Déséquilibres radioactifs et Altération - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2017

Déséquilibres radioactifs et Altération

Abstract

Altération et déséquilibres radioactifs sont au cœur de ce manuscrit. La question de l'altération des roches et des paramètres de forçage (climat, tectonique, géomorphologie, activités humaines) susceptibles de l'influencer alimente les débats de la communauté scientifique depuis plusieurs décennies, au sein desquels l’aspect temporel, c’est-à-dire la cinétique et la durée des processus, apparait comme un paramètre clé. Parmi les différentes approches développées ces dernières années, les déséquilibres radioactifs des chaînes de l’uranium et du thorium ont démontré leur intérêt pour quantifier l’intensité et la cinétique d’altération à différentes échelles spatiales et temporelles. Cependant, l’application de cette méthode dans les milieux complexes tels que les sols reste un challenge car ces derniers sont constitués de plusieurs fractions, ayant elles-mêmes des origines, des stades de formation et des réactivités différents. Ainsi, l’analyse globale du sol produit des signatures isotopiques généralement difficiles à interpréter. De plus, l’utilisation des déséquilibres radioactifs dans des systèmes ouverts tels que les sols repose actuellement sur un modèle décrivant la variation du nombre de radionucléides dans l’échantillon par trois processus : la radioactivité , un lessivage du nucléides hors de l’échantillon lors de l’altération du minéral, et un apport éventuel de nucléides adsorbés et/ou coprécipités à partir des solutions en contact avec les solides. Alors que le premier processus (radioactivité) est parfaitement décrit par des constantes connues, les deux suivants impliquent des constantes de lessivage ou d’apport à priori inconnues, rendant le modèle mathématique souvent sous-contraint, dont découle une gamme assez large de solutions possibles. L'objectif des travaux que j'ai entrepris au cours de ces dernières années est d’explorer la possibilité d'améliorer l'utilisation des déséquilibres radioactifs pour obtenir des informations temporelles dans des systèmes ouverts tels que les sols, via des approches complémentaires: simplification du modèle, utilisation de différents chronomètres sur des gammes de temps variées et étude expérimentale des mécanismes de fractionnement U/Th/Ra. La première partie de ce manuscrit porte ainsi sur la validation de l'utilisation de ces chronomètres dans des sols recouverts de végétation. Ces travaux ont cependant mis en évidence l’impact sur certains nucléides de processus pédogéniques se déroulant sur des gammes de temps très variables, souvent en lien avec la végétation, et aboutissant à des signaux isotopiques brouillés. L’utilisation de nouveaux chronomètres, tels que les nucléides de courtes périodes, permettant d'identifier et caractériser des phénomènes "hautes fréquences" (caractérisés par des constantes de temps courtes, de l'ordre de l’année à la centaine d’années), est alors apparue comme une nécessité. La seconde partie aborde les possibilités d'amélioration du modèle via une réduction du nombre d'inconnues. Ces travaux s'orientent notamment vers la séparation et l’analyse de phases minérales spécifiques des sols, porteuses de différentes informations temporelles. Enfin, un troisième chapitre s'intéresse à la caractérisation de la mobilité et du piégeage des radionucléides dans la zone critique, par l'étude de systèmes naturels ou des approches plus expérimentales.
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tel-04240754 , version 1 (13-10-2023)

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  • HAL Id : tel-04240754 , version 1

Cite

Sophie Rihs. Déséquilibres radioactifs et Altération. Interfaces continentales, environnement. Université de Strasbourg, 2017. ⟨tel-04240754⟩
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