vignette|redresse=1.5|Abondances cosmiquesTableau n° 6 de l'article .. On a choisi des symboles différents pour les éléments de numéros atomiques pairs et impairs afin de faire apparaître que ces derniers sont presque systématiquement moins abondants que leurs voisins de numéros pairs.
vignette|redresse=1.5|Abondance (en fraction atomique) d'éléments chimiques dans la croûte terrestre supérieure en fonction de leur numéro atomique (éléments pétrogènes et éléments métallogènes). Les éléments représentés les plus rares (en jaune) ne sont pas les plus lourds mais les plus sidérophiles (fréquemment associés au fer) dans la classification géochimique. Ils ont été épuisés par migration en profondeur dans le noyau terrestre. Leur abondance dans les météoroïdes est plus élevée. De plus, le sélénium et le tellure ont été épuisés par formation d'hydrures volatils ( et ).
Cet article recense l'abondance des éléments dans la croûte terrestre. Il donne une estimation de leurs clarkes.
Origine Les abondances des éléments chimiques dans la croûte terrestre découlent de leurs abondances dans la nébuleuse (pré)solaire, qui ne diffèrent en principe pasLes modèles du fonctionnement et de l'évolution des étoiles indiquent que la photosphère d'une étoile n'est pas brassée avec les couches plus profondes. Comme par ailleurs elle reste toujours à des températures largement insuffisantes pour subir des réactions de fusion nucléaire, elle doit garder la composition initiale de l’étoile et donc du nuage de gaz et de poussières qui en est à l'origine. de leurs abondances dans la photosphère solaire (« abondances cosmiques »).
Les matériaux qui constituent la Terre proviennent de la condensation incomplète de la nébuleuse solaire. Ceux qui constituent la croûte terrestre dérivent des précédents par la différenciation chimique de la planète (différenciation planétaire précoce puis formation progressive de la croûte continentale aux dépens du manteau).
Liste Sur près de 90 éléments présents dans la croûte terrestre, huit seulement représentent plus de 98 % de la composition des roches de la croûte terrestreL'abondance des éléments dans la Terre tout entière est différente (fer 35 %, oxygène 30 %, silicium 15 %, magnésium 13 %) en raison de la nature métallique du noyau. (oxygène 46,6 %, silicium 27,7 %, aluminium 8,1 %, fer 5 %, calcium 3,6 %, sodium 2,8 %, magnésium 2,3 %, potassium 2,1 %)..
Le tableau suivant indique les pourcentages massiques en parties par million (ppm) : = 1 %.
Les données ci-dessous sont des estimations et elles varient suivant les sources et les méthodes de calcul. Les ordres de grandeur sont toutefois globalement fiables.
Z Élément Symbole Abondancelithosphérique(ppm) Proportionrelative(ppm) Abondance crustale (ppm). Abondancecrustale(ppm) Abondancecrustale(ppm) Abondancecrustale(ppm) Production(2011, t) Oxygène O Silicium Si Aluminium Al Fer Fe Calcium Ca Sodium Na Potassium K Magnésium Mg Titane Ti Hydrogène H Phosphore P Manganèse Mn Fluor F Baryum Ba Carbone C Strontium Sr Soufre S Zirconium Zr Tungstène W Vanadium V Chlore Cl Chrome Cr Rubidium Rb Nickel Ni Zinc Zn Cuivre Cu Ce Nd Lanthane La Yttrium Y Azote N Cobalt Co Lithium Li Niobium Nb Gallium Ga Scandium Sc Plomb Pb Samarium Sm Thorium Th Praséodyme Pr Bore B Gadolinium Gd Dysprosium Dy Hafnium Hf Erbium Er Argon Ar Ytterbium Yb Cs Be Sn Europium Eu Uranium U Tantale Ta Germanium Ge Molybdène Mo Arsenic As Holmium Ho Terbium Tb Thulium Tm Brome Br Thallium Tl Lutécium Lu Antimoine Sb Iode I Cadmium Cd Argent Ag Mercure Hg Se Indium In Bismuth Bi Hélium He Néon Ne Tellure Te Platine Pt Or Au Ruthénium Ru Palladium Pd Re Iridium Ir Rhodium Rh Osmium Os Krypton Kr Xénon Xe Protactinium Pa Radium Ra Actinium Ac Polonium Po Radon Rn
Classification géochimique des éléments Le géochimiste Victor Goldschmidt propose dans les années 1920 de regrouper les éléments chimiques en fonction de leurs affinités et de leur abondance relative dans les principales enveloppes de la Terre, distinction liée au modèle de la différenciation géochimique de la planète en un noyau dense formé d'alliages de fer et nickel, entouré d'une enveloppe de sulfure dans la mésosphère, puis de la couche silicate (manteau supérieur et lithosphère), de l'hydrosphère et de l'atmosphère. : les atmophiles (H, C, N, O, F, gaz nobles), qui ont une affinité prédominante avec les phases fluides se localisent principalement dans l'atmosphère et l'hydrosphère ; les lithophiles (Si, Al, Na, Fe, Ca, Mg), à forte affinité avec l'oxygène dans la lithosphère et le manteau supérieur ; les chalcophiles (S, Cu, Zn, Ag), fréquemment associés au soufre dans le manteau inférieur (hypothèse désormais invalidée) ; les sidérophiles (Fe, Ni, Au), préférentiellement associés au fer dans le noyau terrestre.
Le comportement des éléments chimiques à la surface ou à l'intérieur de la planète dépend ainsi de leur position dans le tableau périodique, et notamment de leur électronégativité E (pouvoir attracteur d'un atome dans une molécule, dépendant de l'énergie d'ionisation et de l'affinité électronique de cet atome). Si, entre deux éléments, la différence des valeurs de E est faible, la liaison est de type métallique (éléments sidérophiles), si elle est moyenne la liaison est de type covalente (ZnS par exemple et les éléments chalcophiles en général) et si elle est importante, la liaison est de type ionique (NaCl par exemple et les éléments lithophiles en général)..
Cette répartition dans les trois principales couches terrestres correspond au modèle des enveloppes proposé par le géologue Eduard Suess en 1909. : la croûte continentale SIAL (SIlicium et ALuminium, enveloppe contenant principalement les éléments chimiques Si, Al et O qui cristallisent dans les minéraux silicatés alumineux, et qui concentre les éléments les plus lithophiles localisés préférentiellement dans les « pierres »), au manteau SIMA (SIlicium et MAgnésium, couche contenant des silicates ferro-magnésiens, le manteau inférieur étant riche en éléments chalcophiles) et noyau NIFE (NIckel et FEr qui solubilise la quasi-totalité des sidérophiles)La migration du fer et des éléments sidérophiles vers le noyau est achevée avec la différenciation planétaire qui aurait abouti, en moins de 60 millions d'années (elle se serait terminée vers 4,5 Ga), à la formation de ces enveloppes. Cependant, les estimations du contenu résiduel en éléments hautement sidérophiles (HSE, pour en anglais) du manteau, montrent des valeurs 10 à 100 fois supérieures aux valeurs prédites selon ce scénario. Plusieurs hypothèses sont proposées pour expliquer cette contradiction : grand bombardement tardif, vaporisation du fer pendant le processus d'accrétion (terre entourée d'une atmosphère riche en fer gazeux qui, en se refroidissant, aurait donné des pluies de fer sur la surface, expliquant qu'une partie des HSE ne s'est pas retrouvée piégée dans le noyau). .. Ce modèle de Terre, qui reste le modèle de référence dans le milieu des géophysiciens jusqu'à l'avant-guerre, a fourni un cadre puissant permettant d'interpréter le fonctionnement interne de notre planète, grâce à la théorie de la dérive des continents et de la tectonique des plaques..
Les géochimistes actuels ont amendéCertains éléments sont omniprésents à la surface ou à l'intérieur de la planète, et se retrouvent dans différents groupes tandis que d'autres appartiennent à une seule famille ; le manteau inférieur n'est pas riche en éléments chalcophiles…, affiné et complété cette vision des quatre grandes familles géochimiques dans les principaux réservoirs terrestres mais cette classification de Goldschmidt reste utile pour appréhender la géodynamique chimique interne globale.. Actuellement, ils proposent d'autres classifications géochimiques fondées sur les rayons ioniques (éléments compatibles et incompatibles), la volatilité (éléments réfractaires et volatils), la solubilité dans les fluides (règles de substitution de Goldschmidt)..
Notes et références Notes
Références
Voir aussi Articles connexes Abondance d'un élément chimique Abondance naturelle Abondance naturelle dans la croûte terrestre Diversité minéralogique des éléments chimiques
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