Get access

Sources of trace metals in Ferralsols in New Caledonia

Authors

  • T. Becquer,

    Corresponding author
    1. UMR 137 Biodiversité et Fonctionnement des Sols, IRD/Embrapa Cerrados, CP 7091, 71619-970 Brazilia-DF, Brazil,
    Search for more papers by this author
  • C. Quantin,

    1. UMR IDES 8418, CNRS-Université Paris Sud XI, Bat. 504, 91405 Orsay Cedex, France,
    Search for more papers by this author
  • S. Rotte-Capet,

    1. Laboratoire des interactions micro-organismes-minéraux-matières organiques dans les sols (LiMos), UMR 7137 du CNRS, Université Henri Poincaré, Nancy I, BP 239, 54506 Vandoeuvre lès Nancy Cedex, France,
    Search for more papers by this author
  • J. Ghanbaja,

    1. Service Commun de Microscopie Electronique à Transmission, Université Henri Poincaré, Nancy I, BP 239, 54506 Vandoeuvre lès Nancy Cedex, France, and
    Search for more papers by this author
  • C. Mustin,

    1. Laboratoire des interactions micro-organismes-minéraux-matières organiques dans les sols (LiMos), UMR 7137 du CNRS, Université Henri Poincaré, Nancy I, BP 239, 54506 Vandoeuvre lès Nancy Cedex, France,
    Search for more papers by this author
  • A. J. Herbillon

    1. Unité des Sciences du Sol, Université Catholique de Louvain, Place Croix du Sud 2/10, 1348 Louvain la Neuve, Belgium
    Search for more papers by this author

T. Becquer. E-mail: becquer@cpac.embrapa.br

Summary

One third of New Caledonia is occupied by soils deriving from ultrabasic rocks anomalously rich in trace metals such as Cr, Ni, Mn and Co. The location of the metals present in three samples from a toposequence of Ferralsols was studied by combining selective dissolutions (CaCl2, Cu(NO3)2, hydroxylamine, dithionite–citrate–bicarbonate), examinations with a transmission electron microscope (TEM) equipped with an EDAX device, and X-ray diffraction and infrared spectroscopy. The behaviour of the metals during dissolution was found to depend on both the type of metal and the location of the samples in the toposequence. In the lowland soil samples derived from transported materials, about 50% of total Mn and Co and a small fraction (< 1%) of total Ni were dissolved in the hydroxylamine reagent. By TEM, the manganese oxide minerals present in one of the lowland samples were found to have chemical compositions similar to those of lithiophorite–asbolane mixed layers identified previously in the subsurface horizons of the laterites capping the landscape where the toposequence occurs. Whatever the location of samples, goethite, i.e. the major constituent of these soils, was found to be the scavenger of the largest proportions of Ni and of about 40% of total Cr. However, this mineral was present as two distinct morphological facies, and each of them had a statistically different chemical composition. The small needle-shaped goethite, which was abundant in the lowland soils only, was richer in Ni and Si and poorer in Al than the larger acicular one. Our data show that the potential mobility of trace metals in these soils is likely to be controlled by the most soluble phases identified, i.e. the Co-rich Mn oxides and the Ni-rich needle-shaped goethites.

Abstract

Sources des métaux en traces dans les Ferralsols de Nouvelle-Calédonie

Résumé

Un tiers du territoire de la Nouvelle-Calédonie est occupé par des sols dérivés de roches ultrabasiques anormalement riches en métaux en traces tels que Cr, Ni, Mn et Co. La localisation des métaux présents dans trois échantillons d'une toposéquence occupée par des Ferralsols a étéétudiée en combinant des dissolutions dans différents réactifs (CaCl2, Cu(NO3)2, hydroxylamine, DCB), des observations avec un microscope électronique à transmission (MET) équipé d'un spectromètre à dispersion d'énergie des rayons X et des examens par DRX et en spectroscopie IR. Le comportement des métaux dans les différents réactifs d'extraction dépend à la fois de la nature du métal et de la localisation des échantillons dans la toposéquence. Dans les deux échantillons des sols de plaine dérivés de matériaux transportés, environ 50% du Mn et du Co total et une faible fraction (< 1%) du Ni total sont solubilisés par le réactif hydroxylamine. Les oxydes de manganèse présents dans l'un d'entre eux possèdent une composition chimique similaire a celle des minéraux interstratifiés lithiophorite–asbolane identifiés auparavant dans les latérites surplombant le paysage où la toposéquence est installée. Quelle que soit la localisation des échantillons, la goethite, qui est le principal constituant de ces sols, a été identifiée comme la principale phase vectrice du Ni et du Cr (environ 40% du Cr total). Toutefois, ce minéral est présent sous deux faciès distincts et chacun correspond à une composition chimique statistiquement différente: les goethites en forme d'aiguilles, abondantes uniquement dans les sols de plaine, étant plus riches en Ni et Si et plus pauvres en Al que les goethites de forme aciculaire. Nos données indiquent que la mobilité potentielle des métaux en traces dans ces sols est probablement contrôlée par les phases minérales les plus solubles mentionnées ci-dessus, à savoir les oxydes de Mn riches en Co et les goethites en forme d'aiguilles particulièrement riches en Ni.

Ancillary