Séminaire ISTeP - Damien Daval

(LHyGes Strasbourg)

Apports de la caractérisation submicronique des surfaces réactionnelles à la compréhension de la réactivité des silicates en phase aqueuse

Les interactions entre fluides et minéraux représentent le dénominateur commun de problématiques géologiques, environnementales, sociétales ou d’ingénierie variées. Dans chacun de ces différents contextes, la méthode adoptée pour évaluer l’évolution à long terme des flux élémentaires au cours des interactions fluide-roche repose fréquemment sur la même stratégie. Cette stratégie, réductionniste par essence, consiste (1) à déterminer en laboratoire les lois de cinétique de dissolution des minéraux et (2) à implémenter de telles lois dans des codes de transport réactif où la réactivité d’un milieu est décrite comme la résultante de la réactivité de ses minéraux constitutifs. Aujourd’hui, l’application de lois mécanistiques basées sur des expériences de laboratoire sur monominéraux à la modélisation de processus d’altération à grande échelle est une pratique incontournable en sciences de la Terre et de l’Environnement1-3.
Alors que l’on attend de l’utilisation de ces lois des prédictions à grande échelle de temps et d’espace, elles peinent souvent à prédire la réactivité des silicates sur quelques semaines, dans des volumes inférieurs au litre4-5. Plus généralement, il est fréquemment suggéré qu’en l’absence d’ajustements spécifiques établis au cas par cas, elles peuvent surestimer les vitesses d’altération mesurées dans le milieu naturel de façon considérable (jusqu’à 5 ordres de grandeur)6.
Mieux contraindre les mécanismes et cinétiques de dissolution mesurées en laboratoire afin de les extrapoler au milieu naturel passera sans doute par un affinement de notre compréhension de la dynamique des processus réactionnels se déroulant à l’interface fluide/minéral, nécessitant une caractérisation fine de la surface des silicates au cours de leur altération. Au cours de ce séminaire, j’essaierai d’illustrer en quoi l’application récente de techniques de caractérisation submicronique des surfaces altérées (FIB-MET, AFM, VSI), a permis ces dernières années d’apporter un éclairage nouveau sur notre compréhension de la réactivité des silicates. Les conséquences de ces avancées sur notre capacité à prédire les vitesses d’altération des silicates ainsi que les verrous demeurant à surmonter seront notamment discutés.

[1] K. G. Knauss, J. W. Johnson, C. I. Steefel, Chem Geol 217, 339 (2005).
[2] B. Fritz et al., CR Geosci 342, 653 (2010).
[3] Y. Godderis, J. Z. Williams, J. Schott, D. Pollard, S. L. Brantley, Geochim Cosmochim Ac 74, 6357 (2010).
[4] D. Daval et al., Chem Geol 284, 193 (2011).
[5] F. Wang, D. E. Giammar, Environmental Science & Technology 47, 168 (2013).
[6] A. F. White, S. L. Brantley, Chem Geol 202, 479 (2003).

19/03/2014 à 12h30, Salle Fourcade (Tour 55-56, 4ème étage)