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Hubert Fabien

Modélisation des diffractogrammes de minéraux argileux en assemblages complexes dans deux sols de climat tempéré : implications minéralogique et pédologique

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Index

École doctorale :

  • ICBG - Ingénierie chimique, biologique et géologique (2000-2009)

UFR ou institut :

  • UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Secteur de recherche :

  • Terres solides et enveloppe superficielle

Section CNU :

  • Structure et évolution de la Terre et des autres planètes

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Modélisation des diffractogrammes de minéraux argileux en assemblages complexes dans deux sols de climat tempéré : implications minéralogique et pédologique

Malgré le rôle primordial que jouent les minéraux argileux sur les propriétés du sol, leur identification et de surcroît leur quantification reste une difficulté majeure. La méthode utilisée dans ce travail consiste à ajuster directement les diffractogrammes de rayons X calculés avec ceux enregistrés pour deux traitements sur un même échantillon (saturé calcium séché à l'air et saturé éthylène glycol) pour en reproduire toutes les caractéristiques (positions et largeur des pics, rapport des intensités relatives). Cette méthode, déjà performante pour les contextes hydrothermaux et diagénétiques, est pour la première fois utilisée sur des échantillons de sol. Les assemblages des minéraux argileux de la fraction < 2 µm ont été déterminés pour les horizons de deux profils de sol sur lesquels des sites expérimentaux de l'INRA (Versailles et Lusignan) sont installés. Les résultats indiquent que les assemblages sont complexes avec six à huit phases. Les minéraux interstratifiés (R0) sont abondants dans les deux sols. La caractérisation de ces assemblages complexes nécessite le calcul des diffractogrammes expérimentaux pour les fractions fines (< 0.05 µm) afin de prendre en compte les minéraux argileux à faible taille de domaine cohérent. Dans les deux cas, les variations minéralogiques sont faibles et le même assemblage permet de décrire l'ensemble du profil des deux sols. Par ailleurs, les proportions relatives varient. Dans le cas du Néoluvisol du site de Versailles (les Closeaux), les phases d'interstratifié illite/smectite (R0 ~60/40) et smectite sont dominantes. Le processus de migration préférentielle et/ou de néoformation des smectites a été mis en évidence. La description de l'assemblage des minéraux argileux du Cambisol du site de Lusignan montre que les interstratifiés illite/chlorite/smectite et les kaolinites sont dominants. Les résultats montrent que le sol actuel résulte d'un paléosol ferrallitique dans lequel un dépôt de limons s'est incorporé.

Mots-clés libres : modélisation, minéraux argileux, sol, diffraction des rayons X, pédogénèse.

    Rameau (langage normalisé) :
  • Sols -- Analyse
  • Rayons X -- Diffraction
  • Minéraux argileux
  • Pédologie

English

Modelisation of clay minerals X-ray diffractogramms from soils developped under temperate climate, mineralogic and pedogenetic implications

Clay minerals play a key role in major soil properties such as soil structure, CEC and organic matter stabilisation. Nevertheless, accurate identification and more often quantification of clay mineral assemblage of soils is doubtful. In this work, we applied, for the first time to soil samples; direct X-Ray diffraction pattern fitting method that was developed for diagenetic clays. It afforded great improvements in the identification and relative quantification of clay mineral assemblage with several mixed layer minerals (MLMs). The fitting software directly compute a theoretical (00l) reflection set which is adjusted to the experimental XRD patterns obtained both in the air-dried (AD, Ca saturation) and ethylene glycol solvated (EG) states. The clay mineral assemblage of the < 2µm fraction was determined for each horizons of two soil profiles from different INRA experimental sites (Versailles and Lusignan). Results show in both soils that clay mineral assemblage is complex with about six to height clay mineral phases. R0 MLMs are abundant in both cases. In order to describe the clay minerals with low coherent scattering domain size, calculation of experimental diffractogram was performed on the < 0.05 µm fraction for both soils. Results show that for both soils, slight mineralogical variations are observed. The same clay mineral assemblage fits all the soil horizons of the two soil profiles. However, relative proportions change between soil horizons. Clay mineral assemblage of the Luvisol from Versailles (les Closeaux) is dominated by MLM illite/smectite (R0 ~60/40) and smectite. Smectite leaching and/or dissolution from soil surface to BT horizon was attested. Clay mineral assemblage of the Cambisol from Lusignan was dominated by MLM illite/chlorite/smectite and kaolinite. Results show that the actual soil derives from the incorporation of silt in a paleo ferralitic soil.

Keywords : soil, clay minerals, X ray diffraction, profile fitting, pedogenesis.

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
Laboratoire :
Hydr.A.S.A. - Laboratoire Hydrogéologie, argiles, sols et altérations
Domaine de recherche :
Terre solide et enveloppe superficielle
Directeur(s) de thèse :
Alain Meunier, Laurent Caner
Date de soutenance :
09 décembre 2008
Président du jury :
Frederick Delay
Rapporteurs :
Bruno Lanson, Claire Chenu, Reiner Dohrmann
Membres du jury :
Alain Meunier, Laurent Caner, Emmanuel Fritsch

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