Technical Report NTB 89-17

Les sphères de réduction sont de petits systèmes redox isolés apparaissant dans des roches tachetées d'hématites d'âges, d'origines et de provenances variables. Des sphères de réduction des couches rouges du permo-triasique continental ainsi que du socle rocheux du Nord de la Suisse ont été étudiées sur le plan minéralogique et géochimique. Plus de 40 minéraux authigènes apparaissent dans les sombres cœurs minéralisés de ces sphères. Les minéraux les plus communs sont roscoelite, uraninite et des arséniures de nickel, mais on a également trouvé des minéraux contenant les métaux précieux Ag, Au, Pd et Pt ainsi que des séléniures et des uraninites riches en terres rares. Les sphères lixiviées sont appauvries en ions ferritiques en raison de la dissolution de l'hématite. Des calculs de bilans de masses montrent que seule une très faible partie des éléments traces présents dans la masse rocheuse a été mobilisée durant la formation du halo. Les mobilités relatives sont: As > U > Ni > V. Les éléments précipités sous forme de minerais dans le cœur des sphères de réduction ont probablement été relâchés d'hydroxydes de fer lors de leur altération en hématite. Les couches rouges contenant des halos de réduction sont généralement riches en As (100 ppm) par rapport aux couches sous-jacentes réduites contenant moins de 5 ppm d'As. La formation des halos de réduction a eu lieu durant le Mésozoïque à des profondeurs de 500 à 1100 m. Les eaux interstitielles étaient fortement salines. Des matières organiques d'origine inconnue ont réagi avec des ions dissous de haute valence et de l'hématite en des points discrets distribués au hasard dans les roches et ont causé la précipitation locale d'éléments rares sous forme de minerais ainsi que la dissolution de l'hématite. La migration des éléments fut diffusive. L'oxydation des matières organiques et la précipitation de minerais ont probablement été catalysées par des bactéries, les sulfures ayant été formés par la réduction in situ à basse température (< 100°C) de sulfates. Les sphères de réduction peuvent être utilisées pour dater et situer quantitativement les mobilités des éléments durant la diagenèse des couches rouges. La signification géologique de leur présence n'est pas encore comprise.

Les sphères de réduction livrent des informations qualitatives sur les mobilités des divers éléments dans un environnement similaire à celui d'un éventuel dépôt final pour déchets radioactifs dans le Nord de la Suisse. Le transport diffusif d'U, de terres rares, de Pd et de bien d'autres éléments sous conditions oxydantes est évident de même que leur immobilisation due à des conditions réductrices extrêmement locales. De très fortes concentrations de gradients d'U et d'autres éléments aux frontières redox se sont maintenues durant 10⁸ années approximativement.