Précipitation de carbonates de cations divalents dans les systèmes lacustres : intérêt, état des connaissances des mécanismes et suggestions (Revue critique de la littérature) Carbonate precipitation of divalent cations in lakes: interest, current knowledge of the mechanisms and suggestions (a critical review of the literature)

Résumé

Les carbonates de fer, de manganèse, de calcium et de magnésium précipités en solution des lacs sont documentés. Indicateurs de climat et de variation des caractéristiques chimiques des lacs, ils sont de plus en plus recherchés dans les sédiments. Souvent incomplets, les mécanismes de leur précipitation dans la colonne d’eau du lac et dans les eaux interstitielles sont reprécisés dans cette étude. D’après la littérature, la sidérite et la rhodochrosite précipitent en milieu réducteur saturé de carbonate de fer et de carbonate de manganèse respectivement. Ces prévisions sont confirmées dans cette étude, le potentiel redox étant un paramètre déterminant pour la précipitation du carbonate de fer. Toutefois, la littérature ne décrit pas suffisamment l’origine (géochimique ou biologique) des éléments constitutifs des solides carbonatés lacustres, encore moins les phénomènes qui stabilisent ces derniers ou les rendent vulnérables (dissolution). Cette étude apporte plus de précisions à l’endogènèse de ces carbonates, l’origine de leurs éléments constitutifs étant prise en compte. Elle montre que le caractère de l’eau (agressif ou incrustant) pourrait avoir un impact considérable sur le devenir de ces carbonates. Ainsi un dégazage forcé d’un lac rendrait ses eaux incrustantes, caractère idéal pour la précipitation des carbonates, mais néfaste à la stabilité des strates qui changent de composition après précipitation d’espèces chimiques. Par conséquent, tout projet de dégazage de lac devrait prendre en considération ce paramètre (caractère de l’eau) dans sa conception, sa mise en oeuvre et son exploitation.

Mots-clés:

• Lac,
• colonne d’eau,
• solides carbonatés,
• éléments constitutifs,
• indicateurs climatiques,
• mécanismes

Abstract

Carbonates that precipitate in the water column of the lakes are documented: these include siderite, rhodochrosite, calcite, magnesite, and dolomite. As climate indicators and indicators of changes in chemical characteristics of lakes, they are increasingly monitored in sediments. Often incomplete, the mechanisms of their precipitation in the water column of the lake and in pore waters are reviewed in this study. According to the literature, siderite and rhodochrosite precipitate in reducing environments saturated with iron carbonate and manganese carbonate respectively. These predictions are confirmed in this study, the redox potential being a key parameter for the precipitation of iron carbonate. However, the literature does not sufficiently describe the origin (geochemical or biological) of lacustrine solid carbonate components or the phenomena that stabilize or make them vulnerable (dissolution). This study provides further details on the endogenesis of these carbonates by taking account of the origin of their components. This study also shows that the character of the water (aggressive or encrusting) could have a significant impact on the fate of these carbonates. Thus, degassing a lake might make water encrusting; this encrusting character of water is ideal for the precipitation of carbonates, but detrimental to the stability of layers whose composition changes after precipitation of chemical species. Therefore any lake degassing project should consider this parameter (aggressive or encrusting nature of the water) in its design, implementation and operation.

Keywords:

• Lake,
• water column,
• solid carbonates,
• components,
• climate indicators,
• mechanisms