Oxydo-réduction dans les sols hydromorphes. Monitoring in situ de la solution du sol et des phases solides ferrifères.

Overview & Synopsis

La dynamique des processus d'oxydo-réduction qui se développent dans les sols hydromorphes a été étudiée directement in situ en fonction des variations du niveau de la nappe sous forêt à Fougères en Bretagne. Les caractéristiques physico-chimiques des eaux du sol ont été suivies en continu au moyen d'une sonde multiparamétrique et la minéralogie des phases ferrifères au moyen d'un spectromètre Mössbauer miniaturisé. Les seuls minéraux ferrifères identifiés et caractérisés sont des hydroxydes mixtes de Fer(II) et de Fer(III) de la famille des rouilles vertes : ${\mathrm{[Fe_{1-{x}}^{2+}\;Fe_{{x}}^{3+}\;(OH)_{2}]^{{x}+}\;[({x}/n) A^{n-},\; mH_{2}O]^{{x}-}}}$ où $x$ est le rapport ${\mathrm{Fe^{3+}/ Fe_{tot.}}}$ et A$^\mathrm{n-}$ l'anion interfoliaire hydraté. Ils sont labiles et très réactifs. Les rouilles vertes les plus ferriques sont dans les horizons les plus rédoxiques qui correspondent à la zone de battement de la nappe. Par contre, les plus ferreuses sont dans les horizons les plus réductiques toujours engorgés. Des extractions sélectives réalisées en cinétique sous atmosphère inerte en boite à gants montrent que 90 % du fer est extractible par le CBD et 60 % par le CB. Des échantillons protégés de l'oxydation de l'air et de la lumière dès leur prélèvement ont également été étudiés au MEB et par DRX, ce qui montre que les rouilles vertes sont intimement associées aux argiles. Les équilibres thermodynamiques ont été ensuite modélisés à partir des calculs de spéciation chimique, du Eh et du pH. Les conditions hydro-géochimiques locales (i.e. les variations du niveau de la nappe et surtout les caractéristiques physico--chimiques des eaux) conduisent le sol à passer périodiquement de l'état oxydé (rouilles vertes plutôt ferriques) à l'état réduit (rouilles vertes plutôt ferreuses) en quelques jours.