Résumé de cours de Géochimie PDF

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Résumé du cours de géochimie de première année, comprenant les éléments importants. ...

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Géochimie

Classification de Goldschmidt Lithophile : affinité avec l'oxygène (Na, K, Si, Al, Ti, Mg, Ca) se concentrent en général dans les minéraux cardinaux de la croûte et du manteau Sidérophile : affinité avec le fer (Fe, Co, Ni, Pt, Re, Os) associés au fer, ils s'accumulent dans le noyau terrestre. Chalcophile : affinité avec le soufre et le cuivre (Cu, Ag, Zn, Pb, S) forment aisément des sulfures. Atmophile : affinité avec la phase gazeuse (O, N, H, les gaz rares), se concentrent dans l'atmosphère. Les éléments lithophiles

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Volatils : passe dans la phase nouvelle (ex : K ou Na) - premiers cristaux pour la cristallisation - phase liquide pour la fusion

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Réfractaire : passe dans la phase initiale (ex : Mg ou Cr) - derniers cristaux pour la cristallisation - phase solide pour la fusion

Manteau et croûte → refroidissement, convection CC (préservation) et CO (recyclage) Réservoirs terrestres

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les roches ignées ou endogènes ou magmatiques (basaltes, granite, gabbro...) sont issues de processus magmatiques : la fusion partielle et la cristallisation fractionnée

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les roches métamorphiques (schistes, marbre, gneiss...) résultent de la transformation des roche ignées et méta. Il s'agit d'une « recuisson » à haute température, sous pression et en présence de fluides aqueux.

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les roches sédimentaires (pélite, calcaire, grès...) se forment avec l'accumulation de particules détritiques et biologiques ou par précipitation chimique majoritairement au fond des océans mais également à la surface des continents.

Éléments majeurs, principaux ou cardinaux Les plus abondants O: présent dans tous les réservoirs terrestres Si : associé à 4 atomes d'oxygène constitue un tétraèdre qui est l'élément de base de la famille minéralogique principale et prédominante dans la croûte et le manteau : les silicates. O et Si forment les silicates. Mg et Fe : particulièrement abondants dans les roches du manteau et les roches métamorphiques Ca : présent dans les roches magmatiques et les carbonates sédimentaires Al : entrent en substitution avec Si dans le tétraèdre de base des silicates (SiO4), se concentrent dans les minéraux argileux des roches sédimentaires et dans les micas des roches métamorphiques (biotite, muscovite) K et Na : concentrés dans les liquides magmatiques initiaux. (premiers cristaux issus de la crista. f) Acidité minéral → +50% Si = roche acide Trois processus géologiques majeurs ont permis de constituer ces réservoirs terrestres et contrôlent leur évolution. PG1 : fusion des roches (magmatisme mantellique et métamorphisme) PG2 : cristallisation des magmas(magmatisme et métamorphisme) PG3 : érosion et sédimentation

PG1+PG2: géodynamique interne, énergie de la Terre (chaleur interne et radioactivité) PG3 : géodynamique externe, énergie du Soleil 1. Le manteau montre un enrichissement en éléments réfractaires (Mg et Cr), et un appauvrissement en éléments fusibles (Na, K, Al, Ca, et Si). Le manteau est un réservoir à caractère résiduel. 2. La croûte continentale montre un enrichissement en éléments fusibles ou volatils, présents dans les feldspaths, le quartz et les minéraux micacés. 3. Les océans sont enrichis en cations solubles (Na, K, Ca) et en anions solubles (Cl, SO4). 4. Les roches sédimentaires détritiques concentrent les élément insolubles et fusibles (Si, Fe et Al) représentés par le quartz et les minéraux argileux. Éléments mineurs ou en traces LILE : grande taille à faible charge, se concentrent dans les liquides résiduels magmatiques HSFE : petite taille à forte charge, développent un fort champ électrostatique impropre à la substitution avec les éléments majeurs dans les minéraux ordinaires. De manière contradictoire, les éléments LILE ou HFSE sont des éléments qui s’accumulent dans la croûte continentale terrestre. Principe de conservation de la masse : « le tout est la somme des parties » Exemple d’un sédiment issu de l’érosion d’un granite : argile + quartz Msédiment = Margile + Mquartz Msed = Marg + Mqz (1) Pour la concentration en silicium, Si : Msed. CSised = Marg . CSiarg + Mqz . Csiqz En divisant (2) par (1): CSised = ƒarg . CSiarg + (1- ƒarg ). CSiqz (3) avec ƒarg= Marg /Msed et ƒarg+ ƒqz = 1 1. Dans les objets géologiques, lorsqu’un élément donné présente une

concentration inférieure à 1-2%, on utilisera le terme d’élément mineur. 2. Lorsqu’il s’agit de mesurer des seuils de concentration de l’ordre du ppm, on utilisera le terme d’élément-trace. 3. Les seuils de concentration du ppb et du ppt qualifient l ’élément comme un élément en ultra-trace et super-trace. Fractionnement élémentaire : Décrit la répartition des éléments traces dans les phases cristallisées et liquides primaires ou résiduelles au cours des processus géologiques. Les éléments qui ont des comportements différents se séparent pour rejoindre un milieu géochimique stable. Le coefficient de partage décrit la distribution et le comportement des éléments traces ou mineurs qui entrent en substitution dans le réseau cristallin des minéraux primaires qui sont en équilibre avec les liquides magmatiques ou les solutions naturelles à partir desquelles ils précipitent. Proportion entre ka quantité d'éléments mineurs présents dans le cristal et la quantité d'éléments mineurs présentes dans la chambre magmatique. D i = X iJ / X i j

Element : i

Phase cristalline : J

Phase liquide : j

Si D=1, il y a autant d'élément dans la phase cristalline que dans la phase liquide Si D>1, il y a plus d'élément dans la phase cristalline que dans la phase liquide Si D...