Investigation de Matières Humiques dans des carbonates synthétiques
Résumé
La recherche de la matière organique (MO) dans les stalagmites en tant que traceur environnemental s'inscrit dans une problématique visant à décrire la dynamique actuelle et l'évolution passée de l'environnement. Les matières organiques (MO) piégées dans les spéléothèmes sont directement issues de l'environnement (végétation, sols). Leur suivi au sein des géomatériaux est aisé en raison de leur propriété spectroscopique, la fluorescence. Cette méthode est peu discriminante vis-à-vis de la différenciation des nombreuses variétés de MO naturelles. L'approche analytique passe, quant à elle, par une molécule traceur permettant de remonter au précurseur de la MO, sans pour autant tenir compte de la matrice ni des transferts. Appuyée sur la complémentarité de ces approches, l'investigation plus spécifiquement des matières humiques dans la calcite vise 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 proposée. Des échantillons de calcite sont synthétisés dans différentes conditions pour y introduire des acides humiques standards et naturels. 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 à source synchrotron, diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie d'absorption X (XANES)). D'autres méthodes semi-quantitatives (UV-vis, colorimétrie, spectroscopie de fluorescence) permettent une approche qualitative et renseignent sur le fractionnement et l'évolution moléculaire des MO lors de l'inclusion dans la matrice. La combinaison de ces techniques et la comparaison avec des échantillons naturels a permis d'identifier différents modes d'insertion par rigidification de la structure de la MO, comme par exemple la formation de colloïdes ou par adsorption avec formation de liaisons hydrogène à la surface de la calcite. 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.