TRACES ÉLÉMENTS EN

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Le concept d'élément en traces

Dans la bibliographie géochimique, il est courant de trouver, employés comme synonymes, des termes tels que : « éléments en traces » (ou « éléments traces »), « éléments rares », « oligoéléments », « éléments dispersés », « éléments mineurs », « éléments accessoires », etc. En général, c'est le critère pondéral qui définit un élément en traces.

Dans le tableau, on a groupé les 80 éléments essentiels composant la croûte terrestre d'après les données de V. M. Goldschmidt (1937), de K. Rankama et T. G. Sahama (1950) et de B. Mason (1958), modifiées en partie par A. P. Vinogradov (1962). Il n'a pas été tenu compte des éléments radioactifs de vie courte, ni de certains gaz rares tels que le néon, le krypton et le xénon, dont la teneur est inférieure à 0,001 γ/g (1 γ = 10−6 g). Ces 80 éléments ont été répartis en trois grands groupes (I, II, III), caractérisés par des écarts importants de teneurs.

Éléments chimiques : classification en trois groupes

Tableau : Éléments chimiques : classification en trois groupes

Classification des éléments chimiques en trois grands groupes selon leur teneur dans la croûte terrestre (quelques éléments, dits très courants, dont l'abondance est étonnament faible par rapport à d'autres, considérés comme rares, sont marqués d'un astérisque). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les 12 éléments du groupe I (teneurs supérieures à 1 000 γ/g), qui, à eux seuls, représentent les 99,4 p. 100 de la composition moyenne de la croûte terrestre, ont été divisés en deux sous-groupes caractérisés par une coupure nette des teneurs entre le magnésium et le titane. Le groupe II (de 1 à 1 000 γ/g), comprenant 46 éléments, a été subdivisé en trois sous-groupes : le premier, comprenant 10 éléments de teneurs comprises entre 100 et 700 γ/g ; le deuxième, constitué par 14 éléments dont les teneurs varient entre 10 et 100 γ/g ; le troisième, de 22 éléments avec des concentrations de 1 à 10 γ/g. Les 22 éléments restants, dont les teneurs sont inférieures à 1 γ/g (jusqu'à 0,001 γ/g), constituent le groupe III.

Le tableau permet de représenter la classification proposée par Vinogradov (1959) des éléments à faible teneur :

– éléments rares, comme le terbium, le lutétium, le mercure, l'iode, le bismuth, par exemple, dont la quantité totale dans la croûte terrestre est très faible, inférieure à 1 γ/g, qui se trouvent généralement en quantités infimes en substitution isomorphe dans les minéraux et dans les roches et qui sont rarement exprimés comme minéraux ;

– éléments mineurs comme le zirconium, le titane, le chrome, le baryum, dont la teneur dans les roches est appréciable et qui forment couramment des minéraux isolés ;

– éléments dispersés, comme le rubidium, le hafnium, entre autres, dont les teneurs sont assez significatives mais qui ne sont pas exprimés comme minéraux.

Cette classification est très intéressante du point de vue théorique comme du point de vue pratique, mais elle exige une connaissance géochimique approfondie de chaque élément, c'est-à-dire de son cycle évolutif et surtout de sa forme de localisation ou de fixation. Cette connaissance dépend, entre autres, de la puissance analytique des moyens de recherche mis en jeu.

Une autre classification proposée récemment par D. M. Shaw (1964), distinguant des éléments majeurs (plus de 10 000 γ/g), des éléments mineurs (entre 10 000 et 1 000 γ/g) et des éléments en traces (moins de 1 000 γ/g), conserve tous les inconvénients inhérents à une classification uniquement pondérale et ne présente, par contre, aucun des avantages d'une systématique dynamique telle que celle qui a été conçue par Vinogradov.

L'élément en traces n'est pas défini seulement par sa teneur (critère statique), mais aussi par certaines propriétés particulières telles que sa mobilité géochimique, sa facilité de migration et les composés qu'il peut former, composés qui sont d'ailleurs variables suivant le mode de fixation de l'élément dans un milieu donné.

L. V. Tauson (1956) a proposé de classer les éléments en traces présents dans une roche en éléments silicatés et extrasilicatés. Sous leur forme silicatée, les éléments en traces (lithium, béryllium, scandium, titane, vanadium, chrome, etc.) seraient liés au réseau des silicates soit comme constituants primaires de la maille cristalline, soit par remplacement diadochique ; leur propriété fondamentale serait leur faible mobilité chimique. Autrement dit, leur dispersion serait conditionnée par la destruction du minéral hôte. Au contraire, les éléments en traces présents sous forme extrasilicatée, tels le cuivre, le zinc, le plomb, le molybdène, par exemple, se trouveraient hors du réseau, sous forme de composés simples (sulfures, oxydes, etc.), seraient très mobiles et migreraient donc facilement.

Ces essais de classification des éléments en traces en fonction de leur localisation dans un minéral ou même dans une roche élargissent considérablement le problème. Ce sont de nouveaux facteurs à ajouter à la classification pondérale.

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Écrit par :

  • : Directeur adjoint du service géologique national au bureau de recherches géologiques et minières (B.R.G.M.),
  • : ingénieur civil des Mines, chargé de recherche au C.N.R.S., chef du servicegéochimique, détaché au Bureau de recherche géologique et minière (B.R.G.M.

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Pour citer l’article

Jean GONI, Michel LELEU, « TRACES ÉLÉMENTS EN », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/elements-en-traces/