Rôle des argiles dans la préservation et la fossilisation de la Matière Organique ±pétroligène±
Résumé
Several authors proposed that organo-mineral interactions, under aquatic environments, could influence transfers of organic matter (OM) to sediments. Despite these studies, the fixation mechanisms and the role of clays in the preservation of labile organic compounds remain obscure. The aims of this work are first to test the fixation of organic molecules on clay minerals, by in vitro and in vivo experiments under marine and lacustrine environments, and secondly to evaluate the stability of the organo-clay complexes formed. This study proves the lack of molecular intercalation in clay structure, and demonstrates that the fixation is restricted to sorption on clay edges and surfaces of the mineral. Lab experiments show that the nature of OM and more precisely the type of their functional groups play a major role in organo-mineral interactions. In vivo experiments demonstrate that "fresh" OM are selectively adsorbed. Surface charges of clays also control the nature and concentration of adsorbed molecules. The density of the cationic charges induces the selective sorption of aromatic compounds on the low charge clays, under the studied lacustrine environment. The failure of destabilisation by hard alkaline treatments performed on complexes obtained after experiments, under the two main conditions, points out the strength and probably the multiplicity of linkages between mineral and organic phases. These bond-strengths control the stability of the organo-clay assemblages, in natural environments. The labile organic compounds, durably adsorbed on clays, become unavailable to benthic fauna and bacteria. In this sense, the mineral sorption can be considered as one of the OM preservation mechanisms, like degradation-recondensation pathway, natural sulfuration or selective preservation. It leads the incorporation of metabolisable organic compounds into sediments.
D'après de nombreux auteurs, les interactions argilo-organiques, en environnement aquatique influenceraient le devenir des matières organiques (MO) lors de leur transfert vers le sédiment. Cependant, l'implication des argiles dans les mécanismes de piégeage et de préservation des composés organiques labiles n'a jamais été démontrée. Cette étude a consisté d'une part à tester la fixation de molécules organiques sur des saponites de synthèse, de charge variable, et une montmorillonite naturelle, par des approches in vitro et in vivo en milieu marin et lacustre. Et d'autre part à éprouver la stabilité des assemblages en milieu agressif. Elle montre que le mode de piégeage est restreint à l'adsorption en surface et bordure des argiles. Aucune intercalation n'a été mise en évidence. In vitro, l'adsorption est en grande partie influencée par la nature des molécules organiques et plus spécifiquement celle de leurs groupements fonctionnels. In vivo, en présence de MO naturelles complexes, les argiles privilégient les fractions organiques peu transformées diagénétiquement. La nature et les concentrations des molécules adsorbées dépendent également des propriétés de surface des minéraux. La densité des charges cationiques induit des conflits stériques qui conduisent, dans l'environnement lacustre étudié, au piégeage sélectif des molécules aromatiques sur les argiles de basse charge. La grande stabilité des assemblages argilo-organiques, éprouvée par des attaques alcalines, indique l'existence de liaisons fortes, probablement multiples, et pérennes entre argiles et MO. En adsorbant durablement les molécules organiques, les argiles réduisent leur disponibilité aux agents agressifs dans les colonnes d'eau. A l'issu de cette étude, il ressort que les interactions argilo-organiques sont un mode de préservation à part entière, au même titre que les processus de dégradation-recondensation, de sulfuration naturelle ou de préservation sélective intrinsèque, permettant le transfert de MO métabolisables vers les sédiments.
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