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At the Earth surface, the interplay between the water cycle and the rock cycle leads to transport of materials from the continents to the sea. In the ocean, detrital sediments are thought to react with seawater through a set of hypothesized, but yet-under constrained, processes called “reverse weathering” which consume cations, form authigenic clays, and liberate CO2. Over long-time scales, sediments are transformed into sedimentary rocks. Under the action of tectonic uplift these sedimentary rocks are "recycled" back to the Earth surface.This thesis investigates these processes through (1) a set of laboratory experiments; (2) the close examination of detrital sediments deposited in environments varying from alluvial to marine at an Eocene delta; and (3) the role of sedimentary rocks in erosion and weathering, using the geochemistry of river sediments from 42 world rivers. These objectives have been achieved using "non-traditional" isotope systems: Si and Li. First, our experiments show that detrital clays exhibit a strong capacity to adsorb Li and fractionate seawater Li isotopes (d7Limin/fluid ~ 20‰). Second, the field data show that seawater composition (especially d7Li) can be modified by interacting with detrital sediments over geological time scales, and that deltaic “reverse weathering"-type processes result in a coupling between the Li, Si, and Fe cycles. Third, Si isotopes suggest that the recycling of sedimentary rocks has a major influence on the composition of sediments currently transported to the ocean, and that this possibly results in a long-term weakening of the capacity of continental silicate weathering to consume atmospheric CO2.; Les actions combinées du cycle de l'eau et le cycle des roches résultent en un transport de sédiments des continents aux océans. Il a été proposé que dans l'océan, les sédiments détritiques réagissent avec l'eau de mer lors de processus encore mal compris, connus sous le terme d'« altération inverse », consommant des cations, formant des minéraux authigènes et libérant du CO2. Sur de longues échelles de temps, les sédiments détritiques sont convertis en roches sédimentaire et « recyclées », sous l'effet de la surrection tectonique, c'est-à-dire ramenées à la surface de la Terre.Cette thèse étudie ces processus au travers (1) d'expériences en laboratoire (2) d'une étude de terrain sur des sédiments d’un delta d'âge Éocène, déposés dans des conditions continentale et marine, et (3) sur la base d'analyses des sédiments de 42 fleuves mondiaux. Notre approche est en particulier basée sur des systèmes isotopiques "non traditionnels" : Si et Li. Les résultats expérimentaux montrent que les argiles adsorbent le Li marin en occasionnant un important fractionnement isotopique (d7Limin/solution ~ 20‰). L'étude terrain indique que le d7Li enregistre l’interaction entre l’eau de mer et les sédiments détritiques et de ce fait signe l'« altération inverse » se produisant dans les environnements deltaïques et y couplant les cycles du Li, du Si, et du Fe. Enfin, les isotopes du Si suggèrent que les roches sédimentaires exercent une influence majeure sur la composition des particules actuellement transportées à la mer, et que ceci pourrait sur le long terme affaiblir la capacité d'absorption du CO2 atmosphérique par l'altération des silicates sur les continents.

Le programme « ABP, Amiante et bonnes pratiques », a proposé une étude intégrée et pluridisciplinaire depuis l’identification jusqu’au caractère pathogène des fibres issues des minéraux amiantifères présents en secteur minier néo-calédonien.- Au travers d’un échantillonnage d’un panel représentatif des asbestes présents (famille des serpentinites et des amphiboles), les minéralogies, les propriétés physico-chimiques et toxicologiques de ces minéraux amiantifères ont été caractérisées.- À noter que le programme ABP a apporté les premières données toxicologiques sur les fibres d’amiante néo-calédoniennes. Un intérêt particulier est porté sur l’antigorite, minéral fibreux très présent sur le territoire calédonien, notamment en secteur minier, mais non répertorié comme amiante dans la législation hors territoire.

Ce rapport présente la synthèse, issue du rapport scientifique final, des résultats du programme « ABP, Amiante et bonnes pratiques ».- Le programme ABP a proposé une étude intégrée et pluridisciplinaire depuis l’identification jusqu’au caractère pathogène des fibres issues des minéraux amiantifères présents en secteur minier néo-calédonien.- Au travers d’un échantillonnage d’un panel représentatif des asbestes présents (famille des serpentinites et des amphiboles), les minéralogies, les propriétés physico-chimiques et toxicologiques de ces minéraux amiantifères ont été caractérisées.- À noter que le programme ABP a apporté les premières données toxicologiques sur les fibres d’amiante néo-calédoniennes. Un intérêt particulier est porté sur l’antigorite, minéral fibreux très présent sur le territoire calédonien, notamment en secteur minier, mais non répertorié comme amiante dans la législation hors territoire.

In terrestrial ecosystems, plant-available pools of magnesium and calcium are assumed to be stored in the soil as exchangeable cations adsorbed on the surface of mineral and/or organic particles. The pools of exchangeable magnesium and calcium are measured by ion-exchange soil extractions. These pools are sustained in the long term by the weathering of primary minerals in the soil and atmospheric inputs. This conceptual model is the base of input-output budgets from which soil acidification and the sustainability of soil chemical fertility is inferred. However, this model has been questioned by data from long-term forest ecosystem monitoring sites, particularly for calcium. Quantifying the contribution of atmospheric inputs, ion exchange and weathering of both primary, secondary and non-crystalline phases to tree nutrition in the short term is challenging. In this study, we developed and applied a novel isotopic dilution technique using the stable isotopes of magnesium and calcium to study the contribution of the different soil phases to soil solution chemistry in a very acidic soil. The labile pools of Mg and Ca in the soil (pools in equilibrium with the soil solution) were isotopically labeled by spraying a solution enriched in 26Mg and 44Ca on the soil. Labeled soil columns were then percolated with a dilute acid solution during a 3-month period and the isotopic dilution of the tracers was monitored in the leaching solution, in the exchangeable (2 sequential 1 mol L−1 ammonium acetate extractions) and non-crystalline (2 sequential soil digestions: oxalic acid followed by nitric acid) phases. Significant amounts of Mg and Ca isotope tracer were recovered in the non-crystalline soil phases. These phases represented from 5% to 25% and from 24% to 50%, respectively, of the Mg and Ca labile pools during the experiment. Our results show that non-crystalline phases act as both a source and a sink of calcium and magnesium in the soil, and contribute directly to soil solution chemistry on very short-term time scales. These phases are very abundant in acid soils and, in the present study, represent a substantial calcium pool (equivalent in size to the Ca exchangeable pool). The gradual isotopic dilution of Mg and Ca isotope ratios in the leaching solution during the experiment evidenced an input flux of Mg and Ca originating from a pool other than the labile pool. While the Mg input flux originated primarily from the weathering of primary minerals and secondarily from the non-crystalline phases, the Ca input flux originated primarily from the non-crystalline phases. Our results also show that the net calcium release flux from these phases may represent a significant source of calcium in forest ecosystems and actively contribute to compensating the depletion of Ca exchangeable pools in the soil. Non-crystalline phases therefore should be taken into account when computing input-output nutrient budgets and soil acid neutralizing capacity. (Resume d'auteur)

Pediments have been regarded as smooth, gently inclined, surfaces that front receding escarpments, are epigene forms shaped by running water, and are well represented in arid and semi-arid lands. Covered pediments carrying a cover of coarse allochthonous detritus largely conform to this model, but are of limited distribution. The more common mantled and rock forms however do not. Many of the mantled pediments developed in sedimentary terrains are associated with scarps that have been worn back, but the mantle comprises a surficial wash over a weathered mantle in situ: they are first-stage etch forms. Many mantled pediments shaped in granite front scarps that demonstrably recede only slowly, and others lack a backing upland and scarp. Though many are drained by stream networks some lack any surface drainage, and in any event, though diffuse drainage can erode friable materials, they do not greatly affect coherent rocks such as fresh granite. The mantle consists of a veneer of introduced material over weathered granite in situ: the bedrock is shaped by subsurface moisture attack or mantle-controlled planation. They too are first-stage etch forms. Diffuse wash can remove friable grus and where the mantle has been stripped the weathering front is exposed in rock pediments and platforms, both of which are etch forms. Les pédiments, qui ont été considérés comme des surfaces lisses en pente douce constituant le front d’escarpements en recul, sont des formes épigènes façonnées par les eaux courantes et, du reste, fortement représentées dans les régions arides et semi-arides. Les pédiments couverts, qui portent une couverture de débris grossiers allochtones, se conforment pour la plupart à ce modèle mais leur répartition est limitée. Les formes couvertes (autochtones) et rocheuses, plus répandues, ne s’y conforment pas. Un grand nombre de pédiments à couverture autochtone, qui se sont développés dans des terrains sédimentaires, sont associés à des escarpements en recul, mais leur couverture est assurée par le ruissellement de surface au-dessus d’une couverture de débris érodés in situ ; ce sont les premières étapes des formes d’altération. Beaucoup de pédiments à couverture autochtone se sont formés au pied d’escarpements granitiques reculant lentement. Bien que beaucoup soient drainés par un réseau hydrographique, certains ne le sont pas et, de toute façon, bien que le ruissellement diffus ait une capacité érosive, il n’a pas de grands effets sur les roches cohérentes comme le granite sein. La couverture consiste en un placage de débris reposant sur du granite altéré in situ : le substratum est façonné par l’action de l’humidité sous la surface, correspondant là aussi aux premières étapes de formation des formes d’altération. Le ruissellement diffus peut enlever du « grus » friable et là où la couverture a été décapée, le front d’altération est exposé dans des pédiments et les plateformes rocheuses, qui sont des formes d’altération de second ordre.

International audience; Soils in boundary conditions of contrasting ecosystems generally show unique features. Transition often leads to changes in soil-forming processes, whereby the environment never comes to equilibrium and therefore the soil chemistry and mineralogy show different influences. Such an environment was analysed in the Saloum River basin, west-central Senegal. The objective was to identify the main pedogenic processes prevailing in this saline and acid pedoenvironment and to assess the influence of environmental factors (climate, topography, soil salinity and acidity) on local soil formation and mineral distribution. The terrace landscape is built up by a floodplain, a low terrace, which is still influenced by groundwater, and a middle terrace. The results show that soil properties are strongly influenced by hydrology, salinity and acidity in the entire toposequence: Gleyic Hyposalic and Hypersalic Solonchaks (Sulfatic) in the floodplain, Haplic Gleysols (Thionic) in the low terrace, and Endogleyic Arenosols in the middle terrace. The oxidation of pyrite followed by the redistribution of the main products (Fe2+ and SO42-) represents the major chemical process responsible for iron oxide and jarosite formation. Mineral distribution and crystallinity are linked to the landscape position, which controls the hydrological behaviour and reactions of Fe and S ions. Finally, we observed intrapedon processes such as gleysation, sulfidisation and sulfurisation, as well as interpedon processes such as salinisation, colluvio-alluviation and lateral eluviation. The combination of processes depends strongly on the landscape positions.

The distribution of trace elements (Sr, Mo, Ba, Rb, U, Mn, Ni, Cu, Zn, and Cd) was investigated in surface waters and associated particulates in two upper Amazonian basins (Mamore and Beni). Dissolved Sr, Ba, Mo, Rb, U and to a lesser extent Zn and Cd correlate with major ions and appear to be predominantly derived from soluble rocks (carbonates, evaporites or sulfides essentially contained in shales). These elements are conservative in waters except in highly alkaline or sulfate-rich waters where calcite and barite can precipitate. The concentrations of transition element are generally not correlated with major ion chemistry. Their behaviour can be largely explained by equilibrium reactions in solution and solid–liquid exchanges. Additionally, the distribution of Mn and Cu reflects also the lithological differences between the Mamore and Beni basins. The occurrence of mineralisation in the Beni basin explains the high Zn, Cd as well as the concentrations of Cu in some rivers of the Beni basin. The higher content of Mn in the Mamore basin may reflects the predominance of carbonate rocks. The fractionation of trace elements in SPM has been attributed to the sorting of feldspars during transport in water, and to the mixing between clay minerals and quartz. These minerals, refractory to weathering and introduced in water rivers by mechanical erosion, have not contributed to the dissolved load.

Dating weathering processes is an innovative approach to understanding climate-dependant modifications of the Earth's surface. Potassium-bearing manganese oxides are a ubiquitous feature of weathering mantles developed from Mn-bearing parent rocks. Recent studies have demonstrated the possibility of dating K-rich manganese oxides from the hollandite group, such as cryptomelane (K1-2Mn8O16, nH2O), using 40Ar/39Ar argon-ion laser probe method. This work applies that approach to cryptomelanes formed in the lateritic manganese ore deposits of Tambao (northern Burkina Faso), a present unexploited deposit among the cryptomelane-richest in the world. Two samples of massive Mn-rich concretions (10 mm and 4 mm in thickness) were collected from the massive 80-m high Mn-rich hill at Tambao. A detailed petrographical study shows that these cortical formations are composed of successive Na-rich cryptomelane layers, with Na/(Na+K+Ba) up to 20%. Seven and five subsamples from these two concretions were studied with a 40Ar/39Ar laser probe. The age spectra indicate ages that are coherent with the general organization of the concretions, showing a regular decrease from cores towards rims. Within the two concretions, ages range from 49.8 + or - 0.4 Ma to 48.1 + or - 0.1 Ma, and from 47.5 + or - 0.3 Ma to 44.5 + or - 0.4 Ma, respectively, the youngest ages being obtained for the most external layers. The integrated rates of cryptomelane precipitation are estimated at 1 and 5 mm/Ma. These ages clusters show that weathering at Tambao was functioning during the early Eocene and thus suggest that there is a relationship between the formation of the bauxites of the African Surface and the Mn-Fe laterites. (Résumé d'auteur)

This work composed of both experimental and theoretical studies aims at the characterization of carbonate rocks geomechanical evolution during CO2 injection. The first part of the study deals with the experimental work in order to characterize the petrophysical and geomechanical evolution of carbonate rock under chemical effect. Microstructure evolution has been investigated, in order to provider a better understanding of the observed phenomena at the macroscopic scale. The aim of the second part is to derive macroscopic properties of carbonate rock in framework of a micromechanical approach. The elastic moduli and effective strength in both intact and altered states have been computed and are compared with experimental data; Ce travail de thèse combine des approches expérimentales et théoriques visant à caractériser l'impact des effets géomécaniques lors de l'injection de CO2 dans une formation de calcaire. La première partie est consacrée à l'étude expérimentale des évolutions des propriétés pétrophysiques et géomécaniques du calcaire étudié sous l'effet de l'altération chimique. L'évolution de la microstructure de la roche est également étudiée dans le but de comprendre les phénomènes observés à l'échelle macroscopique. La deuxième partie vise à définir, par approche micromécanique, un modèle de comportement géomécanique prenant en compte la dégradation des propriétés mécaniques de la roche carbonatée sous l'effet de l'attaque acide. L'élasticité et la résistance de la roche ont été modélisées et validées par les données expérimentales

In a lateritic bauxite formed by weathering of nepheline syenite at Passa Quatro, Minas Gerais State, Brazil, bauxites on the hill-tops directly develop from the syenite bed-rock, while downslope, a kaolinitic layer occurs between bauxite and synetie. A petrological investigation was performed on undisturbed weathered rock samples collected from a representative upslope pit. The undisturbed weathered rocks were chemically analysed for major trace elements including REE and Zr. Mass balance calculations were applied, and the behaviour of the REE in the Passa Quatro weathering system was established compared to REE reference chondrite and to REE reference parent rock. In the lateritic bauxite, the results suggest that the first stages of weathering induce a volumetric change of 50%, i.e. collapse, with respect to the parent rock, and remove REE with a slightly larger loss of the LREE, except Ce, compared to the HREE. In the upper layers, where bauxite is more mature, a net mass gain in REE is observed relative to the underlying layers. This gain takes place during the reduction of the upper layer during the downward progression of the weathering front. Very significant REE losses occurs during the bauxitization processes throughout the upslope profile. In addition, the downslope kaolinitic system is demonstrated to be depleted in REE in the same proportions as the upslope bauxite. We proposed that the REE exported in solution from the whole weathering mantle have enriched neighbouring watershed sediments.

The chemical weathering of continental surfaces represents the one of carbon sinks at the Earth's surface which regulates the climate through feedback mechanism. The weathering intensity is controled by climate but also by lithology, vegetal cover, hydrology and presence of smectites and acids in soils. In this work, a study at global scale on grid cells highlighted that a CO2 concentration increase in the atmosphere would involve a decrease of evaportanspiration due to stomatal progressive closure, and a rise of soil acidity related to enhanced biospheric productivity. These changes would promote the silicates chemical weathering and as a result, would lead to CO2 consumption increase by 3% for 100 ppmv of CO2 concentration rise in the atmosphere. Then, the study on the one of the most important catchments located in arctic environment, the Mackenzie basin (Canada), showed the high sensitivity of chemical weathering to sulfuric acid production. Indeed, the Mackenzie mean CO2 consumption has decreased by 56%, taking account the pyrite presence in the catchment. In addition, the mean CO2 consumption of this basin could rise by 53% between today climate and a climatic scenario predicted for the end of century.; L'altération chimique des surfaces continentales constitue un des puits de carbone à la surface de la Terre qui régule le climat grâce à des mécanismes de rétroactions. L'intensité de l'altération est contrôlée par le climat mais aussi par la lithologie, le couvert végétal, l'hydrologie et la présence d'argiles et d'acides dans les sols. Dans ce travail, une étude à l'échelle globale sur des sites a mis en évidence qu'une augmentation de la concentration en CO2 dans l'atmosphère entraînerait une diminution de l'évapotranspiration grâce à une fermeture partielle des stomates, et une augmentation de l'acidité dans les sols liée à l'accroissement de la productivité des végétaux. Ces changements favoriseraient l'altération chimique des silicates et par conséquent, mèneraient à une augmentation de la consommation en CO2 de 3% par 100 ppmv d'augmentation de la teneur en CO2 dans l'atmosphère. Ensuite, l'étude d'un des plus grands bassins versants situé en milieu arctique, le bassin de la Mackenzie (Canada) a permis de mettre en évidence la forte sensibilité de l'altération chimique à la production d'acide sulfurique. En effet, la prise en compte de la présence de pyrite (minéral sulfuré) sur le bassin conduit à une diminution de la consommation en CO2 moyenne de 56%. Par ailleurs, la consommation en CO2 moyenne de ce bassin pourrait augmenter de 53% entre le climat actuel et une projection climatique pour la fin du siècle.

The chemical weathering of continental surfaces represents the one of carbon sinks at the Earth's surface which regulates the climate through feedback mechanism. The weathering intensity is controled by climate but also by lithology, vegetal cover, hydrology and presence of smectites and acids in soils. In this work, a study at global scale on grid cells highlighted that a CO2 concentration increase in the atmosphere would involve a decrease of evaportanspiration due to stomatal progressive closure, and a rise of soil acidity related to enhanced biospheric productivity. These changes would promote the silicates chemical weathering and as a result, would lead to CO2 consumption increase by 3% for 100 ppmv of CO2 concentration rise in the atmosphere. Then, the study on the one of the most important catchments located in arctic environment, the Mackenzie basin (Canada), showed the high sensitivity of chemical weathering to sulfuric acid production. Indeed, the Mackenzie mean CO2 consumption has decreased by 56%, taking account the pyrite presence in the catchment. In addition, the mean CO2 consumption of this basin could rise by 53% between today climate and a climatic scenario predicted for the end of century.; L'altération chimique des surfaces continentales constitue un des puits de carbone à la surface de la Terre qui régule le climat grâce à des mécanismes de rétroactions. L'intensité de l'altération est contrôlée par le climat mais aussi par la lithologie, le couvert végétal, l'hydrologie et la présence d'argiles et d'acides dans les sols. Dans ce travail, une étude à l'échelle globale sur des sites a mis en évidence qu'une augmentation de la concentration en CO2 dans l'atmosphère entraînerait une diminution de l'évapotranspiration grâce à une fermeture partielle des stomates, et une augmentation de l'acidité dans les sols liée à l'accroissement de la productivité des végétaux. Ces changements favoriseraient l'altération chimique des silicates et par conséquent, mèneraient à une augmentation de la consommation en CO2 de 3% par 100 ppmv d'augmentation de la teneur en CO2 dans l'atmosphère. Ensuite, l'étude d'un des plus grands bassins versants situé en milieu arctique, le bassin de la Mackenzie (Canada) a permis de mettre en évidence la forte sensibilité de l'altération chimique à la production d'acide sulfurique. En effet, la prise en compte de la présence de pyrite (minéral sulfuré) sur le bassin conduit à une diminution de la consommation en CO2 moyenne de 56%. Par ailleurs, la consommation en CO2 moyenne de ce bassin pourrait augmenter de 53% entre le climat actuel et une projection climatique pour la fin du siècle.

9 pages, 2 tableaux; National audience; La sensibilité potentielle des roches cristallines à l'hydrolyse dépend très fortement de leur composition minéralogique. Un indice d'altérabilité (Ia) calculé à partir de la composition chimique globale des matériaux non altérés permet de prendre indirectement en compte le facteur minéralogique. Cet indice est particulièrement utile dans le cas des roches cristallophylliennes, pour lesquelles l'observation des lames minces renseigne mal sur la composition modale. Un indice de sensibilité à la décohésion chimique (Id), au caractère plus empirique, intègre l'influence de l'agencement des minéraux.

The objective of this thesis is to improve our understanding of the chemical weathering processes and of the control factors at a small experimental watershed scale in the Tropics (Mule Hole, South India). Relying on the numerical modelling method, it focuses particularly on the sensitivity to the mineralogy and climate. The first part of this work concerns the mineralogical and chemical descriptions of the soils (chromic luvisol, vertisol) and the bedrock (gneiss). The second part deals with the coupled modelling between a geochemical and a hydrological model. On the first hand, current processes at play in the catchment are investigated. The model is calibrated with both stream and groundwater measured chemical compositions. The results show that the chemical weathering fluxes are mainly supplied by the dissolution of authigenic smectites in soils (5 vol. %) and not by the dissolution of the primary minerals. On the second hand, sensitivity tests to the mineralogical composition and climate are performed.; L'objectif de cette thèse est d'améliorer les connaissances sur les processus et les facteurs de contrôle des flux d'altération chimiques à l'échelle d'un petit bassin versant tropical (Mule Hole, Inde du Sud). Le rôle de la minéralogie et du climat est étudié grâce à la modélisation. Dans la première partie du travail, les sols (fersialsols, vertisols) et la roche mère (gneiss) sont caractérisés minéralogiquement et chimiquement afin de procéder, dans la seconde partie, à la modélisation des processus. Le modèle géochimique est couplé avec un modèle hydrologique. Premièrement, les processus actuels sont étudiés. Le modèle est calibré grâce à la composition chimique du ruisseau et de la nappe. Les flux d'altération à l'échelle du bassin sont reproduits. Ils mettent en évidence le rôle prépondérant de l'altération des smectites (5% volumique dans les sols) sur le bilan d'altération du bassin. Finalement, des tests de sensibilité à la minéralogie et au climat sont réalisés.

The objective of this thesis is to improve our understanding of the chemical weathering processes and of the control factors at a small experimental watershed scale in the Tropics (Mule Hole, South India). Relying on the numerical modelling method, it focuses particularly on the sensitivity to the mineralogy and climate. The first part of this work concerns the mineralogical and chemical descriptions of the soils (chromic luvisol, vertisol) and the bedrock (gneiss). The second part deals with the coupled modelling between a geochemical and a hydrological model. On the first hand, current processes at play in the catchment are investigated. The model is calibrated with both stream and groundwater measured chemical compositions. The results show that the chemical weathering fluxes are mainly supplied by the dissolution of authigenic smectites in soils (5 vol. %) and not by the dissolution of the primary minerals. On the second hand, sensitivity tests to the mineralogical composition and climate are performed.; L'objectif de cette thèse est d'améliorer les connaissances sur les processus et les facteurs de contrôle des flux d'altération chimiques à l'échelle d'un petit bassin versant tropical (Mule Hole, Inde du Sud). Le rôle de la minéralogie et du climat est étudié grâce à la modélisation. Dans la première partie du travail, les sols (fersialsols, vertisols) et la roche mère (gneiss) sont caractérisés minéralogiquement et chimiquement afin de procéder, dans la seconde partie, à la modélisation des processus. Le modèle géochimique est couplé avec un modèle hydrologique. Premièrement, les processus actuels sont étudiés. Le modèle est calibré grâce à la composition chimique du ruisseau et de la nappe. Les flux d'altération à l'échelle du bassin sont reproduits. Ils mettent en évidence le rôle prépondérant de l'altération des smectites (5% volumique dans les sols) sur le bilan d'altération du bassin. Finalement, des tests de sensibilité à la minéralogie et au climat sont réalisés.

The objective of this thesis is to improve our understanding of the weathering processes of mafic silicate rocks and element speciation and migration in the boreal environments (White Sea basin, North-Western Russia). Specific goals are to i) characterize and describe the mechanisms governing the chemical weathering and mineral formation in subarctic zone, ii) assess the role of the rock lithology (granitic environment vs. basaltic) in trace elements (TE) speciation and organo-mineral colloids formation in surface waters of boreal high latitude river basins, and iii) reveal the pH-dependence of TE speciation in order to predict possible changes in elements bioavailability in natural water due to their acidification caused by environmental changes. The main originality of the work is to combine, for the first time on the same natural objects, the geochemical, isotope, physico-chemical and mineralogical techniques to better understand the factors that control biogeochemical cycling of elements in the subarctic region.; Cette thèse a pour but d'améliorer notre compréhension des processus d'altération des roches mafiques silicatées, de la spéciation des éléments et de leur migration dans le milieu boréal (bassin versant de la mer Blanche, Nord-Ouest de la Russie). Les objectifs principales du travail sont i) de caractériser et décrire les mécanismes responsables de l'altération chimique et de la formation des minéraux dans la zone subarctique, ii) évaluer le rôle de la lithologie (environnement granitique versus basaltique) dans la spéciation des éléments traces (ET) et la formation des colloïdes organo-minéraux dans les eaux de surface des bassins versants boréaux des hautes latitudes, et iii) révéler la dépendance de la spéciation des ET en fonction du pH de la solution pour prédire des changements éventuels dans la bioaccumulation des éléments dans les eaux naturelles à cause de leur acidification. L'originalité de cette thèse est de combiner, pour la première fois sur les mêmes objets naturels, les techniques physico-chimique, minéralogique et isotopique afin de mieux comprendre les facteurs qui contrôlent les cycles biogéochimiques des éléments dans les régions subarctiques.

The objective of this thesis is to improve our understanding of the weathering processes of mafic silicate rocks and element speciation and migration in the boreal environments (White Sea basin, North-Western Russia). Specific goals are to i) characterize and describe the mechanisms governing the chemical weathering and mineral formation in subarctic zone, ii) assess the role of the rock lithology (granitic environment vs. basaltic) in trace elements (TE) speciation and organo-mineral colloids formation in surface waters of boreal high latitude river basins, and iii) reveal the pH-dependence of TE speciation in order to predict possible changes in elements bioavailability in natural water due to their acidification caused by environmental changes. The main originality of the work is to combine, for the first time on the same natural objects, the geochemical, isotope, physico-chemical and mineralogical techniques to better understand the factors that control biogeochemical cycling of elements in the subarctic region.; Cette thèse a pour but d'améliorer notre compréhension des processus d'altération des roches mafiques silicatées, de la spéciation des éléments et de leur migration dans le milieu boréal (bassin versant de la mer Blanche, Nord-Ouest de la Russie). Les objectifs principales du travail sont i) de caractériser et décrire les mécanismes responsables de l'altération chimique et de la formation des minéraux dans la zone subarctique, ii) évaluer le rôle de la lithologie (environnement granitique versus basaltique) dans la spéciation des éléments traces (ET) et la formation des colloïdes organo-minéraux dans les eaux de surface des bassins versants boréaux des hautes latitudes, et iii) révéler la dépendance de la spéciation des ET en fonction du pH de la solution pour prédire des changements éventuels dans la bioaccumulation des éléments dans les eaux naturelles à cause de leur acidification. L'originalité de cette thèse est de combiner, pour la première fois sur les mêmes objets naturels, les techniques physico-chimique, minéralogique et isotopique afin de mieux comprendre les facteurs qui contrôlent les cycles biogéochimiques des éléments dans les régions subarctiques.

The chemical weathering of ultramafic rocks has resulted in eluvial concentration of Pt-group minerals (PGM) in lateritic weathering profiles of southern New Caledonia. The Pt mineralization interpreted as being primary consists of Pt-group minerals included within chromite crystals. The oc- currence of PGM as free particles in the weathering profile results from the supergene dissolution of Pt-bearing chromite (Traore et al. 2008). Following their release in the profile, supergene dissolution processes variably affect the PGM particles. The behavior of Pt-group elements in the weathering profile is characterized by significant loss of Pd and relative enrichment of Pt indicating that Pd is more mobile than Pt in the exogenous cycle. Unstable Pt-Fe-Cu-Pd alloys and PGE oxides undergo chemical and mineralogical changes to acquire the chemical configuration of isoferroplatinum (Pt3Fe), which is the most stable Pt phase in a lateritic environment. The isoferroplatinum phase may also be dispersed throughout the weathering mantle and/or accumulated in the lower parts of profiles ac- cording to a translocation mechanism of residual Pt-rich fine particles driven by percolation of water through the connected pore spaces.

The study of biogeochemical and hydrological cycles in small experimental watersheds on silicate rocks, common for the Temperate Zone, has not yet been widely applied to the tropics, especially humid areas. This paper presents an updated database for a six-year period for the small experimental watershed of the Mengong brook in the humid tropics (Nsimi, South Cameroon). This watershed is developed on Precambrian granitoids (North Congo shield) and consists of two convexo-concave lateritic hills surrounding a large flat swamp covered by hydromorphic soils rich in upward organic matter. Mineralogical and geochemical investigations were carried out in the protolith, the saprolite, the hillside lateritic soils, and the swamp hydromorphic soils. Biomass chemical analyses were done for the representative species of the swamp vegetation. The groundwater was analysed from the parent rock/saprolite weathering front to the upper fringe in the hillside and swamp system. The chemistry of the wet atmospheric and throughfall deposits and the Mengong waters was monitored. In the Nsimi watershed the carbon transfer occurs primarily in an organic form and essentially as colloids produced by the slow biodegradation of the swamp organic matter. These organic colloids contribute significantly to the mobilization and transfer of Fe, Al, Zr, Ti, and Th in the uppermost first meter of the swamp regolith. When the organic colloid content is low (i.e., in the hillside groundwater), Th and Zr concentrations are extremely low (

This thesis was done in collaboration with the French national radioactive waste agency ANDRA. The aim is to contribute to a better understanding of the mechanical behaviour of argillaceous rocks under the influence of aqueous solutions, as they are considered to be a possible host rock for a nuclear waste disposal site. Shale, can depending on the composition, change its mechanical and petrophysical properties in a wide range due to fluid-clay mineral interactions. One and the same shale can be soft or hard, ductile or rigid, permeable or sealing - depending on the environmental conditions the sample is exposed to. Shale can be very sensitive to a change of conditions such as humidity, stress state, temperature, and chemical potential gradients. One of the most obvious shale reactions is the swelling and shrinking as a function of it's saturation and the chemical potential gradient in the fluid system. Theses volume changes also sometimes alter other properties. Depending on the nature and the concentration of a liquid, a shale can either shrink or swell when in contact with a liquid. The material may sometimes also disperse in the liquid and deteriorate completely. An understandable description of the clay-minerals from the site of Est is given. The physicochemical micro mechanism of the fluid solid interaction such as adsorption, absorption, capillarity and osmosis are also presented. The possible consequences of these mechanisms on the macro mechanical behaviour, such as swelling and shrinking, crack induction and others was analysed. X-ray microfocus technology was introduced and used to analyse shale under different environmental conditions. The advantage of this technology is it's non-destructive character. The preparation of classical thin cross section is a rather inappropriate method, concerning micro cracks and deterioration in shale, because of the grinding of the material. A solution test was conducted to qualitatively observe the real-time reaction of the shale, from the site of Est, when in contact with different aqueous solutions and under uniaxial load. The cracking as well as the strain and the general behaviour of the material was investigated by using the X-ray μRG technology while the material was immersed in a solution. It could be shown, that the deterioration, the development of micro cracks and the strain are partially governed by the ion concentration and the ion species of the solution. In the kinetic test arrangement the shale was exposed to different relative humidity and uniaxial load conditions. A computer controlled air conditioning system, with online data transfer of the axial strain and the environmental parameters, was used. The relation between environmental humidity, axial strain, axial load condition and micro cracks was analyzed. X-ray microfocus technology was used to take images of the specimen before and after the test. The material was tested in a range of relative humidity from 5% to 99%, in order to evaluate the influence of the humidity on the crack and strain behaviour. A cyclical test was conducted to asses the crack sensitivity in a range from 35% RH to 75% RH. Finally a combined test was realized, to determine whether the material reacts to pure water in a different way after being saturated in a humid environment, compared to its reaction to water in its initial saturation state. The material was initially exposed to 5% and 99% relative humidity and subsequently immersed into pure water. A hydration phenomenon was discovered through this test, which is believed to be of importance with reference to commonly applied testing procedures.; Cette thèse a été réalisée en coopération avec ANDRA, l'agence nationale française des déchets radioactives. Son objectif est de donner une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des roches argileuses sous l'influence de solutions aqueuses, en admettant qu'elles sont considérées comme des roches susceptibles d'héberger des déchets nucléaires. L'ardoise peut, selon sa composition, modifier dans un large domaine ses propriétés mécaniques et pétro-physiques à cause des interactions minérales de la glaise liquide. L'ardoise peut être molle ou dure, extensible ou rigide, perméable ou imperméable et ce selon les conditions environnementales auxquelles elle est exposée. Elle peut être très sensible aux changements des conditions environnantes, comme par exemple l'humidité, la contrainte, la température et les gradients du potentiel chimique. Une des réactions les plus apparentes de l'ardoise est le gonflement et le dégonflement comme résultat de sa saturation et des gradients du potentiel chimique dans le système liquide. Ces variations de volume modifient parfois d'autres propriétés. Selon la consistance et la concentration d'un liquide, l'ardoise peut soit gonfler soit se dégonfler en entrant en contact avec un liquide. Le matériau peut aussi se dissoudre dans le liquide et se désintégrer complètement. Une description compréhensible des minéraux argileux du site de l'Est a été élaborée. Les micromécanismes physico-chimiques de l'interaction liquide-solide, comme l'adsorption, l'absorption, la capillarité et l'osmose y sont également présentés. Les conséquences possibles de ces mécanismes sur le comportement macro-mécanique, comme le gonflement et le dégonflement, fissuration et autres ont également été analysées. La technologie des rayons X en microfocus a été introduite et utilisée pour analyser l'ardoise dans des conditions environnementales différentes. L'avantage de cette méthode est son caractère nondéstructif. Dû à la friabilité du matériau, la préparation des lames minces classiques est une méthode inappropriée pour analyser les micro-fissures et la désintégration de l'ardoise. Les solutions ont été examinées pour observer la réaction en temps réel de l'ardoise dans le site de l'Est quand elle entre en contact avec différentes solutions aqueuses et sous charge uniaxial. La désintégration et la déformation ainsi que les propriétés générales de ce matériau ont été analysées en utilisant la technologie des rayons X μRG en immergeant le matériau dans une solution. On a pu constater que la désintégration, le développement des cracks et la déformation dépendent en partie de la concentration des ions ainsi que des types des ions de la solution. Lors d'un test cinétique l'ardoise a été exposée à des degrés différents d'humidité relative et à des conditions de pressions uniaxiales. Une enceinte climatique électronique, contrôlée par une ordinateur a été utilisée pour créer des degrés d'humidité différents et on a transféré directement les résultats de la déformation axiale et des paramètres environnementaux. La relation entre l'humidité environnementale, la déformation axiale, la charge axiale et les micro fissures a été analysée. La technologie des rayons X en microfocus a été utilisée pour radiographier des spécimens avant et après les essais. Le matériau a été testé sous une humidité relative de 5% à 99%, pour évaluer l'influence de l'humidité sur le comportement des micro fissures et de la déformation. Un test cyclique a été développé afin de définir le degré de friabilité dans un secteur entre 35% et 75% d'humidité relative. Finalement, un test combiné a été réalisé afin de comparer la réaction dans l'eau pure d'un matériau saturé dans un environnement humide avec sa réaction dans l'eau en étant dans son état initial de saturation. Le matériau a été d'abord exposé à une humidité relative de 5% et 99% et ensuite immergé dans l'eau pure. Grâce à ce test on a découvert un phénomène d'hydratation qui pourrait être important pour les procédures des essais normalement appliquées.

This thesis was done in collaboration with the French national radioactive waste agency ANDRA. The aim is to contribute to a better understanding of the mechanical behaviour of argillaceous rocks under the influence of aqueous solutions, as they are considered to be a possible host rock for a nuclear waste disposal site. Shale, can depending on the composition, change its mechanical and petrophysical properties in a wide range due to fluid-clay mineral interactions. One and the same shale can be soft or hard, ductile or rigid, permeable or sealing - depending on the environmental conditions the sample is exposed to. Shale can be very sensitive to a change of conditions such as humidity, stress state, temperature, and chemical potential gradients. One of the most obvious shale reactions is the swelling and shrinking as a function of it's saturation and the chemical potential gradient in the fluid system. Theses volume changes also sometimes alter other properties. Depending on the nature and the concentration of a liquid, a shale can either shrink or swell when in contact with a liquid. The material may sometimes also disperse in the liquid and deteriorate completely. An understandable description of the clay-minerals from the site of Est is given. The physicochemical micro mechanism of the fluid solid interaction such as adsorption, absorption, capillarity and osmosis are also presented. The possible consequences of these mechanisms on the macro mechanical behaviour, such as swelling and shrinking, crack induction and others was analysed. X-ray microfocus technology was introduced and used to analyse shale under different environmental conditions. The advantage of this technology is it's non-destructive character. The preparation of classical thin cross section is a rather inappropriate method, concerning micro cracks and deterioration in shale, because of the grinding of the material. A solution test was conducted to qualitatively observe the real-time reaction of the shale, from the site of Est, when in contact with different aqueous solutions and under uniaxial load. The cracking as well as the strain and the general behaviour of the material was investigated by using the X-ray μRG technology while the material was immersed in a solution. It could be shown, that the deterioration, the development of micro cracks and the strain are partially governed by the ion concentration and the ion species of the solution. In the kinetic test arrangement the shale was exposed to different relative humidity and uniaxial load conditions. A computer controlled air conditioning system, with online data transfer of the axial strain and the environmental parameters, was used. The relation between environmental humidity, axial strain, axial load condition and micro cracks was analyzed. X-ray microfocus technology was used to take images of the specimen before and after the test. The material was tested in a range of relative humidity from 5% to 99%, in order to evaluate the influence of the humidity on the crack and strain behaviour. A cyclical test was conducted to asses the crack sensitivity in a range from 35% RH to 75% RH. Finally a combined test was realized, to determine whether the material reacts to pure water in a different way after being saturated in a humid environment, compared to its reaction to water in its initial saturation state. The material was initially exposed to 5% and 99% relative humidity and subsequently immersed into pure water. A hydration phenomenon was discovered through this test, which is believed to be of importance with reference to commonly applied testing procedures.; Cette thèse a été réalisée en coopération avec ANDRA, l'agence nationale française des déchets radioactives. Son objectif est de donner une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des roches argileuses sous l'influence de solutions aqueuses, en admettant qu'elles sont considérées comme des roches susceptibles d'héberger des déchets nucléaires. L'ardoise peut, selon sa composition, modifier dans un large domaine ses propriétés mécaniques et pétro-physiques à cause des interactions minérales de la glaise liquide. L'ardoise peut être molle ou dure, extensible ou rigide, perméable ou imperméable et ce selon les conditions environnementales auxquelles elle est exposée. Elle peut être très sensible aux changements des conditions environnantes, comme par exemple l'humidité, la contrainte, la température et les gradients du potentiel chimique. Une des réactions les plus apparentes de l'ardoise est le gonflement et le dégonflement comme résultat de sa saturation et des gradients du potentiel chimique dans le système liquide. Ces variations de volume modifient parfois d'autres propriétés. Selon la consistance et la concentration d'un liquide, l'ardoise peut soit gonfler soit se dégonfler en entrant en contact avec un liquide. Le matériau peut aussi se dissoudre dans le liquide et se désintégrer complètement. Une description compréhensible des minéraux argileux du site de l'Est a été élaborée. Les micromécanismes physico-chimiques de l'interaction liquide-solide, comme l'adsorption, l'absorption, la capillarité et l'osmose y sont également présentés. Les conséquences possibles de ces mécanismes sur le comportement macro-mécanique, comme le gonflement et le dégonflement, fissuration et autres ont également été analysées. La technologie des rayons X en microfocus a été introduite et utilisée pour analyser l'ardoise dans des conditions environnementales différentes. L'avantage de cette méthode est son caractère nondéstructif. Dû à la friabilité du matériau, la préparation des lames minces classiques est une méthode inappropriée pour analyser les micro-fissures et la désintégration de l'ardoise. Les solutions ont été examinées pour observer la réaction en temps réel de l'ardoise dans le site de l'Est quand elle entre en contact avec différentes solutions aqueuses et sous charge uniaxial. La désintégration et la déformation ainsi que les propriétés générales de ce matériau ont été analysées en utilisant la technologie des rayons X μRG en immergeant le matériau dans une solution. On a pu constater que la désintégration, le développement des cracks et la déformation dépendent en partie de la concentration des ions ainsi que des types des ions de la solution. Lors d'un test cinétique l'ardoise a été exposée à des degrés différents d'humidité relative et à des conditions de pressions uniaxiales. Une enceinte climatique électronique, contrôlée par une ordinateur a été utilisée pour créer des degrés d'humidité différents et on a transféré directement les résultats de la déformation axiale et des paramètres environnementaux. La relation entre l'humidité environnementale, la déformation axiale, la charge axiale et les micro fissures a été analysée. La technologie des rayons X en microfocus a été utilisée pour radiographier des spécimens avant et après les essais. Le matériau a été testé sous une humidité relative de 5% à 99%, pour évaluer l'influence de l'humidité sur le comportement des micro fissures et de la déformation. Un test cyclique a été développé afin de définir le degré de friabilité dans un secteur entre 35% et 75% d'humidité relative. Finalement, un test combiné a été réalisé afin de comparer la réaction dans l'eau pure d'un matériau saturé dans un environnement humide avec sa réaction dans l'eau en étant dans son état initial de saturation. Le matériau a été d'abord exposé à une humidité relative de 5% et 99% et ensuite immergé dans l'eau pure. Grâce à ce test on a découvert un phénomène d'hydratation qui pourrait être important pour les procédures des essais normalement appliquées.

International audience; The long‐term effects of intermittent flooding on soil properties were studied in field experiments on a Vertisol cropped with rice in Senegal. The dominant clay minerals were smectite and kaolinite. When the soil was reduced after flooding, its cation exchange capacity (CEC) increased to twice that of its oxidized, unflooded state. Mössbauer spectroscopy showed an increase in smectite structural FeII upon reduction, which explained a part of the increase in CEC. The rest of the increase was attributed to the removal of iron oxyhydroxide coatings by reductive dissolution. The reduction and dissolution of oxides under the field conditions were substantiated by analysis of the surfaces of vermiculites buried in the Ap horizons of the cropped and the non‐cropped soils. The redox‐induced CEC changes were found to be reversible after 22 cycles of rice cropping. Nevertheless, the structural Fe and free Fe contents of the rice field Ap horizon were less than those of soil in uncropped neighbouring land, suggesting that inundation induced weathering and eluviation of the minerals. The observed changes in CEC and related redox reactions may substantially modify proton, anion and cation balances in intermittently flooded soils.

Due to the scarcity of water resources in semiarid sedimentary basins, hill reservoirs are often constructed torechargegroundwaterandlimitrunoffinducedwaterloss.TheimpactofsuchreservoirsongroundwaterchemistryisinvestigatedintheaquifersoftheElGouazinewatershed,CentralTunisia.Threegroundwatertypesarerecognised,Ca–HCO 3 ,Na–ClandCa–SO 4 .Thestrongsimilaritybetweenhostrockandgroundwaterchemistriesindicatessig-nificantrock–waterinteraction.Aflowpath,alongwhichthechemicalcompositionofthegroundwaterevolves,canbeidentified using the contrast in stable isotope signature between upstream and downstream groundwater. Shallowupstreamgroundwaterisrechargedbytheinfiltrationofrainwaterwiththerateofrechargestronglylinkedtothepermeability of the host lithology. Calcium and HCO 3 are supplied to an alluvial aquifer from a more rapidlyrechargedlimestoneaquiferwiththeconcentrationofCaandHCO 3 ionsdecreasingbydilution.ThealluvialaquiferisalsoenrichedinCaandSO 4 duringthedownstreamflowofgroundwaterthroughgypsiferousmaterials.Thereisevi-dence of mixing between meteoric groundwater and evaporated reservoir water. Below the reservoir and partlyresponsibleforreservoirleakageisasandyaquifer,formedbyweatheringanderosionofasandstonehostwhichalsosupplieswatertothealluvialaquifer.# 2002ElsevierScienceLtd.Allrightsreserved.1.IntroductionA perennial problem for farmers and herdsman insemiaridareaswithoutpermanentriversisthescarcityofwaterowingtothelowanderraticrainfall.Inthelastcentury,globalpopulationexpansionhastremendouslyincreased the pressure on water resources. To securewater supply and intensify agricultural production,water harvesting is traditionally used to combat theproblemsofvaryingrainfallratesandpopulationden-sities.One technique of water harvesting, floodwater har-vesting(FWH),alsocalledlargecatchmentwaterhar-vesting or spate irrigation, is widely developed. Whenfloodwaterisharvestedinthestreambed,thewaterflowisdammedandstoredintemporaryorpermanentsur-face reservoirs. Water is forced to infiltrate and,asaresult,torechargetheaquifer,withrechargeconcentratedmainly in the valley downstream from the reservoir(Prinz,1999).FWHisarelativelyinexpensivetechniqueprovidingwaterforthedevelopmentofagricultureandagroforestry, and reducing the use of other valuablewater resources such as groundwater. Water supply isnotalwaysevenandsecureduringtheyeardependingontheclimaticvariability.Largeevaporationlossesandlossofstoragebysiltationandpollutionarethemainlimitations of FWH. Social problems like conflictbetweenwaterusersareafurtherdrawbacktothisstyleofwaterharvesting.IntheMediterraneanbasin,waterharvestingplayedan important role in ancient civilisations such as theRomanandEgyptianempires(Prinz,1999).Duringthe20thcentury,moderntechniques(groundwaterdrilling,largereservoirconstructionetc.),whicharefavouredbygovernmentpolicy,slowlyreplacedtraditionalharvest-ing techniques. High demands for water during theagricultural growing season, which coincides with thedryperiodoftheMediterraneanclimate,hasresultedinthe depletion of the groundwater table in some areas.Thelowrenewalrateofgroundwaterresourcesandthe

International audience; In the Serra do Mar region, in southeastern Brazil, the soil mantle is mainly characterised by (i) a gibbsitic saprolite, (ii) various kaolinitic horizons within the gibbsitic material, (iii) kaolinito-gibbsitic topsoil horizons. This organisation does not match with the thermodynamic stability of gibbsite and kaolinite accompanying the solution percolation through soil profiles. A study of the micromorphological, mineralogical and chemical properties of the soil mantle reveals that this organisation arises from the in situ development of the soil from the crystalline bedrock. The bauxitic weathering of the bedrock, even if it is rich in quartz, can be explained by a fast renewal of the solutions and/or a high solubility of the kaolinite. Recycling of Si and Al by the forest can maintain a dynamic equilibrium of Kaolinite in the topsoil horizons, as observed in Amazonia. The kaolinitic compact horizons evolve upslope at the expend of the gibbsitic material. At the contact between kaolinitic and gibbsitic material, dissolution patterns of quartz and gibbsite are observed, indicating that this evolution is in process. These observations and the organisation of the soil mantle set the problem of the apparent stability of gibbsite and kaolinite in this environment. Various assumptions that could explain this organisation of the soil mantle are discussed. Changes in the activity of water due to the pore size diminution, and displacement of the gibbsite-kaolinite equilibrium appear insufficient to explain the stability of kaolinite. However, it could be alloted to the slow down of water flows in the soil mantel. Lastly, the eventual role of the complexing organic matter is presented. More investigations on the biogeochemical cycle of Si and Al and on the physico-chemical processes at the soil solution-mineral interface are necessary to explain the stability and dynamic of gibbsite and kaolinite in this environment.

Le Mont Cameroun est un volcan actif situé en bordure du continent africain. Le climat tropical humide régnant sur ses flancs crée des conditions privilégiées pour l'étude des processus d'altération des basaltes. L'altération chimique a_ d'abord été examinée dans des coulées massives (d'âge < 100 ans) puis dans des sols formés à partir de dépôts pyroclastiques récents (810 - 4530 ans). Les coulées massives ne montrent pas de transformations chimiques notables liées à l'altération, ainsi qu'en témoignent les concentrations en éléments majeurs et traces et les isotopes du Sr, Nd, Pb et' U. Toutefois, deux processus associés à l'interaction eau/roche se produisent à la surface des coulées: (1) un échange de cations entre les ions Na+ de la lave et les ions H+ des eaux d'altération et (2) une oxydation partielle du . Fe2+ en Fe3+. Ces modifications chimiques restent très limitées au regard des précipitations dans la zone d'étude (2"à 12 m/an). Nos résultats démontrent que les effets de l'altération sont négligeables sur la composition chimique de laves basaltiques massives soumises à des conditions tropicales humides sur une période de 100 ans. Plus perméables, les sols formés à partir de dépôts pyroclastiques constituent un matériel plus réactif vis-à-vis des solutions d'altération. Ces sols sont significativement enrichis en Cs, Ba, Pb, U, Th, P et appauvris en Na, K, Rb, Mg, Ca, Sr, Ni, Co et Si. Les enrichissements élémentaires, ainsi que les variations isotopiques du Sr, Nd et Pb dans les horizons superficiels, s'expliquent par l'adjonction périodique de poussières sahariennes. Nous montrons que la proportion massique d'aérosols sahariens dans les sols n'excède pas 7%. Les appauvrissements élémentaires résultent de l'hydrolyse des minéraux magmatiques. L'intensité de l'altération ne dépend pas de l'âge des dépôts pyroclastiques mais du temps pendant lequel ils . restent en surface avant d'être recouverts par des laves plus récentes et des conditions paléoclimatiques., no abstract

Core MD77-169, located in the Andaman Sea, is characterized by eNd(0) ranging between −9.5 and −11, implying that the Irrawaddy River is the main contributor of detrital material. The pedogenic clays (smectite and kaolinite) to primary mineral (feldspar, quartz, illite and chlorite) ratios show strong precessional cycles, suggesting that they are controlled by past changes in the monsoon intensity. Wet periods of summer monsoon reinforcement are characterized by the increase of chemical weathering and/or physical erosion of the Irrawaddy plain soils.

This paper aims to improve our understanding of chemical weathering processes and element transport mechanisms in the humid tropical environments. We studied the Nyong River basin (27,800 km2) located on the northwestern part (Ntem Complex) of the Congo craton (central Africa). The dissolved concentrations (i.e.

Dans la région birimienne de Piéla, l'or est associé à des filons de quartz d'une centaine de mètres de longueur qui se situent dans une large zone de cisaillement. La présence d'or a également été mise en évidence dans les matériaux superficiels. Ceux-ci sont étudiés dans deux plaines d'épandage présentant des contextes géomorphologiques différents. Un site proximal, où l'or est mal trié, présente des particules peu évoluées avec une faible proportion de particules évoluées héritées de formations superficielles anciennes. Un site distal, situé à 2,5 km de la minéralisation primaire, piège des particules d'or grossières, de forme très évoluées malgré la modicité du transport. (Résumé d'auteur)

The aim of this study was to give some new constrains on the Himalayan erosion, using the geochernistry of dissolved and particulate matter carried by Himalayan rivers. The main results are : - The supended load is not representative of the total erosion load. For the Ganges-Brahmaputra (G-B), it represents less than 50% of the total particulate discharge. The total erosion in the G-B is therefore 2.4 ± 0.5 109 ton/yr. - The location of intense erosion corresponds to the location of heavy rain in the range or at the G-B scale. The erosion rate are 3.4 ± 0.7 mm/yr. for the Brahmaputra Himalaya and 2.3 ± 0.6 for the Ganges Himalaya while the run off of these 2 domains are 2.1 and 1.2 m/yr., respectively. In central Nepal, erosion rates follow the climatic contrast between the south and the North flank of the range : the erosion of the South flank of the high range is more than 6 times higher than that of the North flank.- The highest erosion rate is located just above the crustal ramp of the main Himalayan thrust, bellow the heaviest rain and on glaciated terranes. Tectonic convergence and the geometry of the crustal thrust focus the vertical uplift in the narrow zone of the south flank of the high range, where the erosion is twice more important than everywhere else. - The Himalayan erosion is buffered by physical processes. For the G-B, more than 55% of the eroded carbonate are carried by the particulate phase and no more than 1.3% of the eroded silicate have been dissolved. - The high erosion rate acts as a restriction of the weathering. In the south flank of the high range, where the erosion rate is the highest, the weathering of rocks is the lowest. This result implies that there is not a general and positive relationship between tectonic and weathering. This link is even more complex for the whole orogenie process since the weathering of highly divided material in the foreland basin has to be taken into account. - The alkalinity flux corresponding to silicate weathering is 2. 7 1011 mol/yr. corresponding to 2.3% of the global flux. The budget of the weathering implies a dominant contribution of the carbonate dissolution to the riverine chemistry and that weathered silicate are mostly sodic. The long term atmospheric co2 consumption by silicate weathering has been estimated to be 6.4 10 10 mol/yr. for the whole G-B. - 14 Eq% of the alkalinity corresponds to an abiotic alteration. The main is the sulfide oxidation that produces around 70% of the dissolved sulfate load of the G-B. Some metamorphic C02 degassing, along Tibetan graben account for less than 1% of the who le alkalinity, but is loc ally significant. - Dissolved Sr budget and silicate alkalinity budget are uncoupled. An incongruent dissolution of carbonate in the Tibetan part of the range is the main source of dissolved Sr while the small weathering of old crustal terranes (> 2Ga) on the south flank acts as a 87Sr spike for the Himalayan rivers. The G-B (6.5 108 mol/yr. of dissolved Sr with 87Sr/86Sr- 0.730) plays a key role of the Sr oceanic budget but has a few impact on the alkalinity. - The global impact on the carbon cycle by the Himalayan erosion lies in its ability to preserve and bury organic carbon. This burial is one order of magnitude higher than the long term atmospheric CO2 consumption by silicate weathering and represents 5% of the global C burial. This enhanced C removal from the ocean-atmosphere reservoir by the erosion of the Himalaya could be sufficient to destabilize the global carbon cycle., L'étude de la géochimie des particules exportées par les rivières himalayennes ainsi que la chimie des éléments dissous ont permis de préciser la quantification du couplage entre la tectonique active, caractéristique de l'Himalaya et le climat ainsi que de définir les principaux processus qui caractérisent l'érosion actuelle de la chaîne himalayenne. Les caractéristiques principales de l'érosion de la chaîne himalayenne sont : - Un important fractionnement minéralogique entre la matière en suspension et la charge de fond des rivières. Pour l'ensemble du Gange-Brahmapoutre (G-B), le transport par les MES est < 50% de l'érosion totale qui est de 2.4 ± 0.5 109 tonnes/an pour le bassin du G-B. - La corrélation entre le taux d'érosion et l'intensité annuelle des précipitations, tant a l'échelle des larges bassins (G-B) qu'à l'intérieur de la chaîne. Le taux d'érosion de la chaîne est de 2.3 ± 0.6 mm/an pour la partie drainée par le Gange et de 3.4 ± 0.7 mm/an pour celle drainée par le Brahmapoutre alors que les écoulements spécifiques des parties himalayennes de ces fleuves sont respectivement de 1.2 et 2.1 m/an. Au Népal central, le flanc sud, soumis aux précipitations de mousson, s'érode plus de 6 fois plus vite que le flanc nord, soumis à un climat aride et sec. - Un taux maximal d'érosion physique localisée à l'endroit où la surrection tectonique, les précipitations et les glaciers sont les plus importants. C'est à l'aplomb de la rampe crustale du chevauchement himalayen (MHT) que se trouve la haute chaîne, les plus fortes précipitations et les glaciers. A cet endroit, l'érosion physique est au moins 2 fois plus élevée que dans le reste de la chaîne. Une érosion dominée par le broyage mécanique et non l'altération et la pédogenèse. Pour l'ensemble du G-B, plus de 55% des carbonates sont érodés et transportes sous forme particulaire et seulement 1.3% des silicates sont dissous. - La limitation de l'altération par la forte érosion physique. Le flanc sud de la haute chaîne est caractérisé par la plus faible altération et la plus forte érosion. Dans la chaîne, le couplage tectonique-altération montre un seuil au delà duquel la tectonique limite l'altération. L'altération du matériel himalayen a principalement lieu dans le bassin d'avant chaîne. - Le flux d'alcalinité liée a l'altération des silicates est de 2.7 10 11 mol/an ce qui représente 2.3% du flux global. Le bilan de l'altération implique une forte dominance de l'altération des carbonates et un caractère surtout sodique des silicates dissous. La consommation a long terme de C02 atmosphérique par l'altération dans le bassin du G-B est de 6.4 10 10 mol/an. - Une altération abiotique qui représente 14 Eq% de l'alcalinité. L'oxydation des sulfures des séries sédimentaires, principalement, dans la partie tibétaine de la chaîne produit 70% des sulfates dissous du G-B. Des émanations de C02 métamorphique, lie à la décarbonatation en profondeur, peuvent localement contribuer à l'altération. - Le découplage du budget du Sr dissout et celui de l'alcalinité liée aux silicates. L'altération des carbonates dans la partie aride de la chaîne est in congruente et libère une quantité importante de Sr faiblement radiogénique alors qu'une faible altération des terrains silicates anciens (> 2Ga) joue le rôle de Spike de 87Sr. Ainsi le G-B (6.5 108 mol/an de Sr et un 87Sr/86Sr- 0.730) a un impact primordial sur le budget océanique du Sr. - La prépondérance de l'enfouissement de C organique par rapport à l'altération vis à vis du cycle du carbone. L'érosion physique de l'orogenèse maintient des taux de sédimentation très élevés dans le bassin d'avant chaîne et le cône du Bengale. L'enfouissement et la préservation de carbone organique actuel est d'un ordre de grandeur plus élevée que la consommation de C02 atmosphérique via l'altération. Elle représente une faible quantité (5%) de l'enfouissement global, cependant suffisante pour engendrer une perturbation dans le cycle naturel du carbone.