Chapitre I : Synthèse bibliographique
11
1-4-1-3 Les transformations chimiques des phases minérales :
De nombreuses transformations chimiques entrent en jeu au sein de la colonne sédimentaire et
contribuent activement à sa dynamique et à son évolution. Ces processus induisent des réactions
complexes entre la phase particulaire et la phase liquide (Lesven, 2008).
L’interface eau-sédiment sépare deux milieux aux propriétés radicalement différentes. Ce
passage d’un milieu liquide à un milieu mi solide-mi liquide, qui limite les processus de
diffusion, entraîne l’apparition de gradients de concentration importants qui sont liés à la
production et à la consommation d’espèces chimiques de chaque côté de cette barrière (Clarisse,
2003).Les caractéristiques sédimentaires peuvent être modifiées par les réactions
d’oxydoréduction détaillées précédemment ainsi que par des processus chimiques complexes
entre les particules solides et les eaux interstitielles. Ces réactions vont jouer un rôle important
dans la distribution et la biodisponibilité des espèces chimiques au sein du sédiment.
1-4-1-3-1Les réactions de précipitation :
Ce processus correspond à la cristallisation de solides à partir d’éléments dissous dans les eaux
interstitielles. Il requiert un apport suffisant d’ions en solution ainsi que des réactions de surface
(adsorption, nucléation) et induit l’incorporation d’éléments dans le réseau cristallin. La
composition de la surface est modifiée à la suite de l’apparition d’une nouvelle phase dont la
composition varie continûment entre celle du solide original et celle du précipité du soluté de
surface (Sigg et al, 2001). Un grand nombre de minéraux sont concernés par les réactions de
précipitation dans le sédiment. On peut ainsi citer les carbonates (calcite, dolomite), les silicates,
les minéraux argileux, les minéraux ferrifères (oxydes comme la sidérite et l’hématite, sulfures
comme la pyrite).
1-4-1-3-2 La (co)précipitation :
Elle concerne les processus d’incorporation (ou de combinaison) de composes solubles présents
dans l’environnement d’un cristal en formation (Krauskopf and Bird, 1995).La solution n’est
alors pas saturée en espèce co-précipitée.
L’IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) définit la coprécipitation comme
l’adsorption d’une espèce soluble à la surface d’un minéral en formation. Ce phénomène est très
important pour les métaux à l’état de trace dans la colonne sédimentaire.
1-4-1-3-3 Les réactions de recristallisation :
Cette modification cristallographique d’un composé s’effectue sans changement dans la
composition chimique et fait évoluer le minéral vers une structure plus stable. Il en est ainsi, par
exemple, pour la recristallisation de l’aragonite (orthorhombique) en calcite (trigonale à réseau
rhomboédrique).
1-4-1-3-4 Les réactions de dissolution :
Ce processus participe à la modification de la composition minéralogique des sédiments et
contribue à la cristallisation de nouvelles phases grâce au renouvellement des espèces en
solution. Les phases carbonatées et sulfurées sont particulièrement concernées par ce phénomène
de dissolution.
1-4-2 La diagenèse tardive :
Enfin, la diagenèse ayant lieu à des températures supérieures à 70°C, que nous appelons «
diagenèse tardive » (mesodiagenesis sensu Morad et al, 2000 ; late diagenesis sensu Hendry,
2002) correspond à la fenêtre à huile, zone où la température est suffisamment élevée pour
générer des hydrocarbures par la maturation (décarboxylation) de la matière organique. En
conséquence, elle a reçu beaucoup d’attention, principalement dans le cadre de l’étude de
réservoirs d’hydrocarbures (Andrews-Speed et al, 1984 ; Curtis, 1987 ; Choquette et James,
1990 ; Hollis et Walkden, 1996 ; Heydari, 1997; Heasley et al, 2000 ; Esteban et Taberner, 2003
et Schneider et al, 2008).
11
1-4-1-3 Les transformations chimiques des phases minérales :
De nombreuses transformations chimiques entrent en jeu au sein de la colonne sédimentaire et
contribuent activement à sa dynamique et à son évolution. Ces processus induisent des réactions
complexes entre la phase particulaire et la phase liquide (Lesven, 2008).
L’interface eau-sédiment sépare deux milieux aux propriétés radicalement différentes. Ce
passage d’un milieu liquide à un milieu mi solide-mi liquide, qui limite les processus de
diffusion, entraîne l’apparition de gradients de concentration importants qui sont liés à la
production et à la consommation d’espèces chimiques de chaque côté de cette barrière (Clarisse,
2003).Les caractéristiques sédimentaires peuvent être modifiées par les réactions
d’oxydoréduction détaillées précédemment ainsi que par des processus chimiques complexes
entre les particules solides et les eaux interstitielles. Ces réactions vont jouer un rôle important
dans la distribution et la biodisponibilité des espèces chimiques au sein du sédiment.
1-4-1-3-1Les réactions de précipitation :
Ce processus correspond à la cristallisation de solides à partir d’éléments dissous dans les eaux
interstitielles. Il requiert un apport suffisant d’ions en solution ainsi que des réactions de surface
(adsorption, nucléation) et induit l’incorporation d’éléments dans le réseau cristallin. La
composition de la surface est modifiée à la suite de l’apparition d’une nouvelle phase dont la
composition varie continûment entre celle du solide original et celle du précipité du soluté de
surface (Sigg et al, 2001). Un grand nombre de minéraux sont concernés par les réactions de
précipitation dans le sédiment. On peut ainsi citer les carbonates (calcite, dolomite), les silicates,
les minéraux argileux, les minéraux ferrifères (oxydes comme la sidérite et l’hématite, sulfures
comme la pyrite).
1-4-1-3-2 La (co)précipitation :
Elle concerne les processus d’incorporation (ou de combinaison) de composes solubles présents
dans l’environnement d’un cristal en formation (Krauskopf and Bird, 1995).La solution n’est
alors pas saturée en espèce co-précipitée.
L’IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) définit la coprécipitation comme
l’adsorption d’une espèce soluble à la surface d’un minéral en formation. Ce phénomène est très
important pour les métaux à l’état de trace dans la colonne sédimentaire.
1-4-1-3-3 Les réactions de recristallisation :
Cette modification cristallographique d’un composé s’effectue sans changement dans la
composition chimique et fait évoluer le minéral vers une structure plus stable. Il en est ainsi, par
exemple, pour la recristallisation de l’aragonite (orthorhombique) en calcite (trigonale à réseau
rhomboédrique).
1-4-1-3-4 Les réactions de dissolution :
Ce processus participe à la modification de la composition minéralogique des sédiments et
contribue à la cristallisation de nouvelles phases grâce au renouvellement des espèces en
solution. Les phases carbonatées et sulfurées sont particulièrement concernées par ce phénomène
de dissolution.
1-4-2 La diagenèse tardive :
Enfin, la diagenèse ayant lieu à des températures supérieures à 70°C, que nous appelons «
diagenèse tardive » (mesodiagenesis sensu Morad et al, 2000 ; late diagenesis sensu Hendry,
2002) correspond à la fenêtre à huile, zone où la température est suffisamment élevée pour
générer des hydrocarbures par la maturation (décarboxylation) de la matière organique. En
conséquence, elle a reçu beaucoup d’attention, principalement dans le cadre de l’étude de
réservoirs d’hydrocarbures (Andrews-Speed et al, 1984 ; Curtis, 1987 ; Choquette et James,
1990 ; Hollis et Walkden, 1996 ; Heydari, 1997; Heasley et al, 2000 ; Esteban et Taberner, 2003
et Schneider et al, 2008).