de fluorescence à balayage synchrone (SFS) à la décomposition canonique polyadique Candecomp / Parafac (CP). Avec des plans d’expérience privilégiant la diversité des réponses, le couplage SFS-CP garantit une estimation conjointe et rapide de l’expression de plusieurs promoteurs d’intérêts, y compris dans des milieux auto-fluorescents. Cette méthode originale permet, entre autres, de s’affranchir des problèmes liés aux recouvrements spectraux des protéines fluorescentes et fournit une estimation robuste et précise de la réponse des biosenseurs. Appliquée à d’autres plans d’expériences, elle démontre également que la bio-dissolution des nontronites par P. aeruginosa est assurée par la production de sidérophores et contrôlée par la cristallochimie des feuillets des smectites, notamment par la distribution des atomes de fer(III) entre les tétraèdres et les octaèdres
Monitoring terrestrial ecosystems requires a better understanding of the interactions between microorganisms, minerals and metals in the environment. To assess in vivo availability of metals such as iron in bacteria-mineral system, an approach based on whole-cell fluorescent biosensors and non-invasive spectroscopy was explored. This work led to the construction in Pseudomonas aeruginosa of a set of gene fusions coupling iron-regulated promoters to multicolour fluorescent reporters. The recombinant strains were used as sensors of structural iron availability in nontronites NAu-1 and NAu-2. The response of these biosensors was studied by coupling synchronous fluorescence spectroscopy (SFS) with canonical polyadic Candecomp/Parafac (CP) decomposition. On the basis of experimental designs favouring response diversity, the coupled SFS-CP method guarantees a joint estimate of gene expression from multiple promoters, even in highly fluorescent media. This novel method can solve the issue of spectral bleed-through of fluorescent proteins and provides a means to integrate multiple signals from combinations of whole-cell fluorescent bioreporters. In addition, we could show using SFS-CP that P. aeruginosa indirectly mobilize Fe(III) from nontronites primarily through the production of pyoverdine siderophore. The structural Fe(III) present on the edges of NAu-2 rather than NAu-1 particles appears to be more bioaccessible, suggesting that the distribution of Fe, in the tetrahedron and/or in the octahedron sites, governs the solubilization process

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Lepleux, Cendrella. "Altération bactérienne des minéraux dans les écosystèmes forestiers pauvres en nutriments : Analyse des communautés bactériennes et identification des mécanismes impliqués." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0184/document.

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Abstract:

Dans les écosystèmes forestiers pauvres en nutriments, les minéraux du sol constituent la principale source de nutriments inorganiques nécessaires à leur bon fonctionnement. Néanmoins ces nutriments ne sont pas directement accessibles aux racines des arbres. C'est l'action conjointe de facteurs abiotiques, comme le pH ou la circulation de l'eau, et biotiques comme les racines ou les microorganismes du sol dont les bactéries, qui vont conduire à l'altération de ces minéraux. A ce jour, nos connaissances sur les communautés bactériennes impliquées dans le processus d'altération et leur distribution dans des sols forestiers restent limitées, notamment à des habitats tels que la rhizosphère et la mycorhizosphère. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser les communautés bactériennes colonisant les minéraux du sol et leur aptitude à altérer les minéraux et enfin d'identifier les gènes bactériens impliqués. La combinaison d'approches cultivable, non cultivable et de biogéochimie sur des minéraux enterrés pendant 4 ans dans un sol forestier, a démontré que leur surface était colonisée par des communautés bactériennes spécifiques, capables d'altérer les minéraux et présentant des capacités métaboliques limitées, suggérant que ce support pourrait être considéré comme un habitat : la minéralosphère. La relation minéral/bactéries a été testée in situ via un amendement minéral sur une plantation et a mis en évidence l'impact de la disponibilité en nutriments sur la structuration des communautés bactériennes capables d'altérer les minéraux. L'étude génétique réalisée sur la souche modèle PML1(12) a révélé l'implication de plusieurs mécanismes dans la fonction altération
In nutrient-poor forest ecosystems, minerals are the main source of inorganic nutrients for the long lasting functioning of the forests. However, these nutrients are not directly accessible to the tree roots. It is the joined action of abiotic factors, such as pH and water circulation, and biotic factors such as tree roots and soil microorganisms, and notably bacteria, which leads to the solubilisation of these minerals. To date, our knowledge of the bacterial communities involved in the mineral weathering process and their distribution in forest soils is very limited and remains restricted to habitats such as the rhizosphere and mycorrhizosphere. The goals of this PhD thesis were to characterise the mineral associated bacterial communities, their ability to weather minerals and finally to identify the bacterial genes involved in the mineral weathering process. The combination of geochemical, cultivation-dependent and -independent approaches applied on minerals grounded in a forest soil during 4 years, revealed that the mineral associated bacterial communities were specific, able to weather minerals and had restricted metabolic abilities. These results suggest that minerals could be considered as a true ecological habitat: the mineralosphere. The mineral/bacteria relationship was tested in situ through a mineral amendment applied on a small-scale plantation, which has highlighted that the nutrient availability impacted the functional structure of the mineral weathering bacterial communities. At least, random mutagenesis applied on a model mineral weathering bacterial strain revealed that its mineral weathering ability resulted from several molecular mechanisms

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Lach, Philippe. "Signature géochimique des éléments des terres rares dans les oxydes d'uranium et minéraux associés dans les gisements d'uranium : analyse par ablation laser couplée à l'ICP-MS et étude géochronologique." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0259/document.

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Abstract:

Le caractère souvent polyphasé de la formation des minéralisations uranifères exige de disposer d'une méthode analytique localisée et sensible à de faibles concentrations. L'ablation laser coupIée à un système d'analyse par ICP-MS est un instrument de choix permettant l'analyse in-situ de concentrations élémentaires inférieures à 10 ppm, à l'échelle de la dizaine de micromètres. Un double objectif concernant l'utilisation d'un système LA-ICP-MS est présenté dans cette thèse. Un développement méthodologique permettant l'analyse localisée des éléments de terres rares (ETR) par LA-ICP-MS aussi bien dans les oxydes d'uranium que dans d'autres matrices minérales associées aux dépôts, couplé à des datations isotopiques par microsonde ionique fait l'objet d'une première partie de ce travail. L'application de la méthode sur 21 cibles naturelles représentatives de 4 types de gisement d'uranium est présentée dans une seconde partie. Ainsi, les oxydes d'uranium des gisements associés aux discordances du bassin Athabasca montrent des signatures en ETR caractéristiques quelles que soient leur âge et leurs localisations. Des analyses similaires de la zone d'End Grid (bassin du Thelon) permettent de supposer des conditions et des âges de formations similaires aux gisements de type discordance. La teneur en ETR des uraninites magmatiques s'explique par la température élevée de leur incorporation. Les signatures des oxydes d'uranium des gisements de type filonien montrent un équilibrage entre les fluides minéralisateurs et certains minéraux porteurs d'ETR des roches encaissantes. Enfin, les différentes signatures en ETR des oxydes d'uranium des gisements de type Breccia pipe reflètent des fortes variations dans les conditions de dépôt dans ces gisements a priori génétiquement semblables
The ore deposits often display complex stages of formation leading to multiphase mineral crystallizations. The study of these minerals needs to use a sensitive and localized analytical method. Laser ablation coupled to ICP-MS is a good tool for in-situ measurements of low element concentrations (<10 ppm) at a small scale in minerals (around 10 ?m diameter). Two major objectives concerning the use of LAICP-MS have been carried out in this thesis. First part is focused on the determination of the best analytical conditions for rare earth element (REE) quantification with LA-ICP-MS in uranium oxides and associated minerals (carbonate, fluorite). This approach has been coupled to isotopic analysis using ionic microprobe. The second part is dedicated to the application of the methodology on 21 uranium ore bodies typical of four different types of deposits. The uranium oxides from unconformity-related uranium deposits (Athabasca Basin) show typical REE signature whatever their age and location. Data on End Grid U mineralization (Thelon basin) suggest similar conditions of formation and ages as in Athbasca unconformity related uranium deposits. High temperature during magmatic uraninite formation induced strong incorporation of REE in their structures. REE signatures of uranium oxides related to vein type deposits suggest a control of the host rocks. Finally, the different REE signatures obtained on uranium oxides from breccia pipe-related deposit show a strong variation in the conditions of formation in these supposed similar deposits

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Merrot, Pauline. "Géochimie, spéciation et mobilité des éléments traces métalliques (Fe, Ni, Cr et Mn) au sein des sédiments du lagon de Nouvelle-Calédonie." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS551.pdf.

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Abstract:

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

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Mathieu, Régis. "Reconstitution des paléocirculations fluides et des migrations élémentaires dans l'environnement es réacteurs nucléaires naturels d'Oklo (Gabon) et des argilités de Tournemire (France)." Vandoeuvre-lès-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL072N.

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Abstract:

Afin de mieux caractériser les mécanismes possibles de migration des éléments dans la barrière géologique environnant un site de stockage, une étude des successions minérales dans les roches et les fractures ainsi que des paléofluides piégés sous forme d’inclusions a été réalisée dans deux sites différents : 1) un bassin gréseux environnant les réacteurs nucléaires naturels protérozoiques d’Oklo (Gabon). 2) Les argilites toarciennes du site expérimental IPSN du tunnel de Tournemire (Aveyron, France)
To better characterize the mobilization and migration process in rocks, a petrological and geochemical study of fluid paleocirculation through fractures has been made in two different sites : 1) The environment of natural nuclear reactors from Proterozoic Oklo uranium ores (Gabon). 2) The Toarcian shales from experimental IPSN site in the Tournemire, tunnel (Aveyron, France)

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Dissertations / Theses on the topic 'Géochimie minérale'

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