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5.2. Radionucléides d’origine terrigène
5.2.1. Uranium-238 et ses descendants
L’uranium est un radioélément qui possède trois principaux isotopes naturels (
234 U,
235 U,
238
U) qui se désintègrent en émettant des rayonnements α ou β et γ. En milieu naturel,
l’uranium peut se trouver principalement dans deux états d’oxydation : U (IV) ou U
(VI).L’origine de ce radioélément est exclusivement naturelle avec une redistribution liée aux
activités anthropogéniques (Paulin, 1997 in IRSN, 2001). L’uranium est un constituant trace
de la croûte terrestre (Bowen, 1979 ; Paulin, 1997 in IRSN, 2001). Le comportement de
l'uranium dans les écosystèmes terrestres est étroitement lié aux conditions d'oxydo-réduction
du milieu (Cuney et al., 1992 ; Gueniot et al., 1988 in IRSN,2001). L'uranium a une mobilité
moyenne dans les sols. En condition aérobie, il se complexe facilement avec la matière
organique, les carbonates, les phosphates et les sulfates. Ces composés, plus ou moins
solubles, ainsi que les oxy-hydroxydes de fer déterminent pour une grande part la mobilité de
l'uranium dans les sols. Ces phénomènes conduisent, en particulier, à l'existence de zones
d'accumulation dans les horizons riches en matières organiques. Les minéraux argileux ne
jouent qu’un rôle secondaire dans la rétention de l’uranium par les sols. La corrélation
souvent observée entre la richesse d’un sol en particules fines et sa teneur en uranium est
probablement due à l’adsorption à la surface des particules et non à une rétention de type
ionique ou à une rétention intrafoliaire.
La rétention de l’uranium par les matières en suspension et les sédiments est d’autant plus
faible que les conditions sont oxydantes et alcalines (Bird et Evenden, 1996 in IRSN, 2001)).
Les eaux fortement carbonatées entraînent une diminution de l’adsorption de l’uranium sur les
particules en raison d’une augmentation de la solubilité de l’élément (complexes uranyles
carbonatés dominants). À pH acide, les propriétés d’échanges cationiques des sédiments
peuvent contribuer à la rétention des ions uranyles de charge positive. Les ions Ca
2+ peuvent
entrer en compétition dans l’échange d’ions sur les ligands minéraux potentiels de la phase
solide tels que la calcite par exemple. La concentration en phosphates peut entraîner la
précipitation des ions uranyles et donc leur transfert vers le compartiment sédimentaire. Celuici peut également être gouverné par le processus d’adsorption sur la fraction organique des
solides et/ou, en milieu réducteur, résulter d’une réduction de U (+VI) vers U (+IV), suivi
d’une précipitation de ce dernier.
D’après les travaux de Landais (1996 in Rezzoug, 2005), il est à noter que la matière
organique est un constituant majeur de nombreux dépôts sédimentaires d’uranium. Ses rôles
dans les processus de formation de minerais d’uranium sont divers : transport, remobilisation,
réduction, concentration et conservation.
5.2.1.1. Plomb -210 (
210
Pb)
Le
210 Pb est un radioélément de période relativement courte (T 1/2 = 22,3 ans), appartenant à la
famille radioactive naturelle d’
238 U (Fig. 4). Sa présence dans les sols ou sédiments a une
double origine. Il est, soit formé in situ par désintégration radioactive à partir de l’
238 U présent
dans la roche mère, soit apporté à la surface de la terre (sols et sédiments de surface) depuis
l’atmosphère sous forme de retombées sèches (poussières) ou humides (pluie et neige) (fig.
7).
Cette fraction atmosphérique de
210
Pb est donc «en excès» par rapport à la fraction «in situ»
(Appleby et Oldfield, 1983; McCall et al., 1984; Appleby et al., 1988). Cette dernière, encore
appelée
210
Pb «supporté», est normalement à l’équilibre séculaire avec ses antécédents, et peut
fréquemment être considérée comme constante avec la profondeur. La présence du
210 Pb dans
l’atmosphère est due au fait qu’un de ses parents est un gaz, le radon 222 (
222
Rn, T 1/2 = 3,8
5.2. Radionucléides d’origine terrigène
5.2.1. Uranium-238 et ses descendants
L’uranium est un radioélément qui possède trois principaux isotopes naturels (
234 U,
235 U,
238
U) qui se désintègrent en émettant des rayonnements α ou β et γ. En milieu naturel,
l’uranium peut se trouver principalement dans deux états d’oxydation : U (IV) ou U
(VI).L’origine de ce radioélément est exclusivement naturelle avec une redistribution liée aux
activités anthropogéniques (Paulin, 1997 in IRSN, 2001). L’uranium est un constituant trace
de la croûte terrestre (Bowen, 1979 ; Paulin, 1997 in IRSN, 2001). Le comportement de
l'uranium dans les écosystèmes terrestres est étroitement lié aux conditions d'oxydo-réduction
du milieu (Cuney et al., 1992 ; Gueniot et al., 1988 in IRSN,2001). L'uranium a une mobilité
moyenne dans les sols. En condition aérobie, il se complexe facilement avec la matière
organique, les carbonates, les phosphates et les sulfates. Ces composés, plus ou moins
solubles, ainsi que les oxy-hydroxydes de fer déterminent pour une grande part la mobilité de
l'uranium dans les sols. Ces phénomènes conduisent, en particulier, à l'existence de zones
d'accumulation dans les horizons riches en matières organiques. Les minéraux argileux ne
jouent qu’un rôle secondaire dans la rétention de l’uranium par les sols. La corrélation
souvent observée entre la richesse d’un sol en particules fines et sa teneur en uranium est
probablement due à l’adsorption à la surface des particules et non à une rétention de type
ionique ou à une rétention intrafoliaire.
La rétention de l’uranium par les matières en suspension et les sédiments est d’autant plus
faible que les conditions sont oxydantes et alcalines (Bird et Evenden, 1996 in IRSN, 2001)).
Les eaux fortement carbonatées entraînent une diminution de l’adsorption de l’uranium sur les
particules en raison d’une augmentation de la solubilité de l’élément (complexes uranyles
carbonatés dominants). À pH acide, les propriétés d’échanges cationiques des sédiments
peuvent contribuer à la rétention des ions uranyles de charge positive. Les ions Ca
2+ peuvent
entrer en compétition dans l’échange d’ions sur les ligands minéraux potentiels de la phase
solide tels que la calcite par exemple. La concentration en phosphates peut entraîner la
précipitation des ions uranyles et donc leur transfert vers le compartiment sédimentaire. Celuici peut également être gouverné par le processus d’adsorption sur la fraction organique des
solides et/ou, en milieu réducteur, résulter d’une réduction de U (+VI) vers U (+IV), suivi
d’une précipitation de ce dernier.
D’après les travaux de Landais (1996 in Rezzoug, 2005), il est à noter que la matière
organique est un constituant majeur de nombreux dépôts sédimentaires d’uranium. Ses rôles
dans les processus de formation de minerais d’uranium sont divers : transport, remobilisation,
réduction, concentration et conservation.
5.2.1.1. Plomb -210 (
210
Pb)
Le
210 Pb est un radioélément de période relativement courte (T 1/2 = 22,3 ans), appartenant à la
famille radioactive naturelle d’
238 U (Fig. 4). Sa présence dans les sols ou sédiments a une
double origine. Il est, soit formé in situ par désintégration radioactive à partir de l’
238 U présent
dans la roche mère, soit apporté à la surface de la terre (sols et sédiments de surface) depuis
l’atmosphère sous forme de retombées sèches (poussières) ou humides (pluie et neige) (fig.
7).
Cette fraction atmosphérique de
210
Pb est donc «en excès» par rapport à la fraction «in situ»
(Appleby et Oldfield, 1983; McCall et al., 1984; Appleby et al., 1988). Cette dernière, encore
appelée
210
Pb «supporté», est normalement à l’équilibre séculaire avec ses antécédents, et peut
fréquemment être considérée comme constante avec la profondeur. La présence du
210 Pb dans
l’atmosphère est due au fait qu’un de ses parents est un gaz, le radon 222 (
222
Rn, T 1/2 = 3,8