La réactivité minérale révélée en 4D par micro-tomographie à rayons X

Une étude de la réactivité minérale par micro-tomographie à rayons X (imagerie 3D) révèle la dynamique de l’évolution de l’interface fluide-minéral lors de la dissolution d’un monocristal de calcite. C’est la première fois que cette technique est validée,  dans le cadre d’études sur la détermination de cinétiques de réactions chimiques, par un bilan de masse et des observations complémentaires de la surface par microscopie électronique à balayage (SEM) et interférométrie à balayage vertical (VSI).


Vitesse de dissolution déterminée à la surface d’un cristal de calcite en 3D (expérience à pH 4.5). Le retrait est mesuré par différence d’image entre deux étapes d’une expérience de dissolution. Les images sont obtenues par micro-tomographie à rayons X avec une résolution de 0.325 µm

L’imagerie 3D a permis de mettre en évidence le rôle déterminant -et jusque là non mesurable- des arêtes cristallines au bilan de masse. Celles-ci prennent notamment le dessus sur la formation des puits de dissolution. Aussi, la contribution relative des arêtes sera d’autant plus prégnante que la taille des cristaux diminue, et permet d’expliquer par là-même les lois d’échelles qui existent entre réactivité et taille de cristal. Cette étude remet ainsi en cause les paradigmes d’homogénéité, d’isotropie et d’immutabilité qui prévalent dans la théorie cinétique et pointe vers une meilleure caractérisation pétrographique des roches pour comprendre leur réactivité.

Contact : Catherine Noiriel

Sources :

Noiriel C., Oursin M., Daval D. (2020) Examination of crystal dissolution in 3D: a way to reconcile dissolution rates in the laboratory. Geochimica & Cosmochimica Acta, vol. 273, 1-25

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