de surface du Val Millun
III.2 Etude spatiale des sédiments des cours d’eau, des déchets miniers et des roches minéralisées
III.2.2.7 Distribution géochimique des REE dans les phases des sédiments et des déchets miniers
La distribution des REE dans les différentes fractions minéralogiques qui composent les sédiments et déchets miniers du Val de Milluni a pu être déterminée par extraction séquentielle. Cette étude permet notamment de déterminer les possibles fractionnements potentiels des REE qui ont lieu dans les sédiments ou les matières en suspension des cours d’eau (Leleyter et al., 1999 ; Gimeno Serrano et al., 2001 ; Hannigan et Sholkovitz, 2001 ; Harlavan et Erel, 2002 ; Yang et al., 2002 ; Aubert et al., 2004 ; Bozau et
al., 2004).
Figure III.25. Profils de REE normalisés par rapport au PAAS des différentes fractions issues de l’extraction séquentielle réalisée sur les sédiments du fond géochimique granitique (P1), les déchets miniers (M10) et les
sédiments lacustres du lac de Milluni Grande (G8).
La procédure d’extraction séquentielle de Leleyter et Probst (1999) a déjà été appliquée pour connaître la distribution des REE dans des MES de cours d’eau à pH neutre par Leleyter et al. (1999).
Cette étude avait montré une bonne performance de cette procédure pour ce type d’éléments. Les résultats de ces auteurs peuvent être résumés par le fait que les HREE étaient notamment complexées aux oxyhydroxides de fer, alors que les LREE et MREE étaient liées à la matière organique et à la fraction acido-soluble, bien qu’une grande partie reste piégée dans la fraction résiduelle comme complexes de sphère interne dans les matières en suspension.
En général, les eaux de surface du Val de Milluni présentent des faibles quantités de MES, donc leur rôle est négligeable. En revanche, les sédiments de fond de cours d’eau et déchets miniers constituent une source importante métaux pour les eaux de surface. C’est pourquoi nous les avons choisi pour cette étude. En conséquence, les échantillons des sédiments du fond géochimique granitique, des déchets miniers et des sédiments lacustres du lac de Milluni Grande (P1, M10 et G8, respectivement) ont été étudiés par extraction séquentielle. Les résultats sont présentés par profils de REE de chaque fraction lessivée (Fig. III.25).
III.2.2.7.1 Les REE dans les sédiments du fond géochimique granitique
Les profils issus de l’extraction séquentielle de sédiments du fond géochimique granitique (P1, Fig. III.25) montre que la fraction la plus enrichie en REE, mis à part la fraction résiduelle, est la matière organique. La fraction soluble à l’eau présente un très léger enrichissement en HREE, alors que la fraction échangeable est plutôt enrichie en LREE. La fraction acido-soluble montre un enrichissement en MREE, avec une anomalie positive en Eu déjà signalée pour des sols en France par Aubert et al. (2004). Ces auteurs ont montré que pendant cette phase d’extraction, l’apatite est préférentiellement lessivée. La fraction d’oxydes de Mn ne montre pas un rôle important parce que certaines REE n’ont pas été dosées à cause de trop faibles concentrations, alors que les oxyhydroxides amorphes complexent fortement les HREE en accord avec ce qui a pu être observé précédemment par Leleyter et al. (1999) sur des sédiments de rivière. Au contraire, les oxydes de fer cristallisés montrent une moindre affinité pour les HREE, mais retiennent les MREE notamment. Enfin, les fractions sulfures et résiduelle présentent un enrichissement en LREE à des teneurs différentes.
III.2.2.7.2 Les REE dans les déchets miniers frais de la mine Milluni
Le profil des REE obtenu lors de la première étape de l’extraction séquentielle des déchets miniers (M10) montre qu’il existe une grande disponibilité de REE lessivables par simple contact avec l’eau (Fig. III.25). Cela indique que les minéraux sources sont très altérés et le simple lavage des déchets miniers met en solution facilement de fortes teneurs en REE. Les fractions échangeables et acido-soluble, -bien que toutes les REE n’ont pas pu être dosées à cause des trop faibles concentrations-, présentent une anomalie positive en Eu, comme dans le cas de P1. Les REE complexés dans la fraction des oxydes de Mn ne sont détectables que pour Sm. En revanche, la fraction des oxydes de fer amorphes révèle un profil complet pour toute la série des REE, et est particulièrement enrichie en HREE (Fig. III.25). L’enrichissement en
Thèse de Doctorat de l’Université Toulouse III – Matías M. Salvarredy Aranguren 123 HREE observé est en accord avec les observations de Leleyter et al. (1999). La fraction des oxydes de fer cristallisés présente une concentration plus faible que l’extraction soluble à l’eau et que les oxydes de fer amorphes. Dans cette fraction seulement les MREE sont enrichies par rapport au PAAS, et seulement le thulium (Tm) est enrichi dans cette phase parmi les HREE. La fraction correspondant à l’étape matière organique n’est pas aussi important que dans les sédiments du fond géochimiques (P1), et son profil montre principalement un enrichissement en LREE. En revanche, la fraction sulfure est notamment enrichie en MREE et dans certaines HREE (Fig. III.25). Enfin, comme pour les sédiments du fond géochimique, la fraction résiduelle est enrichie en LREE, en étant la fraction à plus forte concentration en REE de toute l’extraction séquentielle de cette échantillon, en accord avec l’observée par Leleyter et al. (1999).
III.2.2.7.3 Les REE dans les sédiments lacustres à la sortie du système du bassin de Milluni
Enfin, la figure III.25 présente des profils de REE normalisés issus de résultats de l’extraction séquentielle réalisé sur les sédiments lacustres de Milluni Grande (G8), situés à la sortie du système. La première étape de l’extraction séquentielle pour ces sédiments a libéré la plus grande quantité des REE (centrée sur Gd), par simple lessivage à l’eau, à l’exception de l’étape sulfures et de la phase résiduelle. La fraction échangeable est enrichie en MREE, et dans une moindre mesure en HREE. La fraction acido- soluble est seulement légèrement enrichie en MREE et certaines REE n’ont pas été dosées en raison de trop faibles concentrations. Comme dans l’échantillon précédent, la fraction des oxydes de Mn ne joue pas un rôle important, et présente en général les concentrations les plus faibles des étapes d’extraction, à l’exception de celles d’Eu, Tm, Yb, Lu. Les oxydes de fer amorphes comme pour les autres échantillons (P1, M10) sont enrichis en HREE. Les oxydes de fer cristallins présentent une configuration riche en MREE, semblable à celle trouvée pour les déchets miniers (Fig. III.25), avec aussi la présence d’une anomalie positive en Tm. La quantité de REE absorbées dans les oxydes de fer cristallins est beaucoup plus importante que dans les oxydes amorphes. Les REE liées à la matière organique présentent des concentrations relativement importantes du même ordre de grandeur que celle des oxydes cristallisés ; ce profil est enrichi en MREE et centré sur Gd. La fraction sulfures, comme pour les sédiments du fond géochimique (P1) est enrichie en LREE (Fig. III.25). Enfin, la fraction résiduelle présente un profil relativement plat avec un léger appauvrissement en HREE.