ABSTRACT Following an initial study of a tropical lateritic hillside system showing little iron i... more ABSTRACT Following an initial study of a tropical lateritic hillside system showing little iron isotope fractionation despite a strong accumulation within the soil profile, the present work investigates iron isotope signatures within the organic matter rich swamp system that represents 20% of the studied watershed surface (from Nsimi, South Cameroon). This study considers the soil–plant–water continuum in order to better understand the Fe elemental and isotopic transfer out of the ecosystem. Within the swamp system, the iron isotope compositions of gleysol samples (δ57FeIRMM-14 ~+ 0.6‰) are significantly heavier than both the continental crust baseline and the reference lateritic soils from the hillslope (δ57FeIRMM-14 = + 0.1‰). This enrichment towards heavy isotopes is attributed to a preferential removal of light iron isotopes during soil forming processes. Pedogenic transformations (i.e., gleyzation, organic complexation of metal and leaching) are responsible for the reductimorphic features observed in ferralitic horizons (i.e., incomplete degradation of organic matter in surface and soil whitening favored by good draining conditions). The organic carbon-rich waters of the swamp system are prone to redox processes and strong metal chelation. The dissolved iron (i.e., fraction < 0.22μm) of the Mengong stream shows positive δ57Fe signatures, with a downstream enrichment in heavy isotopes, from + 0.511 ± 0.266‰ to + 1.076 ± 0.240‰. The binding of iron (FeIII) with organic matter can explain the observed enrichment in heavy isotopes in the dissolved fraction. On the contrary, plant leaves are significantly enriched in light Fe (δ57Fe of − 0.665 ± 0.035 and − 1.119 ± 0.080‰) relative to (i) the litter compartment (− 0.166 ± 0.078 to − 0.262 ± 0.013‰ for δ57Fe) and (ii) the most superficial soils. Iron isotopic compositions in plants and litter vary as a function of both plant species and season. Hence, the differences in Fe isotopic compositions between the various studied compartments suggest that Fe isotopes can be used (i) to study elemental transfers during soil pedogenesis in tropical environment and (ii) to better appraise and constrain iron biogeochemical cycle between surface horizon of soils, surface waters and the vegetation.
Ce travail de recherche porte sur l'étude des compositions isotopiques du fer dans différents... more Ce travail de recherche porte sur l'étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d'environnements tropicaux. Cette étude a été conduite afin d'évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d'éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu'un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L'altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l'érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bass...
Ce travail de recherche porte sur l'etude des compositions isotopiques du fer dans differents... more Ce travail de recherche porte sur l'etude des compositions isotopiques du fer dans differents reservoirs naturels d'environnements tropicaux. Cette etude a ete conduite afin d'evaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil geochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d'elements des continents vers les oceans. Les resultats obtenus montrent qu'un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposequences en zone forestiere tropicale. L'alteration chimique et la pedogenese sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement leger dans les sols de bas de versant. Apres deforestation, l'erosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer differente du sol de foret. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bass...
ABSTRACT Following an initial study of a tropical lateritic hillside system showing little iron i... more ABSTRACT Following an initial study of a tropical lateritic hillside system showing little iron isotope fractionation despite a strong accumulation within the soil profile, the present work investigates iron isotope signatures within the organic matter rich swamp system that represents 20% of the studied watershed surface (from Nsimi, South Cameroon). This study considers the soil–plant–water continuum in order to better understand the Fe elemental and isotopic transfer out of the ecosystem. Within the swamp system, the iron isotope compositions of gleysol samples (δ57FeIRMM-14 ~+ 0.6‰) are significantly heavier than both the continental crust baseline and the reference lateritic soils from the hillslope (δ57FeIRMM-14 = + 0.1‰). This enrichment towards heavy isotopes is attributed to a preferential removal of light iron isotopes during soil forming processes. Pedogenic transformations (i.e., gleyzation, organic complexation of metal and leaching) are responsible for the reductimorphic features observed in ferralitic horizons (i.e., incomplete degradation of organic matter in surface and soil whitening favored by good draining conditions). The organic carbon-rich waters of the swamp system are prone to redox processes and strong metal chelation. The dissolved iron (i.e., fraction < 0.22μm) of the Mengong stream shows positive δ57Fe signatures, with a downstream enrichment in heavy isotopes, from + 0.511 ± 0.266‰ to + 1.076 ± 0.240‰. The binding of iron (FeIII) with organic matter can explain the observed enrichment in heavy isotopes in the dissolved fraction. On the contrary, plant leaves are significantly enriched in light Fe (δ57Fe of − 0.665 ± 0.035 and − 1.119 ± 0.080‰) relative to (i) the litter compartment (− 0.166 ± 0.078 to − 0.262 ± 0.013‰ for δ57Fe) and (ii) the most superficial soils. Iron isotopic compositions in plants and litter vary as a function of both plant species and season. Hence, the differences in Fe isotopic compositions between the various studied compartments suggest that Fe isotopes can be used (i) to study elemental transfers during soil pedogenesis in tropical environment and (ii) to better appraise and constrain iron biogeochemical cycle between surface horizon of soils, surface waters and the vegetation.
Ce travail de recherche porte sur l'étude des compositions isotopiques du fer dans différents... more Ce travail de recherche porte sur l'étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d'environnements tropicaux. Cette étude a été conduite afin d'évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d'éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu'un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L'altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l'érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bass...
Ce travail de recherche porte sur l'etude des compositions isotopiques du fer dans differents... more Ce travail de recherche porte sur l'etude des compositions isotopiques du fer dans differents reservoirs naturels d'environnements tropicaux. Cette etude a ete conduite afin d'evaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil geochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d'elements des continents vers les oceans. Les resultats obtenus montrent qu'un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposequences en zone forestiere tropicale. L'alteration chimique et la pedogenese sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement leger dans les sols de bas de versant. Apres deforestation, l'erosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer differente du sol de foret. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bass...
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