Zoom sur la réactivité des minéraux argileux

Les minéraux argileux sont des composants omniprésents des environnements de surface, qu’ils soient terrestres ou extra-terrestres, comme sur Mars. Leur réactivité en fait des acteurs incontournables des cycles biogéochimiques dans la zone critique1 . Leurs propriétés de stockage et de mise à disposition de nutriments, métaux, actinides et lanthanides, ainsi que d’accumulation de ressources minérales exploitables justifient les études foisonnantes concernant les processus de rétention associés à ces minéraux.

Modéliser et prédire la réactivité des minéraux argileux se heurtent toutefois à la diversité des mécanismes de rétention, ainsi que leur forte dépendance aux conditions environnementales telles que l’acidité, la teneur en eau, ou encore l’état de compaction des milieux étudiés. Pour pallier ces difficultés, la communauté scientifique s’est emparée d’outils de mesure et de modélisation permettant de découpler ces mécanismes, et ce de l’échelle de terrain jusqu’à l’échelle moléculaire.

Un groupe interdisciplinaire et international, mené par des chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre d’Orléans et de l’Université de Nanjing (Chine), a réalisé une revue focalisée sur les apports des approches moléculaires à notre compréhension des comportements des systèmes argileux.  Cette étude a été réalisé dans des contextes de recherche sur les ressources de Terres rares, de stockage des déchets et de contrôle des pollutions métalliques. Cette revue met en lumière les avancées remarquables réalisées depuis 35 ans, ainsi que les nombreux défis expérimentaux et théoriques qui demeurent pour élucider les mécanismes des processus d’oxydo-réduction de surface des minéraux argileux, de la formation des complexes de surface ternaires, et des phénomènes de nucléation et précipitation de surface, pour mieux comprendre les propriétés de ces minéraux.

• 1La zone critique est l'environnement terrestre qui s'étend de l'atmosphère, jusqu'aux roches non altérées. C'est l'environnement hétérogène dans lequel des interactions complexes entre la roche, le sol, l'eau, l'air et les organismes vivants se regroupent.