LES COMPLEXES ORGANO-MINÉRAUX DANS LES SOLS. CARACTÉRISATION MORPHOLOGIQUE ET MICROSTRUCTURALE PAR MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE ET SPECTROMÉTRIE X

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HAL Id: jpa-00223847

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Submitted on 1 Jan 1984

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LES COMPLEXES ORGANO-MINÉRAUX DANS LES SOLS. CARACTÉRISATION MORPHOLOGIQUE ET

MICROSTRUCTURALE PAR MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE ET SPECTROMÉTRIE X

Nguyen Kha

To cite this version:

Nguyen Kha. LES COMPLEXES ORGANO-MINÉRAUX DANS LES SOLS. CARACTÉRISA- TION MORPHOLOGIQUE ET MICROSTRUCTURALE PAR MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE ET SPECTROMÉTRIE X. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-751-C2-755.

�10.1051/jphyscol:19842173�. �jpa-00223847�

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Colloque

C2,

suppl6rnent au n02, Tome 45, f6vrier 1984 page

C2-751

L E S COMPLEXES ORGANO-MIN~RAUX DANS L E S S O L S ,

C A R A C T ~ R I S A T I O N MORPHOLOGIQUE E T MICROSTRUCTURALE PAR M I C R O S C O P I E

~ L E C T R O N IQUE E T SPECTROM~TR IE X

Nguyen Kha

kxboratoire de P&doZogie, Universitg Paris V I I , 2 pZaoe Jussieu, 75221 Paris Cederc 05, France

Resume - L'observation i n s i t u par des techniques submicroscopiques apporte souvent un compl@ment indispensable aux donnees de l ' a n a l y s e chimique, e f f e c t u e e s u r des e c h a n t i l l o n s de s o l s a s t r u c t u r e

d e t r u i t e e t p r i i t r a i t e s . Deux exemples d ' a p p l i c a t i o n o n t S t 6 donnes:

1

'un concernant 1 ' e f f e t de protection des a r g i l e s

5

1 '&gard de 1 ' a c t i v i te microbienne, 1 ' a u t r e , l e r d l e fondamental jouC par c e r t a i n s c a t i o n s ou c o n s t i t u a n t s mineraux dans l e s phenom&nes d l a g r & g a t i o n .

Abstract- Submicroscopic techniques allow i n s i t u information t h a t u s e f u l l y complements data o f wet chemistry done on disturbed and pre-treated s o i l samples. Two a p p l i c a t i o n s a r e oresented a s examples

:

one concerning t h e p r o t e c t i v e e f f e c t of c l a y minerals during humification process, t h e o t h e r , the leading r o l e due t o c e r t a i n metal ions o r inorganic c o n s t i t u e n t s on microaggregation.

La formation des complexes organo-mineraux est une Btape fondamentale au cours des processus d'humification. Elle rgsulte de l'association entre des substances organiques issues de la decomposition des liti- Bres , et des mingraux ou cations mgtalliques provenant de l'altgration des mineraux du sol. La structure, les propriBt&s, les conditions de formation de ces complexes organo-mgtalliques ou organo-argileux, ont etB largement Studies. Toutefois, de nombreux travaux se rapportent souvent

3

des modBles dont la presence dans le sol n'est pas absolu-

merit

prouvBe. Par ailleurs, la grande majorit6 des resultats sont bases sur des donnses obtenues 2 partir d'8chantillons de sol homo- g~nBis&s, c'est-a-dire perturbgs: celles-ci sont representatives de l'echantillon considt5re dans son ensemble - ce qui leur confBre une portBe pratique indBniable - mais ne reflBtent pas forcement la realit6 lorsqu'elles sont appliquses ?I des microorganisations du sol.De ce point de vue, les mgthodes d'observation par microscopie 6lectronique, associBes a la microanalyse par emission X, representent incontesta- blement un progrBs. Elles permettent l'identification et l'analyse en place des 6lements prssents dans un microsite, en meme temps qu'une visualisation directe du microsite analyse, associant ainsi Btroitement les donnBes de la micromorphologie avec celles de la microchimie.

Nous n'avons pas la pretention de passer ici en revue l'ensemble des techniques de microscopie electronique appliquges a l'6tude des composBs organiques du sol, mais visons seulement, par quelques exemples, 2 montrer le profit que l'on peut tirer de ces techniques, pour la connaissance des relations micromorphologiques et des mgca- nismes d'association entre constituants minBraux et organiques du sol.

Deux exemples nous ont servi d'illustration: l'un concernant l'effet de protection des argiles a l'ggard de l'action microbienne; l'autre, le rdle joue par la composante minerale dans les ph6nomBnes d'agre- gation.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19842173

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C2-752 JOURNAL

DE

PHYSIQUE

I - EFFET STABILISATEUR DES ARGILES GONFLANTES

Nous avons utilis6 un M.E.B. de type CAMEBAX &quip6 d'un spectromstre 5 sslection dt6nergie et d'un spectromstre 5 dispersion de longueur d'onde. I1 a 6t6 fait appel

2

ce dernier seulement dans des cas parti- culiers, pour sa plus grande pr6cision et sa rssolution spatiale plus slev6e. Pour le reste, il s'agit d'analyses semi-quantitatives rsali- s6es avec le spectromstre 2 selection dt6nergie, permettant notamrnent par l'utilisation de rapports de concentration entre Slsrnents majeurs (Si, Al, Fe, Ca, Mg,

K ,

Na), d'identifier certains types de minsraux argileux ou de dsceler Gventuellement des variations gsochimiques a

11int6rieur d'un msme agrsgat.

L'observation aux forts grossissements des microagr6gats, jointe 2 la microanalyse Slementaire, a surtout permis de souligner le rdle protec- teur des revstements argileux vis-a-vis des constituants organiques, aussi bien des membranes insolubles que des compos6s solubles issus de la litisre (Fig. 1 , 2 et

3)

.

Malgr6 la grande activite de la microflore dans un milieu considEr6

ii

juste titre cornme biologiquement actif (mull calcique), 116tablisse- ment de liens privil6gi6s entre la matiere organique et l'argile, a pour effet de ralentir consid6rablernent les vitesses d16volution du materiel v6g6tal originel, qui a ainsi tendance 5 s'accumuler dans le prof il .

Tig. 1 - Membranes cellulaires

tapiss6es de particules argileuses

2

bordures enroul6es typiques des

smectites, confirm6es par spectro-

m6trie X (Cf. Fig.2 ci-dessous) .

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SI, A1 et Mg le long d'une traver-

s6e AB d'un revstement argileux et d'un d6bris organique, effectu6e avec un spectromGtre

2

dispersion de longueur d'onde.

Fig. 3 - Agregats peu stables dont les argiles sont mises

2

nu aprGs dissociation des ciments humiques

(premier plan) et agr6gats stables,

nullement 6branles par les traite-

ments alcalins (second plan).

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C2-754 JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

I1 - ROLE FONDAMENTAL DE LA COMPOSANTE MINERALE (Fig. 4,

5, 6 )

Jusqu'a une date rgcente, les principales applications de la micro- scopie Blectronique dans le domaine de la G6ologie, comme dans celui de la P6dologie, ont &t6 essentiellement r6alis6es

2

partir dt6chan- tillons solides et ont concern6 surtout la phase mingrale. Lorsqu'il s'agit d'6chantillons de suspensions de constituants organiques, ces techniques d'ultramicroscopie staverent alors assez d6licates

5

mettre en oeuvre. Une des principales difficultgs rgside dans la

"fixation". I1 faut en particulier 6liminer l'eau tout en 6vitant par dessiccation progressive, la formation de fentes de retrait qui modi- fieraient les caract6ristiques des structures originelles. Finalement, le proc6dg de "fixation" par le froid ou cryodessiccation, semble donner toute satisfaction: il ne fait intervenir aucun corps chimique gtranger l'Bchantillon, tout en permettant de sanvegarder ltint6- grit6 des structures initiales.

I1 nous a ainsi 6tg possible, grdce l'observation microscopique et

a la microanalyse in situ d'acides humiques extraits de diff6rents types de sol, de pr6ciser l'action des cations m6talliques et des min6raux argileux dans les ph6nomGnes dtagr6gation du sol. En effet,

sous la mEme dgnomination d'acides humiques, on observe en sealit6 une trGs grande vari6tG de morphologie et de mode d'agrggation carac- t6ristique d'un type de sol ou d'horizon donn6.Mai.s ce qui est tres frappant, c'est qu'une fois la charge min6rale 6liminEe, on parvient 2 leur conf6rer une trGs grande uniformit6 sur le plan microstructural, quel que soit le type de sol concern6 (Cf. Tableau I). I1 en r6sulte que les propri6t6s de ces combinaisons organo-mingrales semblent dspendre avant tout de la nature du support mineral, argiles, cations et h~droxydes de liaison. On retrouve ainsi,

2

l'gchelle microscopique, le r61e dt616ment pilote que pourraient jouer certains cations et constituants min6raux dans l'orientation g6ngrale des processus d'humification.

Fig. 4- Acides humi- ques du Bh de PODZOL

Fig.

6

- AprGs Slimination de la composante min6rale , les complexes organo-min6raux (ici, AH dtAndosol aprGs decationisation) sont trGs peu diff6rents par leur aspect