Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

GÉOCHIMIE

La géochimie est une science qui applique les principes de la chimie à l'explication des processus géologiques, passés et présents, qui affectent les enveloppes terrestres internes (noyau, manteau, croûtes) et externes (océans, atmosphère, biosphère). Le Glossary of Geology and Related Sciences, publié en 1960, définit la géochimie comme « la science qui traite de l'abondance absolue et relative des éléments et des isotopes sur la Terre entière, qui traite également de leur distribution et de leurs migrations, en vue d'aboutir à des lois générales du comportement de la matière à l'échelle planétaire ». Mais c’est à partir des années 1950, avec le développement de nouvelles techniques d’analyses, permettant notamment de mesurer des concentrations élémentaires ou des rapports isotopiques, que cette science a pris son essor. Aujourd'hui, la géochimie est la source de multiples découvertes et avancées de premier ordre comme la datation d'objets géologiques, l'étude du climat, le traçage de flux de matière entre des ensembles géologiques. Quand elle s'applique aux planètes ou aux météorites et poussières cométaires, on parle de cosmochimie.

Composition chimique de la Terre

Un premier objectif de la géochimie est de déterminer la composition chimique élémentaire de la Terre et de ses grandes enveloppes, externes (hydrosphère, atmosphère, biosphère) et notamment internes (croûtes, manteau, noyau) [fig. 1]. La composition des enveloppes externes fluides et biologiques ne sera pas détaillée ici ; l'approche se limitera à la Terre solide.

Les croûtes

L'écorce terrestre est majoritairement constituée de roches silicatées (c'est-à-dire comportant du silicium et de l'oxygène) qui définissent deux types de croûte. La croûte océanique est principalement composée de basaltes et de gabbros, riches en fer et en magnésium. Cet assemblage chimique est dit « basique », avec des teneurs en silice (SiO2) inférieures à 52 p. 100. La croûte continentale est, elle, essentiellement constituée de granites et de leurs équivalents métamorphiques, les gneiss. Elle présente une composition plus « acide », c'est-à-dire plus riche en silice et en alumine. À l'exception des carbonates d'origine biochimique, les sédiments que l'on retrouve sur les deux types de croûte s'apparentent chimiquement à la croûte continentale dont ils proviennent.

Le manteau

Le manteau terrestre est constitué de péridotite, une roche composée en majorité d'olivine, un silicate ferromagnésien, et d'autres minéraux riches en fer (Fe) et en magnésium (Mg), notamment des pyroxènes. Cette roche appartient au domaine des assemblages ultrabasiques (SiO2 < 45 p. 100). L'agencement cristallographique de la péridotite varie en fonction des conditions de température et pression (et donc de la profondeur), toutefois la chimie globale du manteau demeure, au premier ordre, constante.

Le noyau

Le noyau terrestre externe, liquide, est composé principalement d'un alliage de fer (de 80 à 85 p. 100 environ) et de nickel (de 5 à 10 p. 100 environ) incorporant une part d'éléments chimiques dits « légers » de nature non encore déterminée faute d'échantillonnage direct. Les candidats sont notamment la silice, le soufre et l'oxygène. La graine, partie interne solide du noyau, est un alliage métallique de fer et de nickel (80 p. 100 Fe, 20 p. 100 Ni).

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

  • : chercheuse au laboratoire de géologie de Lyon Terre, planètes, environnement, géochimie, agrégée préparatrice à l'École normale supérieure de Lyon

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Affinité des éléments chimiques pour les enveloppes terrestres et classification de Goldschmidt

Affinité des éléments chimiques pour les enveloppes terrestres et classification de Goldschmidt

Systèmes isotopiques utilisés en datation radiochronologique

Systèmes isotopiques utilisés en datation radiochronologique

Variation des isotopes de l'oxygène avec la température atmosphérique

Variation des isotopes de l'oxygène avec la température atmosphérique

Autres références

  • ANDÉSITES ET DIORITES

    • Écrit par Jean-Paul CARRON, Universalis, Maurice LELUBRE, René MAURY
    • 2 066 mots
    • 2 médias
    Du point de vue des éléments majeurs, les andésites se caractérisent par des teneurs élevées en calcium et aluminium et faibles en titane. Leur rapport Mg/(Mg + Fe), souvent voisin de 0,5, est cependant susceptible de larges variations ; le rapport Fe2O3/FeO, généralement élevé, témoigne d'une...
  • CARBONATES

    • Écrit par Marc DARDENNE, André JAUZEIN
    • 5 049 mots
    • 12 médias
    Alors que la dolomite a été synthétisée à température et pression de CO2 élevées par Graf et Goldsmith (1955), sa synthèse, dans les conditions de température et pression ordinaires du milieu marin actuel, est l'un des problèmes les plus intéressants de la géochimie. L'observation de sédiments...
  • CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES

    • Écrit par Jean-Claude DUPLESSY
    • 7 878 mots
    • 6 médias

    L'activité de la Terre est incessante : toutes ses couches – du noyau à la plus haute atmosphère – sont animées de continuels mouvements et, surtout, ses enveloppes superficielles – l'atmosphère, les océans et la surface des continents – abritent la vie. Les atomes et les molécules qui constituent...

  • ÉRUPTIONS VOLCANIQUES

    • Écrit par Édouard KAMINSKI
    • 3 939 mots
    • 7 médias
    Le traçage géochimique est une des techniques les plus puissantes pour suivre l'évolution d'un volcan. Il permet dans un premier temps d'identifier la source du volcanisme : la roche qui a fondu pour donner le magma expulsé était-elle un sédiment, une croûte océanique recyclée, une partie du manteau ?...
  • Afficher les 27 références

Voir aussi