L'utilisation des données géochimiques pour modéliser la minéralogie des sols constitue une nouvelle application de renseignements facilement disponibles et ayant une grande importance dans le domaine de la gestion des risques pour l'environnement. Avant de modéliser la minéralogie d'un sol, il faut déterminer la répartition des éléments dans les différents hôtes minéraux. Les modèles doivent tenir compte de la nature des minéraux qui sont digérés en présence de divers acides et de la composition générale des minéraux, et leurs degrés de liberté sont limités par le nombre d'éléments disponibles. L'analyse de roches fait déjà appel à des approches normatives en matière de minéralogie, mais en général, celles-ci ne conviennent pas à l'examen des sols qui constituent des milieux plus complexes. Dans le cadre de la présente étude, deux méthodes de modélisation ont été employées. La première, qui utilise les programmes SEDNORM (Cohen et Ward, 1991), LPNORM (De Caritat et al., 1994) et MODAN (Paktunc, 1998), est basée sur la solution du meilleur ajustement pour une série d'équations linéaires. La seconde, appelée NORMA (Räisänen et al., 1995), est basée sur deux processus de digestion géochimique, soit une digestion complète (processus de fusion) et une digestion partielle (utilisation d'eau régale), cette dernière étant utilisée pour distinguer deux groupes de minéraux, ceux qui sont solubles et ceux qui sont insolubles dans l'eau régale. En Finlande, cette approche a été appliquée avec succès à l'analyse de sols provenant de matériaux parentaux acides.

Dans le cadre du programme MEDE II, les données géochimiques et minéralogiques antérieures provenant de la détermination de profils pédologiques (Klassen, 2003) seront utilisées pour déterminer la minéralogie de manière approximative. La méthode employée combine les meilleurs éléments des deux approches de modélisation représentées respectivement par les programmes NORMA et MODAN. En ce qui a trait aux profils pédologiques, les données géochimiques sont basées sur des analyses, effectuées en parallèle, d'échantillons fractionnés, par digestion à l'acide faible (le chlorhydrate d'hydroxylamine), à l'acide fort (l'eau régale, un mélange de HCl et de HNO3) et à l'acide très fort (mélange HF-HNO3-HClO4), et par digestion complète (processus de fusion); les analyses sont réalisées par activation neutronique (INA). Le programme MODAN permet de reconstituer les groupes minéraux de façon séquentielle, des plus labiles jusqu'aux plus résistants. L'emploi de digestions multiples accroît le nombre de minéraux pouvant être modélisés, pour un nombre constant d'éléments. La validation de l'approche de modélisation sera réalisée par DRX et MEB-SDE en utilisant la fraction contenant des particules de la taille des argiles (< 0,002 mm) et celle contenant des particules de la taille des silts et des argiles.

Extrants

Élaboration de protocoles d'analyse utilisant des données géochimiques pour modéliser la minéralogie des sols. Les travaux accroissent la valeur des ensembles de données géochimiques, constituant du même coup une nouvelle base de caractérisation des propriétés des sols et d'interprétation des fonds géochimiques.

Participants

• Dr R.A. Klassen, Division de la science des terrains, CGC.
• Dr G. Bonham-Carter, Division des ressources minérales, CGC.
• Dr D. Paktunc, Centre canadien de la technologie des minéraux et de l'énergie (CANMET).
• R.D. Knight, Division de la science des terrains, CGC.

Références

Cohen, D. et Ward, C.R. (1991): SEDNORM-A program to calculate a normative mineralogy for sedimentary rocks based on chemical analyses; Computers and Geoscience, vol. 17, p. 1235-1253.

De Caritat, P., Bloch, J. et Hutcheon, I. (1994): LPNORM: A linear programming normative analysis code; Computers and Geoscience, vol. 20, p. 313-347.

Klassen, R.A. (2003): Soil profiles in naturally metal-rich terrains of eastern Canada: physical and geochemical data; Commission géologique du Canada, Dossier public 1745, CD-ROM.

Paktunc, A.D. (1998): MODAN: An interactive computer program for estimating mineral quantities based on bulk composition; Computers and Geoscience, vol. 24, p. 425-431.

Räisänen, M.L., Tarvainen, T. et Aatos, S. (1995) : NORMA - A program to calculate a normative mineralogy for glacial tills and rocks from chemical analysis; Geologiska Foreningan Forhandlingar, vol. 117, p. 215-224.