II. Structure des matériaux de l’échelle du profil à la microstructure
II.2. Traits structuraux se surimposant à la structure laminaire
Les principaux traits structuraux se surimposant à la structure laminaire sont des réorganisations de
matériaux liées à l’activité biologique, la présence de fissures et de traits liés aux vides (revêtement,
remplissage) ainsi que de figures de diffusion et de nodules.
Dans les couches supérieures (couches 3 à 7), les observations des lames minces révèlent la
présence de zones de mélange entre les matériaux de deux couches consécutives, par exemple à
la limite 3/4 (Figure 2.e). Des assemblages arrondis de taille millimétrique constitués d’éléments
fins organiques et minéraux (50 à 1000 µm) non jointifs (couche 3) ou jointifs (couche 5) sont
présents (Figure 2.c et d).
81
Figure 2 : Structure à différentes échelles des couches de sub-surface (couches 3 à 7)
(a)détail du profil montrant l’horizon de surface (1) et les couches de sub-surface (2 à 8) (0-42 cm)
(b)lame mince montrant une alternance de couches grises et noires (couches 3 à 6) (26-35 cm) avec la localisation des
détails (c à f)
(c) assemblage d’éléments organiques et minéraux jointifs remaniés et arrondis à la limite des couches 4 et 5
(d)assemblage d’éléments organiques et minéraux non jointifs arrondis dans la couche 3
(e) zone de mélange de matériaux noirs et gris à la limite entre les couches 3 et 4
(f) fissure traversant les couches 3, 4 et 5 et remplie avec des assemblages organo-minéraux et des zones de mélange de
couches noires et grises
(a) (b)
(c) (d)
82
L’activité biologique est mise en évidence par la présence de racines et de matières organiques
biodégradées, comme l’attestent les boulettes fécales d’Oribates observées dans la plupart des
couches. Elle reste plus intense dans l’horizon de surface que dans le reste du profil (chapitre 3-2).
Un réseau de macropores (100 à plus de 500 µm de diamètre) est également observable. Les
racines se développent souvent dans ces macropores ou à la limite entre deux lamines.
Des fissures sub-verticales recoupent la stratification dans plusieurs couches. Elles sont ouvertes
ou non, avec ou sans remplissage. Certaines fissures se sont développées à l’interface entre deux
couches et ont été remplies par le matériel de la couche sus-jacente, par exemple à la limite 10/11
(Figure 3.d). D’autres traversent plusieurs couches fines et sont le siège du transport d’assemblages
de particules des couches supérieures (3 à 7) (Figure 2.f). La couche 22 (groupe 2) montre des
fissures non ouvertes (Figure 12.a)
Figure 3 : Structure à
différentes échelles des
couches 10 à 12 (60-75
cm)
(a)détail du profil montrant
un couche grise à
structure laminaire
(couche 11) entourée de
couches noires (10 et 12)
(b)lame mince montrant la
structure laminaire des
couches 11 et 12 et la
structure particulaire de
la couche 10 avec la
localisation des détails (c
à e)
(c)détail de la structure
particulaire de la couche
10 (particules de 50 à
1 500 µm)
(d)fissure dans la couche 11
remplie avec le matériel
fin de la couche
supérieure (couche 10)
(e)fissure dans la couche
laminaire 12 avec des
figures de diffusion noires
depuis la fissure vers la
matrice adjacente
(d)
(b)
(a)
(d)
(e)
(d)
(c)
(a) (b)
(e)
83
Des fissures sub-verticales plus ou moins incurvées dont l’intérieur est tapissé par des revêtements
noirs (10 YR 2/1 à 10 R 2,5/2) sont aussi observées (couches 12, 14’, 16 et 18 ; Figure 4.a-d pour
la couche 12, Figure 5.a-b-e-f pour la 16 et Figure 9.d pour la 18). Leur épaisseur varie de 0,5 à 3
mm et sont constitués de matériaux durs et cassants. Les revêtements leur confèrent une teinte
foncée (Figure 4.b et Figure 5.a). Ils sont enrichis enMn et en Pb et appauvris en Si par rapport à
la matrice plus claire (analyses MEB-EDXS de la couche 16 ; Figures 6 et 7).
Figure 4 : Structure à
différentes échelles des
couches 12 à 14 (68-85cm)
(a)détail du profil montrant la
couche 12 avec des revêtements
noirs qui tapissent les surfaces
des fissures (b et c) délimité par
les couches claires à structure
laminaire (couches 11 et 13)
(d)lame mince montrant la
structure des couches 12, 13 et
14. Une fissure avec des
revêtements noirs (marquée par
des flèches) coupe les lamines
subhorizontales de la couche 12
(e)dendrites dans la couche 12 en
bordure de la fissure avec des
revêtements noirs
(f) figures de diffusion (gouttelettes
noires) à la limite entre les
couches 12 et 13
(g)limite ondulée entre les couches
13 et 14 et précipités noirs
soulignant les lamines dans la
couche 13
(h)zone avec une structure
particulaire dans la couche 14
(b)
(c)
(e)
(f)
(g)
(e)
(a) (d)
(b)
(c)
(f)
(g)
(h)
84
Figure 5 : Structure à différentes échelles de la couche 16, caractérisée par des fissures avec des
revêtements noirs et de la couche 16’ (93-112 cm)
(a)détail du profil montrant un niveau ocre avec des fissures tapissées de revêtements noirs (couche 16)puis une alternance
de couches ocres et noires (couche 16’)
(b)lame mince montrant la structure des couches 16 et 16’ avec la localisation des détails (c, d, e et f)
(c)précipités noirs en forme de gouttelettes à l’interface entre une couche plus foncée et une plus claire et nodules
sphériques noirs dans la couche plus claire
(d)nodule noir et précipités noirs diffusant autour dans la matrice ocre
(e)fissures avec des revêtements noirs et précipités noirs diffusant autour dans la matrice ocre
(f) bas d’une fissure avec un revêtement noir et contact avec une lamine noire (limite 16/16’)
(a) (b)
(c) (d)
(e)
(f)
85
Figure 6 : Observations et cartographie élémentaire d’un revêtement noir dans une fissure et les précipités
autour dans la couche 16
L’image en électrons rétrodiffusés (b) et les cartographies élémentaires de photons X (Al, Si, Ca, Mn, Fe, Pb et Zn) ont été
réalisées en MEB-EDXS sur la bordure d’un revêtement noir dans une fissure et les nodules autour, observés en
stéréomicroscope (a) sur une lame mince de la couche 16.
86
Figure 7 : Observations et cartographie élémentaire d’un revêtement noir dans une fissure dans la
couche 16
L’image en électrons rétrodiffusés (b) et les cartographies élémentaires de photons X (Al, Si, Ca, Mn, Fe, Pb et Zn) ont été
réalisées en MEB-EDXS sur la bordure d’un revêtement noir dans une fissure, observée en stéréomicroscope (a) sur une
lame mince de la couche 16.
Des concentrations et des figures de diffusion de couleur noire sont visibles dans les couches les
plus claires et les couches comprenant des revêtements noirs (couches 12, 16 et 18). Le matériau
noir des revêtements semble diffuser à l’intérieur de la matrice plus claire en bordure des fissures
(Figure 3.e dans la couche 12 et Figure 5.e dans la couche 16). Ce phénomène est également
observable autour de gros nodules noirs (Figure 5.d) ou à l’interface entre deux couches de couleur
différente, depuis les plus foncées vers les plus claires, par exemple à la limite 12/13 (Figure 4.f) ou
entre deux lamines contrastées dans la couche 16 (Figure 5.c). La diffusion dessine des figures
dirigées soit vers le haut (dendrites) (Figure 4.e dans la couche 12 et Figure 10.e dans la couche
19) soit vers le bas (gouttelettes) (Figure 4.f dans la couche 12, Figure 5.c dans la couche 16 et
Figure 10.f dans la couche 19). Dans la couche 19, ces figures se surimposent à la stratification
préexistante mais peuvent voir leur mouvement arrêté par une lamine (Figure 10.d). En revanche,
dans d’autres couches, les précipités noirs suivent les lamines et leur déformation éventuelle,
comme dans la couche 13 (Figure 4.g).
87
Dans la couche 16’, des précipités noirs forment des dessins concentriques dans les lamines plus
claires (Figure 8.a). Leur composition est également enrichie en Mn et en Pb (Figure 8).
Figure 8 : Observations et
cartographie élémentaire du
dessin concentrique formé par
des précipités noirs dans la
matrice ocre dans la couche 16’
L’image en électrons rétrodiffusés (b)
et les cartographies élémentaires de
photons X (Al, Si, Ca, Mn, Fe, Pb et
Zn) ont été réalisées en MEB-EDXS
sur la bordure d’un revêtement noir
dans une fissure, observée en
stéréomicroscope (a) sur une lame
mince de la couche 16.
(a)
(b)
(a)
88
Dans la couche 18, un revêtement blanchâtre (10 YR 6/3 à 6/4) s’est développé à l’intérieur des
fissures et recouvre les faces des blocs (Figure 9.d). Il est composé d’une fine couche de cristaux
translucides de 100 à 500 µm, qui font effervescence à l’acide (HCl 0,05 M) (Figure 9.c), suggérant
un revêtement de calcite. A certains endroits, un revêtement très fin et cassant de couleur beige
s’est formé. Ce même type de revêtement est également présent dans certaines fissures de 5 cm de
profondeur dans la couche sous-jacente (couche 19) (Figure 10.c).
Figure 9 : Structure à différentes échelles de la couche 18 (112-134 cm) caractérisé par des fissures avec
des revêtements de calcite
(a)détail du profil montrant la couche 18 avec des revêtements blanchâtres de calcite, situé entre le fin niveau clair ondulé
(couche 17) qui marque la limite entre les couches 16 et 18 et la couche claire laminaire (19)
(b)détail du profil montrant la couche 18 avec des revêtements blanchâtres de calcite
(c)cristaux constituant le revêtement de calcite observés en stéréomicroscope
(d)fissure traversant la couche 18 avec un revêtement noir de 0,5 à 1 cm d’épaisseur et un revêtement de calcite qui tapisse
l’intérieur de la fissure
(a) (b)
(c)
89
Figure 10 : Structure à différentes échelles des couches claires à structure laminaire 19 à 21 (135-150 cm)
(a)détail du profil montrant la structure laminaire des couches claires (gris à ocre) (couches 19 à 21) avec des précipités
noirs qui se superposent aux lamines (marqués par des flèches noires)
(b)lame mince montrant la structure laminaire des couches 19 à 21 avec des précipités noirs qui soulignent les lamines ou
qui se surimposent (avec localisation des détails (d, e et f))
(c)fissure traversant la couche 19 avec un revêtement blanchâtre fin et cassant à l’intérieur
(d)détail de la lame mince montrant un précipité noir soulignant un mouvement descendant arrêté par une lamine noire
(e)détail de la lame mince montrant des précipités noirs dessinant des dendrites (mouvement ascendant)
(f) détail de la lame mince montrant des précipités noirs soulignant un mouvement descendant
(a) (b)
(c) (d)
(f)
(a) (b)
(c) (d)
(e)
(f)
90
Des nodules sphériques noirs ou rouille de 50 à 200 µm de diamètre sont présents dans les
couches claires ou dans des zones claires des couches 11, 16, 19 et 22 (Figure 12.d et f). Leur
composition est dominée par Mn mais certains contiennent des teneurs importantes en Fe, d’après
les analyses en MEB-EDXS réalisées sur des nodules des couches 16 et 19 (Figure 11).
Figure 11 : Observations à différentes échelles et analyses de nodules noirs dans les couches 16 (93-100
cm) et 19 (135-140 cm)
(a, b et c) nodules noirs en périphérie d’un revêtement noir dans une fissure de la couche 16 observés en stéréomicroscope
(a) et en MEB-EDXS (image en électrons rétrodiffusés (b) et spectre EDS (c)) sur une lame mince
(d, e et f) nodules noirs dans la couche 16 observés en stéréomicroscope (d) et en MEB-EDXS (image en électrons
rétrodiffusés (e) et spectre EDS (f)) sur une lame mince
(d)
(e)
(b) (e)
(a) (d)
(e)
(b)
(c) (f)
(b)
91
Figure 12 : Structure à différentes échelles de la couche 22 (150-165 cm)
(a)détail du profil montrant la structure de la couche 22 avec des fissures subverticales
(b)lame mince montrant la limite entre les couches 21 et 22 avec la localisation des détails (c, d, e et f)
(c)détail de la lame mince montrant la structure particulaire
(d)détail de la lame mince montrant des nodules noirs entourés d’une auréole claire
(e)détail de la lame mince montrant la microstructure laminaire de la couche 22
(f) détail de la lame mince montrant des précipités noirs et rouilles disséminés dans la matrice grise et en particulier le long
d’une fissure
(d)
(a)
(c)
(e) (f)
(b)
(d)
92
Dans le document
Formation, fonctionnement et évolution d'un Technosol sur des boues sidérurgiques
(Page 92-104)