Contribution to the study of the boron geochemical cycle

Cette étude se place dans le cadre de notre compréhension des cycles géochimiques à l’interface entre le minéral et le vivant. Le bore trouve une place particulière dans ce domaine de réflexion grâce à ses propriétés physico-chimiques qui le rendent à la fois sensibles aux réactions minéralogiques et biologiques. Le développement de techniques d’analyses du bore a permis de dégager les grandes lignes de son comportement (bio)-géochimique à trois échelles différentes. À l’échelle sol/plante, le cycle du bore en solution est fortement dépendant de l’activité biologique saisonnière. Le fort écart de signature isotopique du bore entre le compartiment végétal (≈ +30 ‰) et minéral (≈ -20 ‰) permet de quantifier la contribution respective de chacun de ses processus et met en évidence l’interdépendance entre les flux d’altération et le recyclage biologique. À l’échelle du bassin versant, la signature géochimique du bore dans les rivières reflète principalement des effets conjoints de la lithologie et des processus d’altération. À l’échelle d’un aquifère charbonneux de taille régionale, il a été proposé que le cycle du bore est contrôlé par des réactions de complexation avec des surfaces de type organique. La double fonctionnalité du bore comme traceur à la fois des processus lithologiques et biologiques est donc mise en avant et prouve le potentiel de cet élément comme reflet des équilibres et échanges entre compartiments naturels à différentes échelles.This work aims at improving our understanding of the geochemical cycles at the interface between the mineralogical and the biological world. Boron appears to be a good candidate in this field of investigation because of its particular physicochemical properties. Development and improvement of analytical techniques allow the study of boron geochemical signature at several scales. At the soil/plant scale, the boron cycle is strongly linked to the seasonal biologic activity. The great difference of isotopic composition between the biological (≈ +30 ‰) and the mineralogical reservoir (≈ -20 ‰) allows us to quantify the relative contribution of both processes and points out the feedback between weathering mechanisms and vegetation cycling. At the watershed scale, weathering processes mainly control the dissolved boron geochemistry in the river without noticeable impact of vegetation. In a coal bed aquifer (regional scale), we suggest that complexation reactions onto organic surfaces regulate the boron isotopic signature. The double feature of boron as a tracer of both weathering and biological processes are emphasized in this work and prove the importance of the information given by this isotopic system when applied to natural systems at different scales