Détermination des mécanismes de piégeage de la matière organique lors de la croissance cristalline de calcite - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2011

Détermination des mécanismes de piégeage de la matière organique lors de la croissance cristalline de calcite

Résumé

La recherche de la matière organique (MO) est régulièrement utilisée dans une problématique visant à décrire la dynamique actuelle et l'évolution passée de l'environnement. Cette matière organique provient directement de l'environnement, par la dégradation des végétaux ou par les sols. Cette MO se trouve naturellement piégée dans une matrice de carbonate de calcium, ou plus précisément de calcite (dans les sols, dans les spéléothèmes, dans les lacs, les océans). Cependant, les mécanismes d'insertion et les types d'interactions sont peu étudiés dans ces matrices naturelles. L'investigation plus spécifiquement des matières humiques dans la calcite vise donc à connaître les conditions de partitionnement de cette matière à différents stades de son transfert (interactions sol/eau, eau/solide puis eau/calcite). Différents mécanismes de piégeage de la MO dans la matrice de calcite peuvent être impliqués au cours de la croissance cristalline de la calcite et en fonction du type de MO. Plusieurs facteurs spécifiques liés aux échantillons naturels (défauts cristallins, variation chimique, changement de densité ...) sont limitant pour permettre de différencier ces différents mécanismes par une approche globale. Pour s'affranchir de ces limites, une méthodologie basée sur la caractérisation d'échantillons analogues synthétiques est donc proposée. Des échantillons de calcite sont alors synthétisés dans des conditions contrôlées pour y introduire des acides humiques standards et naturels à différentes concentrations. Des extraits de sols provenant du plateau des Coulmes (Vercors) sont utilisés comme MO naturelles et rajoutés dans la solution calcifiante afin de les piéger lors de la croissance cristalline de la calcite. Selon la nature des sols, différents comportements peuvent être observés vis-à-vis de leur influence sur la morphologie de la calcite. Afin d'identifier le type d'interaction entre la matrice et l'acide humique, les échantillons sont analysés à différentes échelles d'un point de vue morphologique et structural (microscope optique, microscope électronique à balayage (MEB), microscopie FTIR, diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie d'absorption X (XANES). D'autres méthodes semi quantitatives (UV-vis, colorimétrie, spectroscopie de fluorescence) sont utilisées pour renseigner sur le fractionnement et l'évolution moléculaire des MO lors de l'inclusion dans la matrice. D'un point de vue quantitatif, la combinaison de ces techniques permet d'identifier une incorporation de MO proportionnelle à la concentration initiale en solution. En ce qui concerne les mécanismes d'insertion, une rigidification de la structure de la MO est mise en évidence, comme par exemple la formation de colloïdes ou par adsorption avec formation de liaisons hydrogène à la surface de la calcite. Les mesures synchrotron permettent de suivre la localisation et l'évolution de l'environnement chimique du soufre contenu dans la MO lors de son insertion, mettant en évidence une adsorption de surface ainsi qu'un partitionnement. Aucune modification structurale n'a été observée dans la matrice de calcite. L'insertion de MO ne semble pas perturber la cristallisation ni induire de défauts structuraux significatifs. Des expériences complémentaires de désorption des MO après insertion permettent de démontrer la stabilité de la structure atomique de la MO et révèlent une structure en couche.
Fichier non déposé

Dates et versions

halsde-00720118 , version 1 (23-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : halsde-00720118 , version 1

Citer

Emilie Chalmin, Yves Perrette, Bernard Fanget, Jérôme Poulenard. Détermination des mécanismes de piégeage de la matière organique lors de la croissance cristalline de calcite. Journée de printemps de la Société Française de Chimie, Région Rhône Alpes, Jun 2011, France. ⟨halsde-00720118⟩
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