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This study is part of the DEMETERRES project, which aims to develop new methods and technologies in the field of decontamination and remediation of contaminated soils and effluents after a nuclear accident. The objective of this PhD is to obtain a better knowledge of 137Cs and 90Sr interactions onto agricultural soils and to better predict the chemical state of these elements in soils after a nuclear accident. A database in the multi-sites ion exchanger formalism has been built, reflecting the adsorption behaviours of Cs+ and Sr2+ onto illite and smectite (two major clay minerals) with regards to major environmental cations: i.e. H+, Na+, and Ca2+. It was used to predict the adsorption of Cs+ and Sr2+ onto French agricultural soil samples (Pusignan, Etoile-sur-Rhône and Herqueville). Good simulations of the adsorption of Cs+ and Sr2+ onto Pusignan and Etoile-sur-Rhône are obtained. In the case of Herqueville, the removal of NOM does not improve the agreement between experimental results and simulations, but the removal of exchangeable aluminum allows a better representation of the adsorption results of Sr2+ onto Herqueville, but not for Cs+. This work allows efficiently simulating the adsorption of Cs and Sr onto soils and support decontamination and remediation strategies after a nuclear accident.; Le projet de thèse s’inscrit dans le Projet Investissement d’Avenir (PIA) DEMETERRES, dont l’objectif est le développement de méthodes et de technologies pour la décontamination et la remédiation des sols et effluents contaminés après un accident nucléaire. L’objectif de cette thèse est de mieux appréhender les interactions de 137Cs et 90Sr avec les différentes composantes des terres agricoles et ainsi être capable de prédire l’état chimique dans lequel ces éléments se trouveraient dans les sols en cas d’accident nucléaire. Une base de données dans le formalisme des échangeurs d’ions multi-sites a été mise en place, représentant les comportements d’adsorption de Cs+ et Sr2+ dans les illites et smectites (deux des principaux minéraux argileux) vis-à-vis des cations majeurs environnementaux H+, Na+ et Ca2+. Cette base de données a par la suite été utilisée pour tenter de prédire le comportement d’adsorption de Cs+ et Sr2+ dans des échantillons de sols agricoles français (Pusignan, Etoile-sur-Rhône et Herqueville). De bonnes simulations du comportement d’adsorption de Cs+ et Sr2+ ont été obtenues sur Pusignan et Etoile-sur-Rhône. Dans le cas d’Herqueville, la suppression de la MON n’a pas amélioré l’accord entre les simulations et les expériences, tandis que l’élimination de l’aluminium échangeable a lui permis une meilleure simulation de l’adsorption de Sr2+, mais pas de Cs+. Ces travaux permettent de simuler efficacement le comportement d’adsorption de Cs et Sr dans des sols et ainsi d’appuyer les stratégies de décontamination et remédiation après un d’accident nucléaire.

As part of the environmental monitoring of its installations under nominal operating conditions or in accident situation, CEA must ensure the implementation of operational methods and tools to measure, control and predict the discharge of its installations into the environment, atmosphere, soil and groundwater. This work is part of the implementation of a reactive transport tool, which allows predicting the migration of radionuclides in trace concentration such as 90Sr and 137Cs, the main radionuclides of interest, in soils and rocks. The aim of this thesis is to evaluate the applicability and predictive nature of a coupled chemistry-transport model in the case of migration of Cs and Sr in a natural sediment, representative of the aquifer underlying the nuclear site of Cadarache. The retention model used is based on the Multi-Site Ion Exchange Theory, integrated in PhreeqC coupled with HYDRUS 1D (HP1) or Crunchflow.The characterization of the physico-chemical properties of the sediment studied and the identification of the reactive minerals allow to develop a database of retention of Sr2+, Cs+ and Ca2+ (major cation of the medium) on the clay minerals mostly present, illite and smectite. The construction of this database was based on a critical review of the data in the literature, supplemented by the acquisition of missing data. From this database and assuming the additivity of the retention properties of pure minerals in a material considered as a mixture of pure minerals, it was possible to verify the applicability of the retention model in the case of the adsorption of Sr2+ and Cs+ on the sediment. Finally, this retention model could be coupled to a transport model and applied to the case of the migration of Sr and Cs in sediment columns. These experiments were carried out on two types of column, at the centimeter scale on standard columns and at a decimetric scale on an experimental device equipped with a X generator recording continuously the physicochemical parameters within the column. Simulations of the Sr reactive transport experiments by the multi-sites ion exchange model coupled with the advection-dispersion equation were able to adequately reproduce the Sr breakthrough curves without any parameter adjustments. The dispersivity coefficients of each column were determined in non-reactive transport experiments using inert tracers (2H, Cl- and I-). Moreover, the Cs breakthrough curves seem more difficult to reproduce, which could be due to the uncertainties still existing on the retention parameters related to this element or a kinetic effect.The good agreement between the results of the reactive Sr transport experiments in a column at two different scales and the simulations showed that the reactive transport model implemented allows reproducing the behavior of Sr in the Cadarache sediment without parameter adjustment by considering the chemical retention by an ion exchange process on the clay minerals of the system. This first step, essential to the evaluation of the model confirms the predictive nature of this model, insofar as physicochemical conditions are well constrained.; Dans le cadre du suivi environnemental de ses installations en conditions nominales d’exploitation ou en situation accidentelle, le CEA doit assurer la mise en place de méthodes et d’outils opérationnels permettant de mesurer, contrôler et prédire les rejets de ses installations dans l’atmosphère, les sols et les nappes. Cette thèse s’inscrit ainsi dans la mise en place d’un outil de transport réactif permettant de prédire la migration de radionucléides en concentration trace tels que 90Sr et 137Cs, les principaux radionucléides d’intérêt, dans les sols et les roches. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’applicabilité et le caractère prédictif d’un modèle couplé chimie-transport, dans le cas de la migration de Cs et Sr dans un sédiment naturel représentatif de la couche aquifère sous-jacente au site de Cadarache. Le modèle de rétention utilisé est basé sur la Théorie des Echangeurs d’Ions multi-sites (TEI), intégré dans PhreeqC couplé à HYDRUS 1D (HP1) ou dans Crunchflow.La caractérisation des propriétés physico-chimiques du sédiment étudié et l’identification des minéraux réactifs a permis dans un premier temps d’élaborer une base de données de rétention de Sr2+, Cs+ et Ca2+ (principal cation du milieu) sur les minéraux argileux majoritairement présents, illite et smectite. La construction de cette base de données s’est faite à partir d’une révision critique des données de la littérature, complétée par l’acquisition de données manquantes. A partir de cette base de données, et faisant l’hypothèse de l’additivité des propriétés de rétention des minéraux purs dans un matériau considéré comme un mélange de minéraux purs, il a été possible, dans un second temps, de vérifier l’applicabilité du modèle de rétention au cas de l’adsorption de Sr2+ et Cs+ sur le sédiment. Enfin, ce modèle de rétention a pu être couplé à un modèle de transport, et appliqué au cas de la migration de Sr et Cs dans des colonnes de sédiment. Ces expériences ont été réalisées sur deux types de colonne, à l’échelle centimétrique sur des colonnes standards et à l’échelle décimétrique sur un banc expérimental équipé d’un générateur X permettant de suivre en continu les paramètres physico-chimiques au sein de la colonne. Les simulations des expériences de transport réactif de Sr par le modèle d’échange d’ions multi-sites, couplé à l’équation d’advection-dispersion ont pu reproduire convenablement les courbes de percée de Sr sans aucun ajustement des paramètres. Les coefficients de dispersivité de chaque colonne ont été déterminés lors d’expériences de transport non réactif à l’aide de traceurs inertes (2H, Cl- et I-). Par ailleurs, les courbes de percée de Cs semblent plus difficiles à reproduire, ce qui serait imputable aux incertitudes existant encore sur les paramètres de rétention relatifs à cet élément ou un effet cinétique.La bonne concordance entre les résultats des expériences de transport réactif de Sr en colonne à deux échelles différentes et les simulations ont montré que le modèle de transport réactif mis en place permet de reproduire le comportement de Sr dans le sédiment de Cadarache étudié, sans ajustement de paramètres, en considérant la rétention chimique par un processus d’change d’ions sur les minéraux argileux du système. Cette première étape indispensable à l’évaluation du modèle mis en place permet de confirmer le caractère prédictif de ce modèle, dans la mesure où les conditions physico-chimiques sont bien contraintes.

As part of the environmental monitoring of its installations under nominal operating conditions or in accident situation, CEA must ensure the implementation of operational methods and tools to measure, control and predict the discharge of its installations into the environment, atmosphere, soil and groundwater. This work is part of the implementation of a reactive transport tool, which allows predicting the migration of radionuclides in trace concentration such as 90Sr and 137Cs, the main radionuclides of interest, in soils and rocks. The aim of this thesis is to evaluate the applicability and predictive nature of a coupled chemistry-transport model in the case of migration of Cs and Sr in a natural sediment, representative of the aquifer underlying the nuclear site of Cadarache. The retention model used is based on the Multi-Site Ion Exchange Theory, integrated in PhreeqC coupled with HYDRUS 1D (HP1) or Crunchflow.The characterization of the physico-chemical properties of the sediment studied and the identification of the reactive minerals allow to develop a database of retention of Sr2+, Cs+ and Ca2+ (major cation of the medium) on the clay minerals mostly present, illite and smectite. The construction of this database was based on a critical review of the data in the literature, supplemented by the acquisition of missing data. From this database and assuming the additivity of the retention properties of pure minerals in a material considered as a mixture of pure minerals, it was possible to verify the applicability of the retention model in the case of the adsorption of Sr2+ and Cs+ on the sediment. Finally, this retention model could be coupled to a transport model and applied to the case of the migration of Sr and Cs in sediment columns. These experiments were carried out on two types of column, at the centimeter scale on standard columns and at a decimetric scale on an experimental device equipped with a X generator recording continuously the physicochemical parameters within the column. Simulations of the Sr reactive transport experiments by the multi-sites ion exchange model coupled with the advection-dispersion equation were able to adequately reproduce the Sr breakthrough curves without any parameter adjustments. The dispersivity coefficients of each column were determined in non-reactive transport experiments using inert tracers (2H, Cl- and I-). Moreover, the Cs breakthrough curves seem more difficult to reproduce, which could be due to the uncertainties still existing on the retention parameters related to this element or a kinetic effect.The good agreement between the results of the reactive Sr transport experiments in a column at two different scales and the simulations showed that the reactive transport model implemented allows reproducing the behavior of Sr in the Cadarache sediment without parameter adjustment by considering the chemical retention by an ion exchange process on the clay minerals of the system. This first step, essential to the evaluation of the model confirms the predictive nature of this model, insofar as physicochemical conditions are well constrained.; Dans le cadre du suivi environnemental de ses installations en conditions nominales d’exploitation ou en situation accidentelle, le CEA doit assurer la mise en place de méthodes et d’outils opérationnels permettant de mesurer, contrôler et prédire les rejets de ses installations dans l’atmosphère, les sols et les nappes. Cette thèse s’inscrit ainsi dans la mise en place d’un outil de transport réactif permettant de prédire la migration de radionucléides en concentration trace tels que 90Sr et 137Cs, les principaux radionucléides d’intérêt, dans les sols et les roches. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’applicabilité et le caractère prédictif d’un modèle couplé chimie-transport, dans le cas de la migration de Cs et Sr dans un sédiment naturel représentatif de la couche aquifère sous-jacente au site de Cadarache. Le modèle de rétention utilisé est basé sur la Théorie des Echangeurs d’Ions multi-sites (TEI), intégré dans PhreeqC couplé à HYDRUS 1D (HP1) ou dans Crunchflow.La caractérisation des propriétés physico-chimiques du sédiment étudié et l’identification des minéraux réactifs a permis dans un premier temps d’élaborer une base de données de rétention de Sr2+, Cs+ et Ca2+ (principal cation du milieu) sur les minéraux argileux majoritairement présents, illite et smectite. La construction de cette base de données s’est faite à partir d’une révision critique des données de la littérature, complétée par l’acquisition de données manquantes. A partir de cette base de données, et faisant l’hypothèse de l’additivité des propriétés de rétention des minéraux purs dans un matériau considéré comme un mélange de minéraux purs, il a été possible, dans un second temps, de vérifier l’applicabilité du modèle de rétention au cas de l’adsorption de Sr2+ et Cs+ sur le sédiment. Enfin, ce modèle de rétention a pu être couplé à un modèle de transport, et appliqué au cas de la migration de Sr et Cs dans des colonnes de sédiment. Ces expériences ont été réalisées sur deux types de colonne, à l’échelle centimétrique sur des colonnes standards et à l’échelle décimétrique sur un banc expérimental équipé d’un générateur X permettant de suivre en continu les paramètres physico-chimiques au sein de la colonne. Les simulations des expériences de transport réactif de Sr par le modèle d’échange d’ions multi-sites, couplé à l’équation d’advection-dispersion ont pu reproduire convenablement les courbes de percée de Sr sans aucun ajustement des paramètres. Les coefficients de dispersivité de chaque colonne ont été déterminés lors d’expériences de transport non réactif à l’aide de traceurs inertes (2H, Cl- et I-). Par ailleurs, les courbes de percée de Cs semblent plus difficiles à reproduire, ce qui serait imputable aux incertitudes existant encore sur les paramètres de rétention relatifs à cet élément ou un effet cinétique.La bonne concordance entre les résultats des expériences de transport réactif de Sr en colonne à deux échelles différentes et les simulations ont montré que le modèle de transport réactif mis en place permet de reproduire le comportement de Sr dans le sédiment de Cadarache étudié, sans ajustement de paramètres, en considérant la rétention chimique par un processus d’change d’ions sur les minéraux argileux du système. Cette première étape indispensable à l’évaluation du modèle mis en place permet de confirmer le caractère prédictif de ce modèle, dans la mesure où les conditions physico-chimiques sont bien contraintes.

To help reduce the problems caused by phenomena due to the shrink-swell soil in the depression of the Lama in southern Benin, we have undertaken research in order to control the behavior of these soils. Six soil samples, including four clay from this area were taken. Different types of tests were performed: a macroscopic characterization concerning mainly mechanical and geotechnical properties and microscopic tests taking into account the chemical, thermal, microstructural and mineralogical analysis. The soils studied consist of different clay minerals. The fibrous structure is at the origin of a particular macroscopic behavior detected by the free swell test. The tests confirmed the potential for swelling and shrinking of some soils that are causing heavy damage.Three soils treated with different contents at Binder Hydraulic Road, were subjected to several tests. The results show that these soils are distinguished by the acquired mechanical performance and may be used at different levels of the floor according to binder content.Also, the different methods revealed specific facets of fine soil treatment study. Mainly, we noted that the information provided by the observations scanning electron microscope, thermal analysis and the analysis of diffraction X-Ray are very important and helped complete the analysis of geotechnical results for soil treatment. In sum, geotechnical characterization methods used to get a general idea of the swelling potential, but for large-scale studies, conducting microscopic studies is paramount., En vue de la réduction des problèmes engendrés par les phénomènes de retrait-gonflement des sols dans la dépression de la Lama au Sud du Bénin, nous avons entrepris des recherches dans le but de maîtriser le comportement de ces sols. Six échantillons de sols fins dont quatre argileux de cette région ont été prélevés. Différents essais ont été réalisés : une caractérisation macroscopique concernant les propriétés mécaniques et géotechniques et les essais microscopiques prenant en compte les analyses chimiques, thermiques, minéralogiques et microstructurales. Les sols étudiés sont constitués de différents minéraux argileux. Celle à structure fibreuse est à l'origine d’un comportement macroscopique particulier décelé par l’essai de gonflement libre. Les essais ont confirmé le fort potentiel de gonflement et de retrait de certains sols qui sont donc à l'origine des fortes dégradations rencontrées.Les résultats montrent que les sols traités se distinguent par les performances mécaniques acquises et peuvent être utilisés à différents niveaux de la chaussée selon leur teneur en liant.Les différentes méthodes utilisées ont révélé des facettes particulières de l'étude de traitement des sols fins. Principalement, nous avons noté que les informations apportées par les observations au Microscope Electronique à Balayage, les analyses thermiques et les analyses de Diffraction aux Rayons X ont permis de compléter l’analyse des résultats géotechniques. En somme, les méthodes de caractérisation géotechnique permettent d’avoir une idée générale du potentiel de gonflement, mais pour les études d’envergure, la réalisation d’études microscopiques est primordiale.

Accès restreint aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 2017-12-15; A multi-scale investigation of the swelling behaviour of a purified bentonite under constrained conditions is carried out by a monitoring of the swelling pressure and the porosity evolution at various scales (inter-aggregate, inter-particle, interlayer). A specific oedometer, oedo-tomometer, has been designed to monitor both the swelling pressure and the inter-aggregate porosity evolution deduced from microfocus X-ray computed tomography measurements (size higher than 5 µm). Further investigations of the porosity at lower scale were conducted at various stages of the swelling process by gas adsorption mainly and transmission electron microscopy. Various fluids were used for specimen hydration to control either crystalline swelling or osmotic swelling (NaCl solutions at different ionic strengths and methyl methacrylate (MMA) solution). The results, which combined both swelling pressure measurements and quantification of microstructure evolution upon hydration for the two different solutions, give sound understanding on the development of osmotic and/or crystalline swelling and their relative impact both on the microstructure and on the magnitude of the macroscopic swelling pressure of compacted smectites. Furthermore, these results compared to calculated results (BExM for example) shows similar evolutions; Une étude multi-échelle du gonflement d’une smectite en milieu confiné est proposée par une analyse de la pression de gonflement et de la porosité à différentes échelles (inter-agrégat, inter-particulaire, interfoliaire). Un dispositif spécifique, œdo-tomomètre, est conçu pour assurer le suivi couplé de la pression de gonflement et de la porosité inter-agrégat identifiable par microtomographie de rayon X (taille > 5 µm). D’autres analyses par adsorption de gaz et en microscopie permettent de caractériser la porosité à plus petites échelles. Différents types de fluides sont utilisés pour hydrater les éprouvettes afin de contrôler les composantes cristalline et osmotique du gonflement (solutions de NaCl à différentes forces ioniques et solution de méthacrylate de méthyle (MMA)). Les résultats obtenus en comparant notamment les éprouvettes hydratées par des solutions ioniques de NaCl à celles hydratées par du MMA montrent que l’évolution de la pression de gonflement et la réorganisation de la microstructure (diminution en taille de la porosité inter-agrégat, fractionnement possible des particules) sont intimement liées. Par ailleurs, ces résultats comparés à ceux calculés par des modèles phénoménologiques (BExM par exemple, modèle de Barcelone pour les sols gonflants) sont assez bien corrélés

A multi-scale investigation of the swelling behaviour of a purified bentonite under constrained conditions is carried out by a monitoring of the swelling pressure and the porosity evolution at various scales (inter-aggregate, inter-particle, interlayer). A specific oedometer, oedo-tomometer, has been designed to monitor both the swelling pressure and the inter-aggregate porosity evolution deduced from microfocus X-ray computed tomography measurements (size higher than 5 µm). Further investigations of the porosity at lower scale were conducted at various stages of the swelling process by gas adsorption mainly and transmission electron microscopy. Various fluids were used for specimen hydration to control either crystalline swelling or osmotic swelling (NaCl solutions at different ionic strengths and methyl methacrylate (MMA) solution). The results, which combined both swelling pressure measurements and quantification of microstructure evolution upon hydration for the two different solutions, give sound understanding on the development of osmotic and/or crystalline swelling and their relative impact both on the microstructure and on the magnitude of the macroscopic swelling pressure of compacted smectites. Furthermore, these results compared to calculated results (BExM for example) shows similar evolutions, Une étude multi-échelle du gonflement d’une smectite en milieu confiné est proposée par une analyse de la pression de gonflement et de la porosité à différentes échelles (inter-agrégat, inter-particulaire, interfoliaire). Un dispositif spécifique, œdo-tomomètre, est conçu pour assurer le suivi couplé de la pression de gonflement et de la porosité inter-agrégat identifiable par microtomographie de rayon X (taille > 5 µm). D’autres analyses par adsorption de gaz et en microscopie permettent de caractériser la porosité à plus petites échelles. Différents types de fluides sont utilisés pour hydrater les éprouvettes afin de contrôler les composantes cristalline et osmotique du gonflement (solutions de NaCl à différentes forces ioniques et solution de méthacrylate de méthyle (MMA)). Les résultats obtenus en comparant notamment les éprouvettes hydratées par des solutions ioniques de NaCl à celles hydratées par du MMA montrent que l’évolution de la pression de gonflement et la réorganisation de la microstructure (diminution en taille de la porosité inter-agrégat, fractionnement possible des particules) sont intimement liées. Par ailleurs, ces résultats comparés à ceux calculés par des modèles phénoménologiques (BExM par exemple, modèle de Barcelone pour les sols gonflants) sont assez bien corrélés

This thesis work focused on the electrokinetic treatment of clay soil. The aim is to study the evolution of the structure of kaolinite + smectite mixtures polluted with lead after an electrokinetic treatment. The aim is to understand the possible variations in the mechanical properties of soils after electrokinetics. From a structural point of view, generally small variations in porosity (mercury porosimetry) were observed after the electrokinetic treatment., Ce travail de thèse a permis de se focaliser sur le traitement électrocinétique d’un sol argileux. Le but consiste alors à étudier l’évolution de la structure des mélanges de kaolinite + smectite pollués avec du plomb après un traitement électrocinétique. Il s’agit d’appréhender les éventuelles variations des propriétés mécaniques des sols après l’électrocinétique. Du point de vue de la structure, de façon générale de faibles variations de la porosité (porosimétrie au mercure) ont été observées après le traitement électrocinétique.

The water compartments are contaminated by anthropic micropollutants, as pharmaceuticals. These pollutions are mainly due to the constant spillage of effluents in natural waters. That’s why the first objective of this study was to evaluate the removal capacity of three treatment chains, activated sludge, lagoon-based system and planted filter. The effluent analyses exhibited that the removal of pharmaceuticals in these sewage plants is insufficient. It is thus necessary to think about low cost and innovative purification solution especially framed by the water framework directive. Due to significant adsorptions properties, natural clay minerals as smectites have a potential in that way. The second objective of this work was thus to realize organo-mineral interactions between the smectite and pharmaceuticals in different experimental conditions. Beginning with standard conditions and boosted concentrations to finish with natural solutions. To verify the field use of the chosen material, differents dynamics were tested. Results demonstrated that the smectite has a significant sorption capacity on a wide variety of pharmaceuticals and that this capacity is enhanced in complex solutions. This permit to postulate, that the chosen material can represent an efficient low-cost solution for the purification of the effluents of sewage treatment plants.; Les compartiments aquatiques sont pollués par des micropolluants d’origine anthropique, tels les produits pharmaceutiques. Ces pollutions sont principalement engendrées par le rejet continu des effluents des stations d’épuration les eaux naturelles. C’est pourquoi le premier objectif de ce travail fut de caractériser les capacités épuratoires des trois types de station d’épuration actuellement utilisées, les boues activées, les lagunages naturels et les filtres plantés. Les analyses des effluents ont démontré que l’épuration des produits pharmaceutiques dans ces stations est insuffisante. Il est donc nécessaire, notamment dans le cadre de le directive cadre sur l’eau, de penser à des traitements innovants et à bas coût. De part des propriétés d’adsorption significatives, les argiles naturelles comme les smectites sont des matériaux qui ont un potentiel en ce sens. Le second objectif de ce travail a donc été de mettre en interaction la smectite naturelle avec les produits pharmaceutiques dans différentes conditions expérimentales. En débutant par des conditions standards à concentrations dopées pour aboutir à des solutions naturelles. Les expérimentations ont également été menées sous différentes dynamiques pour vérifier l’adéquation du matériau choisi avec un usage en conditions industrielles. Les résultats démontrent que la smectite a une capacité d’adsorption significative sur une grande variété de produits pharmaceutiques et que cette capacité est meilleure dans des solutions complexes. Ceci permet de postuler que le matériau choisi peut représenter une solution à bas coût et efficace pour l’épuration des effluents des stations d’épuration.

The shallow portion of subduction zones (0-10 km depth) has long been considered as unable to store and release seismic energy. However, the detection of very-low frequency earthquakes in this zone, as well as the propagation of the coseismic rupture to the trench during the Tohoku-Oki earthquake, question this hypothesis. The difficulty to assess the seismogenic potential of this shallow portion lies principally in the complexity of the processes that occur in this zone, combining deformation and diagenesis (especially the smectite-to-illite transition), and hence not easily reproducible in laboratory. In order to analyse the mechanical properties of the shallow portion of subduction zones, triaxial tests have been performed with smectitic and illitic samples, under confining pressure between 50 and 200 MPa and at temperature of 20 and 300°C. The aim of these experiments was to identify the deformation modes of such sedimentary material and to determine the effects of deformation and diagenesis on rheology of these materials and on the rock potential to exhibit instable failure. In the experiments, deformation operates under the same pattern with a progressive localisation from shear band to fracturation. Even if the deformation style does not differ much between experiments, the rheology of the samples tested at 20°C and at 300°C contrasts drastically. Indeed, while the samples (smectitic and illitic) tested at 20°C show exclusively a strengthening behaviour (i.e. stable), the smectitic samples tested at 300°C exhibit a rheology that systematically evolves from strengthening to stick-slip behaviour (i.e. unstable). These results indicate that the chemical reactivity of smectite under diagenetic conditions (diagenesis is activated in the experiments conducted at 300°C) constitutes a weakening mechanism promoting unstable sliding. Finally, we propose that, at the subduction zone scale, the chemical metastability of smectite could promote the propagation of the coseismic rupture to the very shallow portion of accretionary prisms., La partie superficielle des zones de subduction (0-10 km de profondeur) a longtemps été considérée comme asismique. Cependant la découverte de séismes très basses fréquences dans cette zone, ainsi que la propagation très superficielle de la rupture cosismique lors du séisme de Tohoku-Oki (Japon) remettent en question cette hypothèse jusqu’alors largement admise. L’une des raisons pour lesquelles le potentiel sismogénique de cette zone est mal contraint réside dans le fait que les processus qui y règnent sont complexes, mêlant déformation et diagenèse (principalement la transformation des argiles de type transition smectite vers illite), et ainsi difficilement reproductibles en laboratoire. Au cours de cette thèse, des expérimentations en presse triaxiale sur échantillons smectitiques (représentatifs des matériaux accrétés dans les prismes d’accrétion) et illitiques ont été réalisées sous différentes conditions de pression de confinement (de 50 à 200 MPa) et de température (20°C et 300°C). Ces expériences ont été menées afin d’identifier les modes de déformation de ces échantillons, et de déterminer les effets couplés de cette déformation et de la diagenèse sur la rhéologie de ces roches et notamment leur potentiel à générer des instabilités de glissement. Dans ces expériences, le style de déformation est à chaque fois similaire, avec, tout d’abord, une localisation progressive de la déformation le long d’une zone de cisaillement, puis formation d’une fracture. Malgré cette constance dans le style de déformation, le comportement rhéologique des échantillons, lui, est drastiquement opposé entre les expériences à 20 et à 300°C, avec un comportement exclusivement durcissant à 20°C (i.e. stable) quel que soit la minéralogie, et un comportement qui évolue systématiquement vers du stick-slip (i.e. instable) à 300°C (pour les échantillons smectitiques). Ces résultats montrent que la réactivité chimique des smectites au cours de la diagenèse (activée dans les expériences à 300°C) conditionne la formation d’instabilités de glissement. Nous proposons que la réactivité chimique des smectites dans les zones de subduction pourrait promouvoir la propagation de la rupture cosismique vers la surface.

Swelling clay minerals such as smectites are ubiquitous at the Earth surface and possess major hydration ability and contaminant uptake/retention capacity. As a consequence smectites exert a pivotal influence on elemental transfers in surficial environments. These properties are especially relevant also when smectites are used as sealant in engineered or geological barriers for waste disposal facilities. As interlayer H2O molecules account for more than 80% of smectite water in undersaturated conditions, characterization of H2O organization and dynamics in smectites interlayers is essential to determining the geometrical and dynamical properties of clay barriers for waste disposal and to predicting the mobility of contaminant whose principal vector is water. Within this general framework, the present works describe, in a first time, the structuration of interlayer water/cations in saturated conditions. Then, in a second time, review the influence of structural parameters such as the amount and location of layer charge deficit and the chemical composition (and more especially the presence of structural fluorine/hydroxyl) on smectite hydration properties. A set of samples covering the whole compositional range of swelling phyllosilicates has thus been synthesized and characterized chemically and structurally. Special attention was paid to determining the amount (water vapor sorption isotherms) and the distribution (X-ray diffraction) of interlayer water. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters., Les minéraux argileux gonflants tels que les smectites sont omniprésents à la surface de la Terre et possèdent d'importantes capacités d'hydratation et d'absorption/rétention de contaminants. Ainsi, ces dernières exercent une influence clé sur les transferts d'éléments dans les environnements de surface. Ces propriétés sont particulièrement importantes quand les smectites sont utilisées comme barrières ouvragées ou géologiques pour les installations de contrôle des déchets. Les molécules d'eau dans l'interfoliaire représentent plus de 80% de l'eau en contact avec les smectites, dans des conditions non saturées. La caractérisation de l'organisation et de la dynamique de l'eau dans les smectites est donc essentielle pour prédire la mobilité des contaminants, dont le principal vecteur est l'eau. Dans ce cadre général, les présents travaux décrivent, dans un premier temps, la structuration interfoliaire eau/cations dans des conditions saturées, jusqu'alors méconnue. Puis, dans un second temps, nous avons examiné l'influence des paramètres structuraux (tels que la quantité et l'emplacement des charges, la composition chimique et plus particulièrement la présence de groupements fluors/hydroxyles) sur les propriétés d'hydratation des smectites. Une série d'échantillons couvrant toute la gamme de composition des smectites a donc été synthétisée et caractérisée structurellement. Une attention particulière a été accordée à la détermination du montant (isothermes vapeur d'eau de sorption) et la distribution (de diffraction des rayons X) de l'eau dans l'espace interfoliaire. La modélisation moléculaire a permis d'aller plus loin dans la compréhension de l'origine des comportements contrastés observés expérimentalement, et de déterminer l'influence des différents paramètres cristallochimiques sur l'hydratation de la smectite. Cette étape est essentielle pour la prédiction de la réactivité des smectites dans l'environnement sur la base d'un nombre limité de paramètres cristallochimiques.

Most of the Provence built heritage was erected using a material commonly named " Pierre du Midi ". The exposure of these limestones to natural weathering leads to specific deterioration patterns. Among these, spalling tends to develop in areas apart from capillary rise as well as free from soluble salts, air pollution or biological colonization. The origin of this phenomenon remains uncertain. However, it seems induced by the intrinsic properties of the material and its behavior with respect to water content variations. The present study was aimed to understand the mechanisms and specifically to establish the role played by the clay minerals. From the informations collected in the field, a wide variability of spalling degree has been highlighted on historical buildings of equivalent construction periods. This variability is to be linked with the type of "Pierre du Midi" considered. A representative sampling of the different limestones types has thus been realized. A conventional study on the petrographic characteristics and the mineralogical composition has first been conducted. Then, the clay minerals assemblage of each sample has been defined thanks to an adapted methodological approach combining TEM-EDX characterization to XRD profile modeling. This method allowed determining both the nature and the quantity of each clay mineral phase. Beneficiating from the results, the link between the expansive layers quantity and the spalling degree has been evidenced. The storage and transport properties of the different types of limestones were also defined. Moreover, the macroscopic behavior upon water content variation was assessed through dilation and compressive strength experiences. All of these properties highlight the heterogeneity of the studied material. The durability index calculated from these results fail however to predict the spalling degree. A statistical analysis of the experimental data was thus necessary to understand the relative influence of each parameter. The reading of the results suggests that the mechanism leading to spalling decay is triggered by the interaction between the expansive clay mineral layers and the water molecules. The hydromechanic behavior of the stone constitutes the macroscopic symptom of this interaction. This behavior is highly controlled by the fluid storage and transport properties that condition the macroscopic transmission of the deformation created by the swelling occurring at the nanoscopic scale.; De par l'étendue de leur répartition géographique et la facilité de leur extraction, les molasses d'âge miocène du bassin rhodanien ont été largement exploitées par l'homme comme pierre de construction depuis le début de l'ère chrétienne. Le patrimoine bâti provençal érigé à l'aide de ce matériau, connu sous le nom de " Pierre du Midi ", et exposé aux intempéries depuis plus de cinq cents ans présente cependant un certain nombre de morphologies de dégradations. Parmi ces dégradations, la desquamation en plaques a la particularité de se développer en dehors des zones de remontées capillaires ainsi qu'en l'absence de sels solubles, de sollicitation mécanique, de pollution atmosphérique ou de colonisation biologique. Ce phénomène est donc induit par les propriétés intrinsèques du matériau et son comportement vis-à-vis des conditions environnementales. L'objectif de ce travail de recherche est d'établir le rôle joué par les minéraux argileux dans ce phénomène de dégradation spécifique. Une étude de terrain a pu mettre en exergue que le degré de desquamation en plaques observable sur des monuments de périodes de construction équivalentes est variable suivant l'origine des assises. A l'issue de cette reconnaissance, neuf échantillons représentatifs de la variabilité du degré de desquamation en plaques ont été prélevés en carrières. Une étude conventionnelle sur les caractéristiques pétrographiques et la composition minéralogique de ces types de " Pierre du Midi " a tout d'abord été conduite. Par la suite, une définition précise du cortège de minéraux argileux a été menée par le biais d'une approche méthodologique originale. Cette dernière combine la caractérisation cristallochimique au MET-EDS à la simulation des raies 00ℓ de diffraction des rayons X. Cette méthode a permis de déterminer les quantités de chacune des phases de phyllosilicate composant les différents cortèges. Le lien entre la quantité de feuillets de phyllosilicates expansifs et le degré de desquamation en plaques a pu, de ce fait, être mis en évidence. Après avoir déterminé les propriétés de stockage et de transfert des fluides des différents types de pierre, leur comportement hydromécanique a été évalué. L'ensemble de ces propriétés pétrophysiques a permis de mettre en relief la forte hétérogénéité du matériau à l'étude. Les indices de durabilité calculés à partir de ces résultats manquent cependant de pertinence quant à la prédiction du phénomène de desquamation en plaques. Après une analyse statistique (ACP) des données expérimentales, la meilleure interprétation suggère que ce phénomène soit déclenché par l'interaction entre les feuillets de phyllosilicates expansifs et les molécules d'eau. Cette interaction se manifeste par le comportement hydromécanique des pierres qui entraîne leur dégradation. Ce dernier est largement contrôlé par les propriétés physiques de stockage et de transfert des fluides qui conditionnent l'accommodation des déformations au niveau macroscopique.

The high reactivity of certain mineral phases (clays, iron oxides ...) can be used to catalyze the degradation or stabilization of organic contaminants (including hydrocarbons) in the context of low-temperature oxidation. To put this into evidence, the air oxidation experiments were carried out for 5 months at two temperatures (60° and 100° C) in the laboratory with three mineral matrices: two of them considered as reactive (goethite, smectite) and one as reference (sand). Two complementary methods were applied: (i) simple: Doping mineral phases only by organic extracts from coking soils (Homécourt and Neuves Maisons), (ii) complex: a mixture of mineral phases with the raw coking soils (Homécourt and Neuves Maisons) associating the organic extract, non-extractable organic fraction and mineral fraction of the soil. The results presented in this report suggest that (i) for the simple system, the reduction of the organic extract (including PAH) is mainly due to their incorporation into the reactive solid matrices (goethite and smectite), but oxygenated polycyclic aromatic compounds (O-PAC) are generated, (ii) for the complex: the reductions of the contents of extract and PAH are significant (up to 80% reduction in the amount of extract and 95% of PAH). Moreover, unlike the doping experiments, the O-PAC decreases also.; La forte réactivité de certaines phases minérales (argiles, oxydes de fer...) peut permettre de catalyser la dégradation ou la stabilisation de contaminations organiques (notamment les hydrocarbures) en contexte d'oxydation basse température. Pour mettre cela en évidence, des expériences d'oxydation à l'air ont été réalisées pendant 5 mois à deux températures (60° et 100°C), au laboratoire avec trois matrices minérales : deux réactives (goethite, smectite) et une considérée comme référence (sable). Deux modalités complémentaires ont été appliquées : (i) système simple : dopage des phases minérales par les seuls extraits organiques issus de terre de cokerie (Homécourt et Neuves Maisons), (ii) système complexe : mélange des phases minérales avec les terres brutes de cokerie (Homécourt et Neuves Maisons) associant l'extrait organique, la fraction organique non extractible et la fraction minérale de la terre. Les résultats présentés dans ce rapport suggèrent que (i) pour le système simple, l'abattement de l'extrait organique (incluant les HAP) est essentiellement liée à leur incorporation dans les matrices solides réactives (goethite et smectite) mais des composés aromatiques polycycliques oxygénés (CAP-O) sont générés, (ii) pour le système complexe : les abattements de la teneur en extrait et en HAP sont plus forts (jusqu'à 80% de diminution de la teneur en extrait et 95% de teneur en HAP). De plus, contrairement aux expériences de dopage, les CAP-O diminuent également.

Le lessivage est un processus de formation des sols très répandu mais mal caractérisé et quantifié. Dans cette étude, nous avons caractérisé et quantifié la fraction mobilisable dans les sols par le lessivage à l’aide de tests de dispersion. Une caractérisation fine de la minéralogie, et de la CEC en fonction de différentes fractions granulométriques a aussi été réalisée afin de déterminer quelle fraction granulométrique était la plus mobilisable. La comparaison du test de dispersion de particules et des fractionnements granulométriques a conduit à déterminer que la fraction la plus mobilisable du sol étudié correspond à la fraction inférieure à 2μm. Par la suite, des traceurs minéralogiques de l’incorporation de cette fraction dans un autre matériau lors d’une simulation expérimentale de migration de particules ont été étudiés par des tests de dopage (mélange des deux échantillons possédant une minéralogie contrastée) afin de déterminer la sensibilité de ces traceurs. Parmi les différents traceurs testés, la minéralogie par DRX (variation des apports de smectites) et la distribution granulométrique (variation des modes vers 0.4 et 1.3 μm) sont les traceurs les plus sensibles à partir de 5% de particules illuviées. L’élaboration d’autres traceurs est nécessaire pour détecter un dépôt de particules inférieures à 5%., Argiluviation is a common soil forming process. However, this process remains badly characterised. In this study, we characterised the soil fraction that can be mobilised by argiluviation using low energy water dispersion test on colloids (LEWDC). The different particle size fractions were also characterised in order to determine which fraction was the most mobile in soils by comparison with the LE-WDC test. We concluded that the 0-2 μm fraction was the most mobile fraction in the studied soil. In a second part of this work, we tested the sensibility of mineralogical tracers to detect small quantities of the 0-2 μm fraction to be detected while it was incorporated in a material having a contrasted composition in terms of clay mineralogy. The objective was to identify tracers for argiluviation experiment conducted in labs. Thus, we mixed different quantities of the 0-2μm fraction of a loamy material in another loamy material and analysed the characteristics of the resulting 0-2 μm fraction after extraction according to the Stokes law. It appeared that smectite is detectable from 5% of 0-2μm fraction incorporated. The particle-size distribution could be another tracer with variations also detectable from 5% of 0- 2μm fraction incorporated. Others tracers have to be found in order to detect a supply of particles lower than 5%.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Une smectite est un phillosilicate 2/1 composé de feuillets chargés négativement susceptibles de s'associer en particules puis en un réseau tridimensionnel. Notre objectif est de comprendre l'influence des cations échangeables (Ca2+ et Na+) situés en position interfoliaire sur la structuration des suspensions. Des essais d'écoulement révèlent une évolution du comportement rhéologique allant de newtonien à rhéofluidifiant à seuil en fonction de la concentration et du cation saturant. Les suspensions sodiques forment des mélanges plus interactifs que les suspensions calciques, son influence est détectable dès 20 % de part de sodium dans les suspensions bi-ioniques. Les courbes d'écoulement sont analysées avec le modèle d'Herschel-Bulkley ce qui permet de rendre compte des différences de comportement, mais n'intègre pas le caractère thixotrope des suspensions. L'augmentation de la fraction sodique des suspensions bi-ioniques permet la formation d'un gel aux propriétés viscoélastiques caractérisées à l'aide d'essais de fluage et d'oscillation.

The argillaceous materials properties could be favourable to the radioelements confinement in high activity and thermogenic nuclear waste disposal. This study relates to the transformations induced on these materials under thermal stress and the impact on their properties. The samples were collected in the vicinity of a natural analogue: a basaltic intrusion in an argillaceous formation (argillites of Laumiere, Aveyron, France). This volcanic event has functioned for an unreachable time in a laboratory. The study of the mixed-layered illite-smectite minerals (I-S), major minerals of these argillites, shows an illitisation at the basaltic intrusion contact. The thin and disturbed variation of an index of crystallinity of the I-S corresponds to the influence of the geological context. Laumiere highlighted determining parameters (smectite formation during hydrothermalism ...) which has influenced the evolution of argillaceous materials in thermal context. Keywords: mixed-layered illite-smectite minerals, illitization, argillite, heating, natural analogue, Les matériaux argileux présentent des propriétés favorables au confinement des radio-éléments pour le stockage des déchets nucléaires de haute activité thermogènes. Cette étude vise à déterminer les transformations induites par la contrainte thermique et l'impact sur les propriétés de confinement. Les échantillons ont été prélevés au niveau d'un analogue naturel de chauffage : une intrusion basaltique dans une argilite (Laumiere, Aveyron, France). Cet évènement volcanique s'est déroulé dans des conditions complexes hors d'atteinte en laboratoire. L'étude des interstratifiés illite-smectite (I-S), minéraux principaux de ces argilites, a montré une illitisation au contact de l'intrusion basaltique. La variation d'un indice de cristallinité des I-S est rendue complexe par un hydrothermalisme dans la fracturation. Laumiere a mis en évidence des paramètres déterminants (hétérogénéités sédimentaires, eau/roche ...) qui influencent l'évolution des matériaux argileux en contexte thermique. Mots clés : interstratifiés illite-smectite, illitisation, argilite, chauffage, analogue naturel

The structural modifications affecting the reactive mineral constituents of the clay barriers (smectite) and possibly resulting from the thermal pulse related to nuclear waste storage are essentially limited to the amount and location of the layer charge deficit. These modifications likely impact the hydration properties of these minerals, and a specific methodology has thus been developed to describe, using simulation of X-ray diffraction profiles (00ℓ reflections), these hydration properties and specifically the heterogeneity resulting from the interstratification of different layer types, each exhibiting a specific hydration state. The detailed study of the hydration properties of a low-charge montmorillonite (octahedral charge) has shown that the affinity of the interlayer cation for water rules the hydration state and the thickness of hydrated smectite layers. If the layer charge is increased, the transition between the different hydration states is shifted, following a water desorption isotherm, towards lower relative humidities. In addition, the hydration of studied beidellites (tetrahedral charge) was shown to be more heterogeneous than that of montmorillonites. The developed methodology also allowed describing the structural modifications resulting from a chemical perturbation (chlorinated anionic background, pH). Finally, the link between the thickness of elementary layers and the amount of interlayer water molecules has been evidenced. A new structure model has also been determined for these interlayer species allowing an improved description of their positional distribution in bihydrated interlayers., Suite à la perturbation thermique induite par le stockage de déchets radioactifs, les modifications structurales risquant d'affecter les constituants minéraux réactifs (smectite) de la barrière argileuse concernent principalement la quantité et la localisation de la charge foliaire et modifient potentiellement les propriétés d'hydratation de ces minéraux. Une méthodologie a donc été développée afin de décrire, par simulation des diffractogrammes de rayons X (raies 00ℓ), ces propriétés d'hydratation et en particulier l'hétérogénéité résultant de l'interstratification de feuillets présentant différents états d'hydratation. L'étude des propriétés d'hydratation d'une montmorillonite (charge octaédrique) bassecharge a montré que l'affinité du cation interfoliaire pour l'eau gouverne l'état d'hydratation et l'épaisseur des feuillets hydratés. L'augmentation de la quantité de charge induit, en désorption d'eau, un décalage vers les plus basses humidités relatives des transitions entre les différents états d'hydratation. D'autre part, les beidellites étudiées (charge tétraédrique) présentent des états d'hydratation plus hétérogènes que les montmorillonites. L'approche développée a également permis de décrire les modifications structurales induites par une perturbation chimique (influence du fond chloré, pH). Enfin, nous avons pu mettre en évidence le lien structural entre l'épaisseur des feuillets élémentaires et la quantité d'eau interfoliaire, pour laquelle un nouveau modèle structural, permettant de mieux décrire leur distribution de position, a été établi pour les feuillets bi-hydratés.

Smectite is a major component of bentonite, a material considered for engineered barriers in high level nuclear wastes repositories (HLNWR). In order to predict the long-term performance of the bentonite, various physical and chemical factors such as, e.g., thermal gradient, redox potential or mechanical stresses are currently considered. By contrast, little is known about radiation effects in smectite, although it might affect the properties of this mineral through cumulative radiation damages produced by ionizing radiations. The present study focuses on radiation damage in montmorillonite considered herein as a simplified model of bentonite. Two reference clays have been selected, one from Liaoning (China, CHI), containing native radiation-induced defects, and the other (called MX) separated from the MX80 reference bentonite (Wyoming, USA). They are distinguished by layer composition, particularly iron content (1 % and 4 % for CHI and MX, respectively). Radiation effects have been studied by combining X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, Electron Paramagnetic Resonance (EPR) and Mössbauer spectroscopies. Ionizing irradiation induces two main effects. First, several paramagnetic point defects are identified as trapped holes located on oxygen atoms of the smectite structure. These defects are characterized by different thermal stabilities, according to annealing experiments. Their creation is limited by saturation curve with maximum damage around 100 MGy. The response of the two montmorillonites is different in terms of nature and production of point defects, indicating a role of layer composition and structural precursors. Besides, EPR and Mössbauer results show substantial modifications of the oxidation state of structural iron, which are sample and dose-dependent. Irradiation induces reduction and oxidation of iron in CHI and MX samples, respectively. Moreover, physico-chemical treatments show that intensity of redox effects varies significantly with the nature of the interlayer cation and less with the interlayer water content. The radiation effects in MX are expected to strongly modify the layer charge of the montmorillonite owing to the production of positive holes and oxidized iron. This is confirmed with the variations of cationic exchange capacity with He ion irradiation. Amorphization absorbed dose was measured for electronic (TEM) and ionic (ions Kr+) radiations. It was found to vary with the nature of interlayer cations and density charge. Results will be compared with data on of radiation effects in montmorillonite. Discussion will focus on the evolution and reversibility of smectite surface properties relevant for HLNWR.; Les smectites sont des matériaux envisagés pour le stockage des déchets radioactifs en tant que barrière ouvragée et encaissant géologique en raison de leurs propriétés physiques et chimiques particulières. Dans ce contexte, il est important de connaître leur comportement sous irradiations afin de pouvoir estimer la sûreté et la durabilité de l'ouvrage de stockage. Pour cette étude, deux montmorillonites ont été choisies. L'une des argiles provient de la province de Liaoning, en Chine (CHI) et présente la particularité de contenir des défauts d'irradiation stables. La seconde smectite (notée MX) a été extraite de la bentonite de référence méthodologique MX-80 et purifiée à l'aide de différentes techniques chimiques. La spectroscopie par Résonance Paramagnétique Électronique (RPE) a permis d'identifier plusieurs défauts d'irradiations qui se différencient par leur stabilité thermique et leurs caractéristiques RPE. Tous ces défauts peuvent être décrit comme des trous localisés sur une orbitale d'un oxygène lié à un silicium dans le feuillet argileux. Leur concentration augmente avec la dose jusqu'à atteindre une valeur de saturation, mais des différences sont observées entre les deux échantillons. La production de défauts ponctuels est également sensible au type de rayonnements et à la composition de l'espace interfoliaire (nature du cation compensateur, quantité d'eau interfoliaire). L'utilisation conjuguée de la RPE et de la spectroscopie Mössbauer a permis de mettre en évidence deux effets d'irradiation sur le fer structural. La montmorillonite MX purifiée est oxydée alors que la montmorillonite de Chine et la montmorillonite MX non déferrifiée sont réduites. Les irradiations modifient également l'environnement du fer structural. L'intensité du changement d'état d'oxydation dépend du type de rayonnement et de la nature du cation interfoliaire. En revanche, l'influence de l'eau interfoliaire semble être secondaire. Enfin, une variation de la Capacité d'Échange Cationique en fonction de la teneur en fer trivalent a été enregistrée. L'amorphisation de la montmorillonite MX a également été étudiée en fonction de la température. Elle dépend du rayonnement et de la nature du cation interfoliaire. Une dépendance de la dose maximale d'amorphisation en fonction de la masse du cation a été mise en évidence pour l'irradiation avec des ions Krypton.

In order to predict the possible chemical and mineralogical evolutions of a bentonite used as backfill material in the design of nuclear waste disposal, experiments were carried out using the MX80 bentonite placed in the presence of a solution and iron, at 80 and 300?C for 1 day to 9 months. Run products were characterised by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (HR imaging, EDS and EELS) MÉossbauer spectroscopy, ICP AES and ICP MS analyses of solutions. the EQ3/6 geochemical code was used to simulate the evolutions of the system in the given conditions. A new method for the punctual determination of the valence of iron in clay minerals was developed, using electron energy loss spectroscopy (EELS) on TEM., Dans la perspective de prédire les transformations chimico-minéralogiques possibles d'une bentonite placée en conditions de stockage profond de déchets radioactifs, plusieurs séries d'expériences ont été réalisées utilisant la bentonite MX80 en présence d'une solution chlorurée sodi-calcique, en absence ou en présence de fer (magnétite + hématite ou fer métal + magnétite), à 80 et 300 ?C et pour des durées de 1 jour à 9 mois. Les produits de réactions ont fait l'objet de caractérisations multi-échelles et multi-techniques : diffraction des rayons X, microscope électronique à balayage et en transmission (imagerie haute résolution, EDS et EELS), microsonde électronique, spectroscopie MÉossbauer et analyse ICP AES et ICP MS des solutions. Le code de calcul EQ3/6 a été utilisé pour simuler les expériences réalisées. Une nouvelle méthode ponctuelle de détermination de la valence du fer dans les argiles au MET par spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) a été développée.

In order to predict the possible chemical and mineralogical evolutions of a bentonite used as backfill material in the design of nuclear waste disposal, experiments were carried out using the MX80 bentonite placed in the presence of a solution and iron, at 80 and 300°C for 1 day to 9 months. Run products were characterised by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (HR imaging, EDS and EELS) Mössbauer spectroscopy, ICP AES and ICP MS analyses of solutions. the EQ3/6 geochemical code was used to simulate the evolutions of the system in the given conditions. A new method for the punctual determination of the valence of iron in clay minerals was developed, using electron energy loss spectroscopy (EELS) on TEM.; Dans la perspective de prédire les transformations chimico-minéralogiques possibles d'une bentonite placée en conditions de stockage profond de déchets radioactifs, plusieurs séries d'expériences ont été réalisées utilisant la bentonite MX80 en présence d'une solution chlorurée sodi-calcique, en absence ou en présence de fer (magnétite + hématite ou fer métal + magnétite), à 80 et 300 °C et pour des durées de 1 jour à 9 mois. Les produits de réactions ont fait l'objet de caractérisations multi-échelles et multi-techniques : diffraction des rayons X, microscope électronique à balayage et en transmission (imagerie haute résolution, EDS et EELS), microsonde électronique, spectroscopie Mössbauer et analyse ICP AES et ICP MS des solutions. Le code de calcul EQ3/6 a été utilisé pour simuler les expériences réalisées. Une nouvelle méthode ponctuelle de détermination de la valence du fer dans les argiles au MET par spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) a été développée.

Very low-permeable argillaceous rocks like Callovo-Oxfordian claystones or Vraconian siltstones werechosen to host a research laboratory built to determine the physico-chemical properties of the hostformations for a potential underground disposal of radioactive waste. Knowledge and understanding ofpost-sedimentary modifications are of prime importance for definition of these properties; evaluation and quantification of the post-sedimentary changes represent the aim of this study, focusedspecifically on the clay material of the sequences.Samples were taken from two drillings (HTM102 and MAR501). In the HTM102 core samples, illiteand mixed-layers illite/smectite are the dominant clay components of most clay fractions. SystematicSEM and TEM observations and isotopic K-Ar and Rb-Sr analyses pointed to diagenetic neoformations of carbonates (calcite, dolomite) and clays. For instance, veils and laths of authigenic clay particles around old detrital ones can distinctly be observed. The epoch, duration and extent of the diagenetic activity(ies) are difficult to evaluate because of an overall detrital contribution even in the finest granulometric fractions. However, analysis of a bentonite layer in the sequence provides a diagenetic reference for the authigenic clay material. Correlation between relative sea level and authigenesis of smectite-rich mineral has been outlined. Chemistry of diagenetic fluids also seems to be reliable with sea level variations. These observations argue in favour of diagenetic activities limited in restricted rock volumes.The case study of MAR501 is close to the HTM102 one: smectite-rich illite/smectite mixed-layersrepresent the major component of the clay fraction and K-Ar values argue in the sense of a mixingbetween detrital and younger clay populations. Diagenetic glauconites in the sequence yield an ageclose to 93,7±0,3Ma for Vraconian level, in agreement with stratigraphical data. The case study of aclay-filled fault within the sequence favors a confined-sequence behaviour. Indeed, no migrations ofelements and especially of REE took place during fluid flows, the clay minerals preserving theirgeochemical properties.All the results favor reliable confinment properties of the low-permeable argillaceous sequences., Les séquences argileuses peu perméables telles que les argilites callovo-oxfordiennes du bassin deParis ou les siltites vraconiennes du Gard, ont été choisies pour l'implantation éventuelle d'unlaboratoire souterrain destiné à tester les propriétés physico-chimiques de ces formations dansl'éventualité d'un stockage profond de déchets nucléaires. La connaissance et la compréhension desmodifications post-sédimentaires sont fondamentales dans la définition de ces propriétés. Le but duprésent travail visait donc à évaluer et quantifier ces changements par l'étude de ces roches, enparticulier des minéraux argileux.Les échantillons proviennent de deux forages (HTM102 et MAR501). Les principaux minérauxargileux dans le forage HTM102 sont l'illite et les interstratifiés illite/smectite. Les observations auMET et au MEB couplées aux analyses isotopiques K-Ar et Rb-Sr mettent en évidence la néoformation de carbonates (calcite, dolomite) et d'argiles. Celles-ci apparaissent au MET comme des particules authigènes lattées en croissance sur des particules détritiques. La durée et l'extension de ces événements diagénétiques sont difficiles à évaluer du fait d'une contamination systématique deséchantillons par une contribution détritique, et ce même dans les fractions les plus fines. Cependant,l'étude d'un niveau de bentonite dans la séquence permet de caler l'époque et la durée de ladiagenèse. En assimilant cette bentonite à un pôle authigène, il a été possible de reconstruire lesvariations des valeurs K-Ar de chaque fraction argileuse dans la séquence. Ainsi, la corrélationobservée entre les variations du niveau marin relatif et la formation d'un matériel argileux riche ensmectite d'une part, et des chimies de fluides différentes d'autre part, sont autant d'arguments enfaveur de réactions diagénétiques en système sinon clos du moins restreint.Les travaux sur le forage MAR501 sont comparables à ceux réalisés sur le forage HTM102, avecégalement un mélange entre deux populations argileuses d'âge différent. Les glauconitesdiagénétiques ont permis de caler le Vraconien au voisinage de 93,7 ± 0,3 Ma, en accord avec lesdonnées stratigraphiques. L'étude d'une fracture colmatée par une matrice essentiellement argileuseconfirme le caractère confiné de cette séquence. Aucune migration d'éléments, et en particulier deTR, n'a été mise en évidence lors de la circulation de paléofluides, indiquant que les minérauxargileux ont conservé leurs propriétés géochimiques.L'ensemble de ces résultats est en faveur de propriétés de confinement fiables dans le cas des deux séquences argileuses.

Les tepetates de la Vallée de Mexico sont des horizons indurés de sols volcaniques à comportement de fragipan. Ce sont des tufs rhyo-dacitiques altérés à la base de paléosols, ceux-ci provenant de l'altération de cendres de même composition au-dessus du tuf. Dans le profil étudié il y a trois paléosols et trois horizons de tepetate, correspondant à trois séries de dépôts volcaniques datant de 12 à 35 ka, BP. L'argile d'altération des verres volcaniques s'accroît du tuf au tepetate, puis au sol. Mais sa composition varie peu du tepetate au sol, sinon qu'elle est un peu plus siliceuse et présente une meilleure orientation des feuillets d'argile dans le tepetate. L'argile est composée surtout d'interstratifiés irréguliers d'halloysite et de smectite, ainsi que d'un peu d'opale A, de gel de silice et d'oxyde de fer mal cristallisé. Les agrégats sont formés d'amas de plaquettes orientées face à face. Les coupes ultraminces montrent : - dans la matrice des amas en fuseau et quelques formes en tube et en sphère ; - dans les argilanes microlaminés un arrangement lité et compact. La microanalyse de particules d'argiles confirme une composition mixte d'argiles 1:1 et 2:1. La distance réticulaire entre feuillets varie de 0,7-0,8 à 1,0 nm environ. Des remplissages de silice non cristalline sont observés entre des paquets d'argiles. Il s'agit de très fines plaquettes et grains d'opale non cristalline, et très peu d'alumine et d'oxyde de fer. Il y a aussi des revêtements diffus de gel de silice dans les fissures. L'organisation compacte des argiles caractérise les tepetates, assure leur cohésion. La silice non cristalline renforce cette cohésion à l'état sec, ce qui explique le comportement de fragipan (plastique à l'état humide, dur à l'état sec). (Résumé d'auteur)

A carbonate crust profile has developed from Triassic basalt flows in the Moroccan Middle Atlas. The study of pore distribution of these supergene formations shows a good agreement between calculated (from density measurements) and directly measured values of porosity (mercury porosimetry). Weathering of basalt de,yelopS'clayey layers (saprolite and soil) displaying increases in porosity (macroporosity essentially). 'In .the Quaternary, these very porous and permeable layers permitted easy meteoric water tirculation and a profile calcitization by per descemum processes. Carbonate precipitation occurs by epigenesis replacement of silicate minerals. In the friable saprolite, carbonate replaces directly the basaltic primajr. minerals, while this replacement operates on the weathering products (smectites) and residual primary minerals in the coherent saprolite, indicating the very fast progression of the calcitization front. At the weathering front, within the coherent saprolite, both smectitic weathering and carbonatation compete as functions of time and fluid chemical composition. (O 1999 Academie des sciences / Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS.)

Not available, Les interactions chimiques entre des solutions utilisées dans les boues de forage, et différents types d'argiles ont été étudiées dans des conditions P, T proches de celles des forages (150°C) afin de déterminer les conséquences éventuelles sur la stabilité des argilites. Le travail a été conduit essentiellement de manière expérimentale, en utilisant différentes solutions: eau pure, NaOH (pH 8, 10, 12), KCl (0,1, 1, 2 mol./l), eau de mer et K2CO3, et des argiles à forte et faible proportion de feuillets gonflants (smectite (Na, Na-Ca, Ca) interstratifiés illite-smectite). Les produits de réaction ont été étudiés par diffraction des rayons X, et microsonde électronique. Les feuillets de smectites montrent une série de transformations (échange en site interfoliaire, fermeture de feuillets, hydrolyse), qui ne conduisent pas cependant à la formation de nouveaux minéraux sauf dans le cas de traitement en présence de K2CO3 à 150°C (formation de zéolites). L’échange du cation interfoliaire est fonction de la nature du cation, de la concentration des cations dans les solutions, des constantes d'échange et du rapport liquide/solide. Dans les solutions diluées (

Not available, Au Mexique, le mot tepetate désigne certains horizons indurés de cendres volcaniques, à consistance de roche, mis à nu par l'érosion anthropique des sols. Les tepetates étudiés ici se localisent au piémont de la Sierra Nevada, dans une zone climatique semi-aride à saison sèche de 5 à 6 mois et pluviosité de 600 à 800 mm/an. La consistance dure à l'état sec s'explique par le fait que le matériau originel du tepetate est un tuf. La cohésion de la matrice est renforcée par l'empilement des minéraux argileux (interstratifiés 1:1/2:1) en plaquettes orientées face à face. Un drainage restreint a provoqué l'accumulation d'argiles illuviées et éventuelle d'oxyhydroxydes de fer et de manganèse, qui colmatent une partie des macropores et des fissures. L’intercalation de silice non cristalline (gel, opale A) a renforcé l'arrangement déjà compact hérité du tuf. La présence d'argiles 2:1 smectitiques et le cycle annuel des saisons humide et sèche sont responsables de la variation des propriétés du tepetate de type fragipan, à savoir: dureté à l'état sec, friabilité et plasticité à l'état humide

Not available, Les interactions chimiques entre des solutions utilisées dans les boues de forage, et différents types d'argiles ont été étudiées dans des conditions P, T proches de celles des forages (150°C) afin de déterminer les conséquences éventuelles sur la stabilité des argilites. Le travail a été conduit essentiellement de manière expérimentale, en utilisant différentes solutions: eau pure, NaOH (pH 8, 10, 12), KCl (0,1, 1, 2 mol./l), eau de mer et K2CO3, et des argiles à forte et faible proportion de feuillets gonflants (smectite (Na, Na-Ca, Ca) interstratifiés illite-smectite). Les produits de réaction ont été étudiés par diffraction des rayons X, et microsonde électronique. Les feuillets de smectites montrent une série de transformations (échange en site interfoliaire, fermeture de feuillets, hydrolyse), qui ne conduisent pas cependant à la formation de nouveaux minéraux sauf dans le cas de traitement en présence de K2CO3 à 150°C (formation de zéolites). L’échange du cation interfoliaire est fonction de la nature du cation, de la concentration des cations dans les solutions, des constantes d'échange et du rapport liquide/solide. Dans les solutions diluées (

Not available, Au Mexique, le mot tepetate désigne certains horizons indurés de cendres volcaniques, à consistance de roche, mis à nu par l'érosion anthropique des sols. Les tepetates étudiés ici se localisent au piémont de la Sierra Nevada, dans une zone climatique semi-aride à saison sèche de 5 à 6 mois et pluviosité de 600 à 800 mm/an. La consistance dure à l'état sec s'explique par le fait que le matériau originel du tepetate est un tuf. La cohésion de la matrice est renforcée par l'empilement des minéraux argileux (interstratifiés 1:1/2:1) en plaquettes orientées face à face. Un drainage restreint a provoqué l'accumulation d'argiles illuviées et éventuelle d'oxyhydroxydes de fer et de manganèse, qui colmatent une partie des macropores et des fissures. L’intercalation de silice non cristalline (gel, opale A) a renforcé l'arrangement déjà compact hérité du tuf. La présence d'argiles 2:1 smectitiques et le cycle annuel des saisons humide et sèche sont responsables de la variation des propriétés du tepetate de type fragipan, à savoir: dureté à l'état sec, friabilité et plasticité à l'état humide

Not available, La prospection pédologique de la zone de piémont de monts Schawners dans la province de Kalimantan (Bornéo), Indonésie, a été effectuée par l'auteur et ses collègues de Gadjah Mada (l'UGM), du centre de recherche pédologique de Bogor et de L'orstom, entre 1980 et 1985. Onze profils ont été étudiés, sur cinq différentes roches mères, sur lesquelles on peut distinguer deux groupes de sols: 1) les sols humique haploperoxs (ferralsol humique, ferralitique humifère, sur andésites, granites et granodiorites et sur matériaux à haute densité; 2) les sols typiques humitropepts (cambisol humique, fersiallitique humifère), sur matériaux volcano-sédimentaires et pyroclastiques. Les valeurs élevées de la CEC dans les sols Kalimantan, correspondent aux caractéristiques minéralogiques des sols. Les minéraux secondaires 2:1 se trouvent en quantité assez importante de 8 à 17% dans le premier groupe de sols et encore plus, de 30 à 75% dans le deuxième groupe de sols. Tous les sols a kalimantan, ont des caracteres humiques avec une teneur cumulee en carbone dans le premier mètre du profil, voisine de 20 kg/m#2. Cette abondance de matière organique semble l'effet synergique d'une extrême désaturation en bases, d'une exceptionnelle richesse en aluminium extractible et d'une forte pluviosité

Les relations pouvant exister , dans les paysages de savanes du Burkina Faso, entre la nature du substratum et l'épaisseur des altérites d'une part, l'occurrence des buttes cuirassées perchées (bowé) d'autre part sont étudiées à deux échelles.- A l'échelle d'une vaste région dans le sud-ouest du Burkina Faso , l'extension des buttes est planimétrée , de même que celle des différents substrats avec une distinction entre socle granitoïde , Birrimien andésito-basaltique et Birrimien schisteux. Les corrélations de rang montrent qu'il existe une relation statistique entre ces reliefs perchés et les seules roches-mères birrimiennes volcaniques.- A l'échelle de petits bassins versants, la juxtaposition dans l'espace entre les buttes et les altérites à smectite est confirmée. La présence de reliefs résiduels dans l'axe des talwegs (région de pö) renforce l'hypothèse d'une dissection d'une topographie cuirassée fondamentale multiconvexe.

Not available, La prospection pédologique de la zone de piémont de monts Schawners dans la province de Kalimantan (Bornéo), Indonésie, a été effectuée par l'auteur et ses collègues de Gadjah Mada (l'UGM), du centre de recherche pédologique de Bogor et de L'orstom, entre 1980 et 1985. Onze profils ont été étudiés, sur cinq différentes roches mères, sur lesquelles on peut distinguer deux groupes de sols: 1) les sols humique haploperoxs (ferralsol humique, ferralitique humifère, sur andésites, granites et granodiorites et sur matériaux à haute densité; 2) les sols typiques humitropepts (cambisol humique, fersiallitique humifère), sur matériaux volcano-sédimentaires et pyroclastiques. Les valeurs élevées de la CEC dans les sols Kalimantan, correspondent aux caractéristiques minéralogiques des sols. Les minéraux secondaires 2:1 se trouvent en quantité assez importante de 8 à 17% dans le premier groupe de sols et encore plus, de 30 à 75% dans le deuxième groupe de sols. Tous les sols a kalimantan, ont des caracteres humiques avec une teneur cumulee en carbone dans le premier mètre du profil, voisine de 20 kg/m#2. Cette abondance de matière organique semble l'effet synergique d'une extrême désaturation en bases, d'une exceptionnelle richesse en aluminium extractible et d'une forte pluviosité

Not available, La pelotherapie est une pratique particulière du thermalisme qui s'adresse essentiellement aux affections rhumatismales. L'application de peloïdes chauds est au centre des soins dispensés dans cette thérapie. Les praticiens désirent des peloïdes dont les propriétés d'échange cationique et de conservation de la chaleur soient optimales. Dans cette étude on démontre que les propriétés thermiques recherchées sont conditionnées par les teneurs en eau et en argile des peloïdes. Les échanges cationiques se produisent au moment de la préparation des peloïdes sont modélisés par un échange calcium-sodium. L'analyse des résultats nous conduit à conseiller l'emploi d'argiles à fort potentiel d'hydratation telles que les smectites sodiques. Pour pallier les problèmes technologiques que l'utilisation de minéral peut occasionner, il convient d'additionner une proportion de kaolinite. Dans le but d'offrir aux praticiens une méthode plus rationnelle du choix du peloïde, des abaques proposes permettent d'évaluer la qualité thermique de toute formule de peloïde et la nature des cations adsorbés sur son complexe d'échange au moment de l'application. Ce travail constitue un document de base pour la société Argicur afin d'orienter le choix des minéraux qu'elle distribue en station thermale pour la préparation des peloïdes

Die Verwitterung der opalführenden Kreide des Pariser Beckens führt immer, im ersten Schritt, zur Bildung eines Smektits vom Typ «ßeidellite mixte alurnineuse». Dieser erste Ablauf ist gleich, welches auch immer die Verwitterungsbedingungen sein mögen. Erst im weiteren Verlauf entwickelt sich dieses Material weiter zu Kaolinit-Smektit-Wecksellagerungen oder Kaoliniten., The weathering of silex-bearing chalk in the Parisian Basin always results first in the formation of a smectite of mixed aluminous beidcllite type. This first stage is constant whatever the weathering conditions may be. Only afterwards, this material evolves toward kao-linite-smectite mixed layers or toward kaolinite., L'altération de la craie à silex dans le Bassin de Paris aboutit toujours, dans un premier temps, à la formation d'une smectite de type beidellite mixte alumineuse. Cette première étape est constante quelles que soient les conditions de l'altération. Ce n'est que par la suite que ce matériel évolue vers les interstratifiés kaolinite-smectite ou les kaolinites., Thiry Médard, Aubry Marie-Pierre, Cavelier Claude, Kuntz Georges, Wyns Robert, Trauth Norbert. Nature des smectites élaborées lors d'altérations lessivantes de la craie à silex du Bassin de Paris. In: Sciences Géologiques. Bulletin, tome 31, n°4, 1978. Sédimentologie et géochimie de la surface. pp. 163-172.

Pion Jean-Claude. Altération des massifs cristallins basiques en zone tropicale sèche. Etude de quelques toposéquences en Haute-Volta. Strasbourg : Institut de Géologie – Université Louis-Pasteur, 1979. 237 p. (Sciences Géologiques. Mémoire, 57)

Dans les gisements cuprifères de Salobo 3A (Serra dos Carajas - Brésil) les biotites saines sont totalement dépourvues de cuivres. Il est montré que dans les phyllosilicates secondaires issus de l'altération météorique de ces biotites la phase minéralogique la plus riche en cuivre est représentée par un produit appelé "biotite altérée". Dans le cas où se forme une smectite, celle-ci présente un enrichissement en cuivre moins important. La kaolinite issue de la transformation secondaire de ces produits est complètement dépourvue de cuivre. Il est donc mis en évidence une acquisition puis une perte en cuivre durant la formation et l'évolution des produits secondairess

It has been noted that, in general, sequences of sediments do not change composition as a function of burial depth. However, analysis of chemical variation between elements indicate that small changes can take place in a regular manner. This chemical change, although often masked by large compositional variation due to the detrital origin of the sediments, can be seen by using the statistical method of « sliding averages ». The initial bulk composition has no influence on the increase or decrease of a given element and one can thus conclude that the chemistry is controlled by factors exterior to the rock itself, pressure or temperature for example. Since it is known that these physical factors control the type of pelitic mineral present (illite-smectite mixed layered minerals) it was found that a linear correlation could be made between interstratification parameters of illite-smectite minerals and the bulk chemical composition of the sample., Si globalement la composition chimique des séquences sédimentaires subit peu de variation au cours de l'enfouissement, la proportion relative des éléments chimiques mesurée sur roche totale est par contre modifiée d'une façon discrète et très régulière. Cette redistribution des éléments chimiques, partiellement masquée par les variations de composition liées à l'origine détritique des sédiments, est mise en évidence par la méthode statistique des moyennes mobiles ou moyennes intermédiaires. La composition chimique initiale n'a aucune influence sur l'augmentation ou la diminution des proportions d'un élément donné et on peut ainsi conclure que les modifications chimiques sont contrôlées par des facteurs extérieurs au sédiment lui-même : la pression et la température par exemple. On sait que ces facteurs physiques contrôlent les variations minéralogiques dans les sédiments pélitiques. On montre qu'ils contrôlent en particulier le type et les modes d'interstratification des minéraux illite˗smectites. Il existe une corrélation linéaire entre proportion, ordre et épaisseur des feuillets élémentaires de ces minéraux interstratifiés., Leikine Michel. Influence des faibles métamorphismes sur les variations du chimisme global des sédiments et sur les paramètres de l'interstratification des illite˗smectites. In: Bulletin de Minéralogie, volume 104, 1, 1981. pp. 47-55.

Dans les sols argileux gonflants du Marais poitevin la date de labour est a priori importante vis-à-vis de l’état structural créé dans l’horizon labouré. De cette date dépendent en effet : - l’état hydrique du sol au moment du labour, - les possibilités de fissuration ultérieures sous l’action des alternances d’humectation-dessiccation. On a comparé l’état structural obtenu au moment des semis de maïs dans l’horizon labouré non repris pour les 3 traitements suivants : - deux labours, notés L1 et L2, effectués en été sur sol sec, à même teneur en eau mais à des dates différentes, - un labour, noté L3, fait plus tard après réhumectation du profil. Les traitements ont été classés par observation du profil cultural après semis et suivi de la culture (cartographie d’enracinement, mesures de croissance). Des observations intermédiaires entre labour et semis ont été réalisées pour suivre l’évolution des états structuraux. Les résultats donnent, vis-à-vis de la qualité de l’état structural créé dans l’horizon labouré non repris, le classement suivant : L1 = L2 > L3. La fissuration, importante en surface (horizon 0-10 cm), a peu concerné l’horizon labouré sous-jacent, même pour le labour le plus précoce, ce qui expliquerait l’absence d’effet date entre L1 et L2. Tout se passe comme si l’avantage des labours précoces (L1 et L2) par rapport à L3 était de créer par fragmentation une porosité extra-mottière qui autorise pendant l’hiver un gonflement des éléments structuraux sans contraintes, donc sans réduction de la porosité structurale intra-mottière. Un calcul de bilan hydrique permet alors de placer très approximativement année par année les dates à partir desquelles l’état créé par le labour deviendrait défavorable car insuffisamment fragmenté., The effect of ploughing date was studied in swelling clay soils of " Marais poitevin " (France). Ploughing date is believed to be important because on it depend : 1) water content of soil, and consequently effect of ploughing ; 2) cracking possibilities after ploughing, by alternate drying and swelling. We compared the soil tilth obtained in the part of the ploughed horizon which is not concerned by superficial tillage for the three following treatments : two treatments, called L1 and L2, where ploughing was done on dry soil, with the same water content but at different times ; a treatment, called L3, where ploughing was done after rehydration of the soil. The comparison was made by profile descriptions after sowing and investigations on the crop (root map and growth measurements). Other observations of profiles were done in order to follow soil tilth development. The results showed that soil tilth was the same in L1 and L2 and better than in L3. Cracking affected only the soil surface (0-10 cm) and the ploughed horizon below seemed not to be concerned, even for the earlier ploughing (L1), possibly explaining why there was no difference between L1 and L2. The advantage of early ploughing (L1 and L2), compared to L3, seemed to be due to fragmentation. It created porosity between clods, allowing swelling during winter without decrease of structural porosity inside the clods.

Cette thèse présente une étude pédologique détaillée de toposéquences du bassin versant de Basséko, de la région de Sakoula et de Nobéré. Ces toposéquences sont représentatives des problèmes pédologiques qui se posent dans la Région Centre-Sud du Burkina Faso. L'auteur interprète les résultats obtenus concernant le cuirassement, la dynamique actuelle des sols, les processus d'altération et les applique à la compréhension de la carte pédologique de cette région.

Les analyses des produits issus de l'altération météorique des biotites de Salobo 3A (Serra dos Carajas - Brésil) permettent de mettre en évidence l'existence d'une altération différentielle. Celle-ci correspond, dans une phase initiale, à la formation des smectites et s'accompagne d'un enrichissement en silicium et en bases alcalino-terreuses, d'une perte en potassium, d'une oxydation et d'une perte partielle en fer octaédrique, d'un gain en cuivre. Postérieurement, la modification des facteurs contrôlant l'altération, avec un milieu ambiant plus lixiviant, conduit tous ces phyllosilicates à une transformation en kaolinite. (Résumé d'auteur)

E. coli k99+ infection in calves : protective effect of smectite In new-born calves, E. coli infection causes gastroenteritis. Twelve hours after inoculation of an enterotoxinogenic strain of E. coli diarrhea occurs followed by dehydratation. Ultrastructural observation under electron microscopy confirms the pathogenic effect of E. coli which is shown as the elongation of the intestinal villi and damage of the enterocytes. If calves receive smectite at a dose of 500 mg/kg/4 days, at the same time as the inoculum, the signs of diarrhea are reduced and dehydratation does not occur. These results are confirmed by determinations of plasma concentrations of Na+, K+ ions and of lactic. Furthermore, from the ultrastructural viewpoint the intestinal villi retain their normal appearance. To conclude, smectite, a colloidal clays, as a result of its absorption of E. coli and its effects on the mucus, protects the ileal mucosa from the pathogenic effects of enterotoxinogenic E. coli., Chez les veaux nouveau-nés, l’infection colibacillaire est responsable de gastro-entérite. Douze heures après l’inoculation d’une souche d’E. coli entérotoxinogène apparaît la diarrhée puis la déshydratation. L’observation ultra-structurale en microscopie électronique à balayage confirme l’effet pathogène du colibacille qui se manifeste par un allongement des villosités intestinales et une altération des entérocytes. Si les veaux reçoivent en même temps que l’inoculum de la smectite à la dose de 500 mg/kg/4 jours, les signes diarrhéiques sont réduits et sans déshydratation. Ces résultats sont confirmés par les mesures de concentrations plasmatiques des ions Na+, K+, et de l’acide lactique. Par ailleurs, d’un point de vue ultrastructural, les villosités intestinales gardent un aspect normal. En conclusion, la smectite, argile colloïdale, par ses propriétés d’adsorption du colibacille et ses effets sur le mucus protège la muqueuse iléale des effets pathogènes des colibacilles entérotoxinogènes., Navetat Hervé, Droy Marie-Thérèse, Espinasse J. Infection expérimentale du veau par le colibacille K 99+ : effet protecteur de la smectite. In: Bulletin de l'Académie Vétérinaire de France tome 141 n°3, 1988. pp. 365-375.

National audience

Les Terres noires de Limagne rassemblent des sols qui, sur le plan génétique, sont à rattacher aux chernozems, aux brunizems et aux vertisols. L’étude de la composition minéralogique de la phase argileuse de ces différents sols révèle la présence constante d’une smectite, qui devient largement dominante dans le faciès vertisolique. La diffraction des rayons X et les analyses thermiques révèlent que cette smectite présente des propriétés particulières qui sont à relier à l’existence d’un complexe smectite-matière organique. Après avoir essayé de caractériser ce complexe par différentes méthodes, des hypothèses sont avancées sur la localisation de la matière organique par rapport aux feuillets et aux tactoïdes des smectites., The black soils of Limagne (Terres Noires de Limagne Massif-Central-France) are classified as chernozems, brunizems and vertisols, according to French soil taxonomy. Study of the mineralogical composition of the clay fraction in these soils shows the constant presence of smectite, becoming widely prevalent in the vertisolic soil facies. X-ray diffraction figures, as well as thermo-differential and thermo-ponderal analysis, showed special behaviour related to the presence of a smectite-organic matter complex. A characterization of the complex was made and a hypothesis is proposed on the localization of organic matter in relation to the layers and the tactoids.

Interstratification parameters (PI = fraction of illite layers ; PI.I = degree of order) in mixed-layer illite/smectite structures were calculated from X-ray powder diffraction reflections of ethylene glycol-treated samples. PI was calculated from linear relation PI = a(D) + b (D is the difference between the 003 and 005 reflections). The ordering was calculated from multiplelinear relations : z = a + b(d003) + c(d005) ; (z = PI.I or PS.S) The ensuing calculation of PI and PI.I of samples from 4 metamorphosed sedimentary rocks allowed very accurate determination of linear regressions, such as : PI.I = a(PI) + b. These linear regressions suggest that the type of interstratification is a function of both pressure and temperature, thereby allowing an estimation of a relative index of low-grade metamorphism conditions., Les paramètres de l' interstratification (PI = fraction de feuillets d'illite ; PI.I = degré d'ordre) des minéraux interstratifïés illite/smectite sont calculés à partir des pics de diffraction d'échantillons orientés et traités à l'éthylène-glycol. PI est calculé à partir de la relation PI = a(D) + b où D est la différence entre les raies 003 et 005. PI.I ou PS. S sont calculés à l'aide d'une relation multilinéaire : z = a + b(d003) + c(d005) ; z = PI.I ou PS. S Le calcul subséquent des valeurs de PI et PI.I d'échantillons de 4 séries sédimentaires plus ou moins schistosées et métamorphisées permet une détermination très précise des régressions linéaires telles que : PI.I = a(PI) + b. Ces régressions linéaires suggèrent que le type d' interstratification est une fonction, à la fois, de la pression et de la température. Elles permettent, de plus, une estimation relative des conditions de faible métamorphisme., Leikine Michel. Détermination empirique des paramètres de l'interstratification des minéraux illite/smectite et estimation du degré de métamorphisme dans les sédiments pélitiques. In: Bulletin de Minéralogie, volume 106, 4, 1983. pp. 391-401.