Becquer Thierry

Sources et dynamique des métaux dans les sols développés sur massifs ultramafiques de Nouvelle-Caledonie.

HDR soutenue le 16 septembre 2005 - Université Henri Poincaré de Nancy

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Un tiers du territoire de la Nouvelle-Calédonie est occupé par des sols dérivés de roches ultrabasiques anormalement riches en métaux en traces tels que Cr, Ni, Mn et Co. Une toposéquence, occupée par des Ferralsols développés sur un piedmont, un glacis colluvial puis une plaine alluvio-colluviale soumise à un engorgement temporaire, a été étudiée. La localisation des métaux présents dans trois échantillons de la toposéquence a été analysée en combinant des dissolutions chimiques, des analyses minéralogiques (DRX, IR) et des examens avec un microscope électronique à transmission (MET) équipé d'un spectromètre à dispersion d'énergie des rayons X. Les sources des métaux dépendent à la fois de la nature du métal et de la localisation des échantillons dans la toposéquence. Quelle que soit la localisation des échantillons, la goethite, qui est le principal constituant de ces sols, a été identifiée comme la principale phase vectrice du Ni et du Cr (environ 40 % du Cr total). Ce minéral est présent sous deux faciès distincts et chacun correspond à une composition chimique statistiquement différente : les goethites en forme d'aiguilles, abondantes uniquement dans les sols de plaine, sont plus riches en Ni et Si et plus pauvres en Al que les goethites de forme aciculaire. Dans les échantillons des sols de plaine dérivés de matériaux transportés, environ 50 % du Mn et du Co total et une faible fraction (< 1 %) du Ni total sont associés à des oxydes de manganèse, qui possèdent une composition chimique similaire a celle d'une lithiophorite-asbolane. La réduction et la dissolution chimique et bactérienne des oxydes de Fe et Mn et la solubilisation de Co et Ni ont été étudiées dans l'horizon de surface des sols de plaine. La réduction bactérienne de Fe et Mn est responsable de la solubilisation d'une faible fraction de Fe et d'importantes quantités de Mn et de métaux associés à l'oxyde de Mn. Cet oxyde peut être considéré comme une source majeure de métaux facilement disponibles dans ce sol soumis à un engorgement temporaire. Toutefois, l'effet de la réduction biologique sur la biodisponibilité des métaux est limité par des phénomènes d'adsorption ou de précipitation, principalement sous forme d'oxydes de Fe mal cristallisés. Les solutions du sol ont été collectées le long de la toposéquence, sous végétation naturelle, et dans une parcelle cultivée correspondant à la zone de glacis. Dans ces dernières conditions, une spéciation des métaux a été réalisée à l'aide du modèle WHAM 6. Dans les sols bien drainés de piedmont, la concentration des métaux est toujours faible. Par contre, dans le sol temporairement engorgé, les métaux atteignent des teneurs élevées [41 (Mn), 5,5 (Ni), 1,6 (Co) et < 0,25 (Cr) µM L-1], essentiellement sous formes d'ions libres. Sous culture, les teneurs en métaux sont similaires à celles sous végétation naturelle hormis pour Cr, dont la concentration atteint en moyenne 5 µM L-1. Dans les zones colluvio-alluviales, Ni et Cr, et dans une moindre mesure Mn et Co, sont potentiellement toxiques pour les cultures.

 

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