Le fer dans les smectites : une approche par synthèses minérales

Les smectites riches en fer appelees nontronite jouent un role majeur dans de nombreux processus biogeochimiques a la surface de la Terre. La comprehension de ces processus requiert une caracterisation cristallochimique detaillee de ces mineraux, avec notamment une connaissance precise du statut du fer. Les signatures spectrales du fer structural des nontronites ont ete etudiees par spectroscopie infrarouge (IR), Mossbauer et XPS. La mise en evidence de ces signatures a ete possible grâce a la synthese hydrothermale a 150°C d’une serie de nontronites avec une large gamme de teneur en [4]Fe(III). Les caracteristiques spectrales IR permettent d'effectuer une estimation robuste de la quantite de [4]Fe(III) tetraedrique presente dans la structure de la nontronite. Ces syntheses ont egalement permis de faire le lien entre la cristallochimie des nontronites synthetiques et la speciation aqueuse du Si, Fe et Na. Les calculs de la speciation aqueuse du Si montrent que l'augmentation des especes anioniques H3SiO4-(aq) et H2SiO42-(aq) liee a l'augmentation du pH, favorise l'incorporation du Fe(III) dans les sites tetraedriques de la nontronite. La stabilite de ces nontronites dans les conditions de synthese a ensuite ete etudiee en fonction du temps. Une transformation mineralogique a ete mise en evidence, amenant a la dissolution de la nontronite au profit d'un assemblage aegirine et hematite. Ces resultats montrent clairement que les nontronites synthetisees sont transitoires dans le systeme etudie.