Modalités de piégeage des matières organiques naturelles dans la calcite : contenu organique de calcites synthétiques et naturelles
Résumé
Les stalagmites constituent des enregistreurs particulièrement pertinent des flux de Matières Organiques (MO) dans l'environnement. Extraites des sols lors de la percolation des eaux météoriques, ces MOs sont piégées dans les matrices cristallines des stalagmites lors de leur croissance. Différentes méthodes d'imagerie géochimique permettent de quantifier voire de qualifier cette MO au sein de ces archives naturelles. Mais pour utiliser pleinement le potentiel de cet enregistrement, il convient de déterminer les conditions de partitionnement de cette matière à différents stades de son transfert (interactions sol/eau, eau/solide puis eau/ calcite). Cette présentation est centrée sur les modalités d'incorporation des MO lors de la cristallisation de calcites synthétiques et sur l'utilisation de ces standards pour interpréter des données issues d'imagerie en μ- FTIR de calcites naturelles. Différents mécanismes peuvent être à l'origine du piégeage de MO au sein de la calcite naturelle qui forme les stalagmites. Pour établir un cadre général décrivant cette interaction calcite/MO, des échantillons de calcite ont été synthétisés en variant les concentrations en acides humiques (Aldrich) dans la solution de cristallisation. Des méthodes micro-analytiques qualitatives et semiquantitatives complémentaires ont été appliquées afin de décrire ces échantillons de calcite synthétique d'un point de vue morphologique et structural à différentes échelles. Les méthodes de microscopie optique, de MEB, de spectroscopie FTIR, de diffraction X (XRD), et de spectroscopie XANES (x-ray absorption near edge structure) confirment que l'addition de MO a un effet direct sur la cristallisation de la calcite (taille des cristaux, forme cristalline). Les méthodes semiquantitatives (spectroscopie UV-vis, spectrophotométrie et spectrofluorescence) mettent en évidence un fractionnement lors de la croissance et une évolution moléculaire des MO durant l'inclusion dans la matrice cristalline. Enfin, la cartographie en fluorescence X et le XANES (par source synchrotron) ont permis d'analyser localement, sur les calcites naturelles et synthétiques, la relation calcite/MO. Ces différents analyses montrent le potentiel des sulfures comme élément traceur des matières organiques piégées dans la calcite. Cette utilisation possible du sulfure, issue des analyses réalisées sur les échantillons synthétiques, est appliquée à une stalagmite prélevée dans une carrière de calcaire située proche de Grenoble qui couvre la dernière cinquantaine d'années.