Spectroscopie Infrarouge pour les Sciences de l'Environnement: Mesures et Modélisations – 0

Ce projet concerne le tracage minéralogique des processus géochimiques agissant dans les environnements continentaux et plus particulièrement dans la géosphère inter-tropicale. L'équipe constituée développera d'une part l'acquisition de données originales par spectroscopie infrarouge à très basse température ou en conditions environnementales et d'autre part leur modélisation théorique afin d'aboutir à une meilleure insertion des informations minéralogiques dans les modèles géochimiques. La spectroscopie infrarouge est en effet une technique de choix pour la reconnaissance et l’étude des minéraux finement divisés et des composés organo-minéraux mal organisés rencontrés à la surface de la Terre. Elles permet de sonder directement l’état d’organisation et la composition chimique de leur structure, de distinguer différentes populations d’un même minéral et d’obtenir des renseignements sur ses conditions de formation ou d’évolution. Il est cependant souvent délicat d'établir des relations univoques entre les spectres vibrationnels et la structure microscopique des minéraux ou des assemblages moléculaires. Il serait également également très utile d'être en mesure d’associer aux caractéristiques spectroscopiques des grandeurs thermodynamiques ou cinétiques pertinentes. L’équipe proposante a récemment développé avec succès une approche théorique, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, permettant le calcul des spectres infrarouge à partir de la structure cristallographique des minéraux. L’objectif du projet est d’étendre cette approche associant spectroscopie infrarouge et modélisation théorique des propriétés vibrationnelles des cristaux aux spécificités des systèmes environnementaux. Sur le plan expérimental, nous projetons d’acquérir un spectromètre à transformée de Fourier à large bande spectrale (IR/NIR/visible/VUV), un cryostat Hélium, et un dispositif de reflectance totale atténuée (ATR) multi-réflexion. Sur le plan théorique, nous aborderons la modélisation des interfaces et des défauts et nous développerons la modélisation des systèmes contenant des éléments de transition, systèmes ferrifères en particulier, qui sont essentiels tant du point de vue de la modélisation des processus d’oxydo-réduction que de la compréhension des mécanismes de transfert des éléments traces métalliques dans le milieu naturel. Nous nous focaliserons sur trois axes de recherche : - Le traçage minéralogique des processus de formation et de transformation des sols du bassin amazonien. - Les processus d'exportation dans les fleuves du bassin amazonien : interactions organo-minérales - La modélisation théorique quantitative des mécanismes de fractionnement isotopique des isotopes stables conventionnels (H et O) et nouveaux (Fe, Si)