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Etude des interactions eaux-roche avec les isotopes, approche expérimentale

Le projet consiste en l’étude expérimentale du fractionnement chimique et isotopique du lithium, du bore et de l’uranium lors des interactions eaux-roche en contexte géothermal. L’objectif principal est de produire un cadre mécanistique de lessivage de ces éléments afin de les utiliser de façon combinée pour déterminer à la fois, la température, l’intensité des réactions d’altération ainsi que les constantes de temps associées.

Des expériences de dissolution de minéraux séparés (albite, K-feldspath et biotite) et de roches totales caractéristiques des systèmes géothermaux (granite de Soultz et andésite de Guadeloupe) ont été menées à différents pH (2 et 4) et températures (50, 90, 150 et 200°C).

Les résultats de ces expériences montrent une dissolution stœchiométrique très classique des éléments majeurs qui contraste avec un lessivage préférentiel des éléments traces dont la cinétique est difficile à expliquer avec une dissolution précoce d’impuretés (voir figure). Les résultats sont assez similaires pour tous les autres minéraux. Un échange de matière concernant une grande partie du volume des minéraux altérés est envisagé mais pose la question des mécanismes de transport en milieu solide.

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Évolution de la réaction de la proportion de lessivage des éléments majeurs et de quelques éléments trace relative à leur masse respective présente initialement dans l’albite AL-1 fournie par le SARM (CRPG, Nancy). La dissolution des éléments majeurs (traits pleins) matérialise la dissolution stœchiométrique.

Projet coordonné par Damien Lemarchand

Auteurs : D. Lemarchand, S. Rihs and M. Mombru

18 mai 2017