Weathering rate of granite and the influence of the acidic atmospheric imputs (Strengbach catchment, Vosges, france) mineralogical, petrophysical and geochimical study
Etude minéralogique, pétrophysique et géochimique de dynamique d'altération d'un granite soumis aux dépôts atmosphériques acides (bassin versant du Strengbach, Vosges, France). Mécanismes, bilans et modélisation
Résumé
Since 1985, the effect of acid atmospheric input on weathering processes have been investigated by the way of hydrochemical studies. A combined approach between catchment hydrochemical budget, field and laboratory investigations have pointed out that both weathering and exchangeable processes are involved in neutralisation of acidic deposition. Weathering reactions mainly concern plagioclases dissolution and the transformation of chlorotised biotite and sericite to an interstratified smectite-micas. The neoformed interstratified smectite-micas present as hydroxyaluminium interlayered clay control the mobility of the aluminium. The lab experiment and the geochemical modelling using KINDIS code of the weathering reactions in the bedrock and in the saprolite show a low supply of calcium and strontium.
Strontium cycle shows that the exchange processes control the calcium and the strontium in surface waters. These elements are mainly originated from atmospheric deposition in the upper soil profile and from weathering of primary minerals in the deep saprolite. As a consequence, the exchangeable capacity of the saprolite is the main supply of base cations (calcium, magnesium).
A simulation of the weathering and exchange processes using the PROFILE model show that this basin is not in a steady-state. Three-quarters of calcium leached from the calcium originate from the exchangeable complex.
L'étude des processus d'altération et d'échange cationique impliqués dans la neutralisation des dépôts atmosphériques acides a été réalisée dans le bassin versant du Strengbach (Vosges). Elle consiste en une combinaison d'études hydrochimiques et d'études physique et chimique du solide sur le terrain et au laboratoire complétée par une modélisation géochimique. Les caractéristiques pétrographiques et pétrophysiques de la roche et les caractéristiques minéralogiques et géochimiques de l'arène granitique ont permis de caractériser le matériel solide et les réactions d'altération et d'échanges associées. Les principales réactions d'altération mises en évidence sont la dissolution des plagioclases et la transformation des biotites chloritisées et des séricites en interstratifiés smectites-micas. Ces réactions ont été identifiées aussi bien dans l'arène que dans les blocs de granite très poreux (porosité de 10%). Les argiles gonflantes, présentes en intergrades alumineux, contrôlent la mobilité de l'aluminium des eaux de surface de ce bassin. Ces réactions d'altération expliquent la teneur en silice et en partie celle du sodium des eaux de surface. L'étude géochimique expérimentale et la modélisation géochimique utilisant le modèle Kindis, de ces réactions d'altération, montrent que la réserve en calcium et en strontium dans la roche mère ou dans l'arène sont très limitées. L'étude du cycle du strontium a confirmé que les réactions d'échange contrôlent essentiellement le calcium et le strontium des eaux de surface. Dans le sol, le complexe d'échange très désaturé et acide, présente un taux de calcium et de strontium principalement d'origine atmosphérique. En revanche, ce sont les réactions d'altération qui alimentent en cations basiques le complexe d'échange des arènes profondes. La reconstitution des processus d'altération et d'échange par le modèle profile a permis de montrer que le fonctionnement biogéochimique du bassin versant du Strengbach évolué dans un état non stationnaire. En particulier, les trois-quarts du calcium exporte hors du bassin proviennent de la désaturation du complexe d'échange.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|