Apport des isotopes du lithium et des éléments alcalins à la compréhension des processus d'altération chimique et de recyclage sédimentaire

Dellinger, Mathieu (2013). « Apport des isotopes du lithium et des éléments alcalins à la compréhension des processus d'altération chimique et de recyclage sédimentaire » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de la Terre et de l'atmosphère.

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Résumé

Les éléments alcalins (Li, Na, K, Rb et Cs) sont une famille d'éléments chimiques présents essentiellement dans les roches silicatées, et ayant la particularité de se partager entre les phases solides et dissoutes produites par les processus d'interaction eau-roche. Dans cette thèse, nous avons mesuré les abondances des éléments alcalins et des isotopes du lithium (le plus léger des alcalins) dans les produits d'érosion solides et dissous des grands fleuves Mackenzie et Amazone afin de caractériser les processus d'altération des roches silicatées à l'échelle continentale et documenter la complémentarité chimique entre phase dissoute et particulaire. L'analyse des sédiments de grands fleuves échantillonnés le long d'une verticale montre une véritable stratification granulométrique et géochimique des rivières. Après l'Amazone et le Ganges, étudiés dans des thèses précédentes, nous confirmons ce résultat pour le fleuve Mackenzie, et calculons les flux géochimique particulaires intégrés sur la profondeur apportés à l'Océan Arctique par ce fleuve. Dans cette stratification chimique, le comportement contras té des alcalins et le fractionnement des isotopes du lithium nous permet de montrer que les profils de sédiments résultent du mélange entre des particules fines crées par les processus modernes d'altération et des particules de taille variable mais provenant de roches mères non altérées. Nous estimons, d'une part, que plus de 60% des sédiments transportés par les grands fleuves étudiés correspondent à des particules non altérées et d'autre part, que la majorité des sédiments sont issus de l'érosion et l'altération des roches sédimentaires appauvries en éléments solubles par de précédents cycles d'altération. Les isotopes du lithium et les alcalins tracent donc la nature cannibalistique de l'érosion continentale. De plus, les fractionnements des éléments alcalins dans les produits d'érosion du fleuve Mackenzie permettent de calculer par bilan géochimique que la proportion de sables transportés par le fleuve n'excède pas 20-30% du transport particulaire total. Pour la phase dissoute, nous nous sommes attachés à l'analyse des rivières du bassin amazonien. Nous montrons que la composition isotopique du Li des rivières du bassin amazonien est très fractionnée (enrichie en 7Li) par rapport aux roches mères du bassin mais, en parfaite complémentarité avec les sédiments transportés. Une relation simple relie ce fractionnement isotopique dans la phase dissoute à la quantité de lithium incorporé dans les minéraux secondaires faisant de la composition isotopique du lithium dans l'eau un très bon traceur des régimes d'altération. Enfin, par une méthode originale permettant d'évaluer la composition de la croute continentale pour les éléments alcalins, nous abordons le problème de l'état stationnaire de l'érosion et de l'altération et montrons que dans le bassin du Mackenzie, ces deux processus ne sont pas loin de l'état stationnaire, contrairement à ce que d'autres études laissaient penser. L'ensemble des résultats de cette thèse montre que les fractionnements des éléments alcalins dans les produits d'érosion solides et dissous sont d'excellents traceurs des régimes d'altération et du recyclage sédimentaire. ______________________________________________________________________________

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur
Directeur de thèse: Gaillardet, Jérôme
Mots-clés ou Sujets: Altération chimique, Érosion hydrique, Géochimie, Interaction eau-roche, Isotope de lithium, Métal alcalin, Roche silicatée, Sédiment fluvial, Transport des sédiments, Amazone (Fleuve), Fleuve du Gange (Inde et Bangladesh), Fleuve Mackenzie (T.N.-O.)
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 03 oct. 2014 17:57
Dernière modification: 18 juin 2015 17:53
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/6191

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